对兴建渤海海峡跨海通道有关问题的思考

从我国长城关内外交通运输量增长的需求,交通运输便捷性,通道建成后的区域受益等方面讨论了建设渤海海峡跨海通道的必要性和迫切性。关于兴建渤海海峡跨海通道的时机,认为只要国家经济形势许可,条件基本具备,就应抓紧进行各项前期工作,促使工程早日开工建设。而对于沿渤海湾海边陆域另外新建沿海快速国道/高铁的建议,则提出了不同的观点。在施工风险方面,认为渤海海峡跨海通道的建设在地质问题处理上难度巨大,应进行严格、详尽的风险评估,并采取有效的安全避险、减险措施。简述渤海海峡跨海通道选用建隧方案的技术优势,并对建隧方案中若干有疑议的观点进行简要说明。重点对渤海海峡跨海通道的施工方案和工期估计进行详述。认为渤海海峡跨海通道施工应采用隧道硬岩掘进机(TBM)与钻爆法相配合,加建中间服务隧道,并给出4种横断面布设方案。以方案2,即:采用高铁,单线、双洞,主洞φ8. 0 m,服务隧道φ5. 5 m的方案为例,给出方案实施建议,并对工期进行预估。将该方案分为2种子方案(第1子方案:中间服务隧道(φ5. 5 m)先行,主洞大口径TBM(φ8 m)和后面拖车部分先拆卸成块后从服务隧道和平洞进入主隧道内,经洞内组装后再开挖掘进;第2子方案(备选):主洞起始段(约180 m)先用φ5. 5 m TBM开挖(经横洞时需拆卸,待进入主隧道后再在洞内重新组装),主洞先形成φ5. 5 m小洞,随后钻爆法扩挖成型,以容得φ8 m TBM掘进,也可改用先将横洞扩挖成弧形大空间,使φ5. 5 m的TBM在打弯进主洞时不需要先拆解),作比选后择优实施。以第1子方案为例,对长约125 km的跨海通道施工工期进行粗略估计,得出"完全成洞"的施工总工期约为19年(含海上详勘的5年)。     

TBM拆卸洞及拆机起重系统优化设计研究

TBM洞内拆机一般是在隧道内修建大断面拆卸洞,安装桥式起重机拆机。大断面拆卸洞施工难度较大,施工工期长,成本投入大。为了缩短TBM拆卸洞施工及拆机时间,减小施工难度,以南疆铁路吐库二线中天山隧道TBM拆机为例,研究设计适应性更好的小车式电动葫芦+倒链起重系统。该系统采取在隧道拱顶布设锚杆来固定导轨和独立吊点。通过对拆卸洞结构原设计方案与优化设计方案进行比选,确定优化断面的结构形式和断面尺寸,优化后拆卸洞断面缩小1/3,施工难度降低,达到安全快速拆卸TBM的目的。     

大直径敞开式TBM洞内无损拆机技术

针对目前国内山岭隧道内大直径敞开式TBM洞内拆机条件简陋、拆机复杂、拆机危险性较高等隧道施工单位面临的普遍性难题,以兰渝铁路西秦岭隧道工程XSQLS2标采用的Robbins TBM335洞内无损拆机方法为例,重点介绍TBM在山岭隧道内拆机的前期准备、后配套和主机重点部位拆除方法和经验教训。通过总结本次拆机的经验,得出以下结论： 1）做好周密拆机计划是大直径TBM洞内成功拆机的重要前提; 2）特殊拆机工具（如主轴承拉伸螺栓拆除工具液压拉伸器）要提前准备,并做好相关配件的储备防止相关配件损坏影响拆机进度; 3）重点部位的拆卸一定要按照经过专家审批的拆机方案严格执行; 4）拆机过程一定要做好安全工作。     

对隧道TBM导洞扩挖法施工的探讨与展望

介绍导洞法的概念及其作用,分析导洞法的特点及其适用条件。以2座已建成运营的单洞双线铁路隧道和1座施工图设计阶段的双洞6车道高速公路隧道共3座地质差异较大的特长隧道为依托,主要进行以工期关键工序--挖掘和初期支护为研究对象的工期方案模拟,并比对模拟方案工期与实际或施工图设计工期。认为： 1）软弱破碎围岩比例高的单洞隧道应慎重采取TBM导洞法。2）仅用1台TBM单向导洞法取代工期性辅助导坑对单洞特长隧道而言是不可行的;在单洞特长隧道建设中,2台TBM相向实施TBM导洞法是可行的,但须具备设置辅助导坑的条件,辅助导坑宜按无轨双车道断面设置。3）在双洞特长隧道建设中,双洞各用1台TBM相向平行导洞法则有望取代工期性辅助导坑;双洞特长隧道实施TBM导洞法,在工期、成本(投资)、不良地质应对方面有明显优势。4）川渝地区广泛分布的泥岩、砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩及其互层地层具有实施TBM导洞法的天然地质优势。最后对TBM导洞法的应用前景进行了展望。     

高楼山特长公路隧道施工方案研究

针对高楼山隧道特殊的工程特点,本文展开施工方案研究。首先,从工程规模及设备配置、土建投资估算和土建工期等方面进行综合比较,推荐高楼山隧道采用一台小断面TBM小导洞结合钻爆方案和一台全断面TBM结合钻爆施工方案。其次从地质条件、施工管理等方面分析了高楼山隧道采用TBM施工的可行性,得出高楼山隧道采用TBM施工可行。     

福州机场高速公路金鸡山隧道开建

金鸡山隧道位于福州长乐机场高速公路上,该隧道全长虽仅295m,却为双向8车道连拱隧道,单洞净跨为18．198m,开挖总跨度达41．498m,行车时速lOOkm,已于近期开建。工期为20个月,是我国国内开挖跨径最大的高速公路双连拱隧道。施工采用双侧壁导坑法开挖,中导洞先行,即先开挖中隔墙,并以此为支撑点再进行隧道左右洞开挖。在该隧道两侧10m远处还要建设两条双车道的福州市三环路辅道     

“一洞双机”TBM组装洞结构形式优化分析与探讨

北疆供水2期工程某标段采用“一洞双机”的TBM施工组织模式，即2台TBM的组装及掘进施工均通过同一个组装洞进行，这对组装洞的结构形式提出了新的要求。为便于TBM组装及快速掘进施工，采用工程类比与数值计算相结合的方法，首先，从2台TBM同时组装与快速掘进施工等需求出发，分析原组装洞设计形式的缺陷； 然后，提出优化方案，并对结构变化较大的部位（主支洞交叉口处）进行结构受力验算，确保结构稳定。按照优化方案修建的TBM组装洞完成了2台设备的同时组装任务，并在后期掘进施工中初步达到了连续、快速掘进的目标，缩短了工期。     

雪山隧道从竖井增辟工作面施工探讨

雪山隧道贯穿台湾东北部雪山山脉,该隧道由两座主坑及一座导坑所组成,单孔长度逾12.9km,沿线布设三处通风竖井.由于雪山隧道地质复杂多变,加以全断面隧道钻掘机(TBM)开挖进度不如预期,开工后工程进度一直呈落后状态.为了缩短工期,工程单位决定由已开挖完成之二号通风竖井(深度约250m)往水平坑道增辟工作面,藉由联络隧道及斜支坑之贯通,主坑及导坑共增辟10处工作面,总共开挖长度约5 600m,对整体工程进度之提升帮助颇大.从竖井增辟工作面之隧道开挖,其施工安排、出碴作业、通风排水及紧急应变措施等均与一般水平隧道开挖不尽相同,本文将作简要介绍及探讨,以供工程界参考.     

浅埋偏压连拱隧道施工方案数值模拟

以湖南炎汝(炎陵-汝城)高速公路熊猫洞隧道为背景,采用MIDAS/GTS有限元软件对该隧道进口浅埋偏压段施工过程进行二维施工模拟,比较了先开挖深埋侧主洞和先开挖浅埋侧主洞两种施工顺序,获得了浅埋偏压连拱隧道在采用不同施工顺序施工时隧道变形、中隔墙及初期支护结构的应力和位移等变化情况.计算结果表明对于浅埋偏压连拱隧道洞口段,应采用先开挖埋深较浅一侧隧道,再开挖埋深较深一侧隧道的施工顺序.     

阿尔及利亚东西高速公路隧道安全洞室设计与施工

阿尔及利亚东西高速公路按法国规范进行设计。本文介绍了东西高速公路隧道安全洞室设计过程、设计施工方案。本项目洞室采用先施工主洞二次衬砌,再进行洞室开挖支护的方案,并强调支护衬砌设计应与施工方案紧密配合。     

我国修建跨海峡海底隧道的关键技术问题

结合厦门海底隧道方案研究与勘察设计的实践经验,对我国处于规划论证阶段的琼州海峡隧道、渤海湾海峡隧道以及台湾海峡隧道几座跨海峡海底隧道的关键建设技术进行初步讨论。通过多方面分析后认为,要顺利建成这几座跨海峡的海底隧道,必须在跨海控制测量、深海地质勘察、高水压力断层破碎带的开挖与衬砌、隧道快速掘进施工以及超长隧道单元的通风等方面有所突破。     

台湾海峡海底铁路隧道建设方案

从国内外江、河、海底隧道的建设经验出发,根据长隧道及高速铁路隧道的设计、施工经验,论述了台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案的合理性;给出了台湾海峡海底隧道的断面形式、断面面积及洞门形式建议方案;提出了台湾海峡海底隧道选择施工方案要点;介绍了国内江河海底隧道的建设情况;重申审核工程修建好坏的理念,及修建过江、过海隧道比桥梁的优点;最后给出了修建海底水下隧道急需深入研究和解决的重大关键技术问题。     

我国隧道及地下工程发展现状与展望

分析我国隧道及地下工程的现状,包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水工隧洞、市政隧道和地下能源洞库等。总结近年来我国隧道及地下工程在各个方面的技术发展与创新,包括:勘测与地质预报、设计方面、施工方面、防灾救灾与通风照明、风险控制与运营管理、防水排水新材料与新工艺应用等方面。重点对施工技术方面的技术发展与创新进行了较为详细的阐述,包括:浅埋暗挖技术,盾构、TBM装备与施工技术,单护盾TBM,敞开式TBM,矩形顶管技术,盾构始发、到达零覆土技术,岩溶隧道处理技术,高地应力隧道变形控制及岩爆处理技术,钻爆法机械化作业线,瓦斯隧道问题,沉管隧道技术等。最后,对我国隧道及地下工程的发展进行展望,认为:特长隧道将成为我国隧道建设的"新常态",地铁工程将持续发展,城市铁路将逐步地下化,城市地下公路会悄然兴起,城市排蓄水工程深层隧道方案值得推广,地下空间开发利用与地下管廊工程将由原来的"单点建设、单一功能、单独运转"转化为"统一规划、多功能集成、规模化建设"的新模式,地下能源洞库将成为必然,南水北调西线工程值得期待,三大海峡通道的建设势在必行,互联互通的国际通道建设其隧道工程将会很多,也会遇到诸多挑战。总之,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步和更为广阔的发展空间。     

采用小直径TBM进行长大隧道导洞施工的讨论

介绍采用小直径开敞式TBM进行超前平导施工的意义、目的和国外采用小直径TBM进行超前导洞施工的实例;分析国内采用小直径开敞式TBM进行超前导洞施工的可行性;总结进行超前导洞施工时选择开敞式TBM的考虑因素。得出以下结论：利用小直径开敞式TBM进行长大隧道超前导洞施工,符合国家对基本建设的环保和安全的要求;当前的综合国力和施工技术水平也具备了相应的条件;选择小直径TBM时应考虑其特点,并满足“快速掘进、探明地质、支持正洞”的要求。     

对兴建台湾海峡隧道的工程可行性及其若干技术关键的认识

从10个方面对兴建台湾海峡隧道的工程可行性进行论述,并阐述对其中若干技术关键的认识和建议。1）从台湾海峡拟议中兴建隧位沿线的地质与地震灾害性条件,看跨海隧道设计施工的工程可行性--试以“北线”方案为例,说明其对隧道施工与日后运营的影响; 2）海底隧道设计施工的特点和问题：对地质勘察、隧道最小埋置深度、隧道内交通运输工具的选择、关于服务隧道和海底渡线室等的设置、工程的安全设计与安全作业等提出意见和建议; 3）隧道不良地质区段施工水情水患的预测与防治：对隧道场址的水文地质条件的认识与评价;对防塌治水的基本原则,难以预见的施工风险及施工整治处理要点进行了阐述; 4）隧道围岩防塌险情预警、变形预测与控制--围岩施工稳定性评价：提出用“变形速率比值判别法”对围岩的施工稳定性进行评价,在施工期采用BMP软件对隧道衬护原设计参数进行调整和修正; 5）隧道掘进机（TBM）与钻爆法施工方案的比选--隧道施工机械现代化：提出用TBM与钻爆法配合的海峡隧道施工方案,同时指出当隧道部分地段需改用钻爆法开挖时,隧道的主要施工机械及监测仪具应现代化（如自动化喷混凝土机器人、自动化量测及监测反馈系统等）; 6）耐腐蚀高性能海工混凝土材料和隧道支衬结构：指明采用常规材料配制高性能海工混凝土,增强其耐久性的基本途径;给出不良地质区段岩体的隧道开挖、支护、施工排水和限压衬砌设计施工的建议; 7）特长大隧道的运营期通风问题--暂按铁路隧道并以英法海峡隧道为例作考虑：阐述海峡隧道的空气动力学问题,介绍英法海底隧道的通风系统原理及结构布置措施; 8）隧道防灾与减灾：建议学习参考西方一些国家和日本在隧道防灾方面的设计理念; 9）海底隧道施工风险评估与风险管理：提出该隧道的主要技术风险类别,并阐述对风险管理的认识; 10）关于悬浮式隧道：对本隧道情况而言,建议悬浮式隧道方案再另行慎议;最后指出下一步的地质和地震勘察尚有待深入进行的工作。     

黄土连拱隧道施工技术研究

黄土连拱隧道断面大、技术要求高、施工难度大,确定合理的施工方案和开挖方法,是确保隧道施工顺利实施的关键。结合我国第一座黄土连拱隧道——离石隧道,采用数值模拟分析,确定合理的施工方案,文中介绍施工过程及其重点难点问题,并根据全程监测结果,进行了分析,最后总结黄土连拱隧道施工的一些经验。     

丹平路猫公坝隧道上穿供水隧道的风险控制

深圳市丹平快速路—猫公坝隧道近距离上穿越布吉供水隧道、东部引水隧道,三条隧道交叉叠置,对既有隧道结构影响较大。该文论述了猫公坝隧道修建过程中对既有隧道的影响和工程安全性;提出了既有隧道的工程安全控制指标。建议在地质条件容许的情况下,应进行机械开挖。若必须采用爆破施工,应严格控制既有隧道结构的振动。对既有隧道结构、新建隧道与既有隧道之间中夹岩体提出了加固措施。拟定出施工过程中既有隧道的监控量测方案,根据监测数据反馈围岩与支护的状态以指导施工,并为可能出现的安全问题提供了预案。实践证明,对布吉供水隧道的加固设计是必要的和成功的。     

隧道施工技术及质量控制

隧道工程通常包括岩石隧道和软土隧道,一般山体中的隧道多为岩石隧道,因此又称作山岭隧道;而水底或者城市中修建的多为软土隧道,所以称之为城市道路隧道或者水底隧道。文章主要分析了山岭隧道的施工技术以及质量控制措施。     

长大隧道开敞式TBM同步衬砌施工技术应用前景及发展趋势

目前我国所使用的TBM以开敞式为主,通常情况下,隧道掘进之后需要施作初期支护以及二次模筑混凝土衬砌,隧道施工总工期较长。为了解决开敞式TBM不能同步施作现浇混凝土二次衬砌的难题,结合南疆铁路吐库二线中天山隧道和兰渝铁路西秦岭隧道工程实例,研发了有轨运输出渣（开挖直径88 m）和连续皮带机出渣（开挖直径1023 m）2种工况条件、2种断面下的开敞式TBM同步衬砌施工技术,并成功应用。探讨了该技术的应用前景及发展趋势,指出： 该技术具有重大的推广意义和广阔的应用前景,下一步需要深入地、系统地研究不同工况、不同断面条件、不同作业范围的同步衬砌施工技术,如小断面同步衬砌、现浇混凝土仰拱同步衬砌、全断面同步衬砌等施工技术,使之形成系列工法,推动我国长大隧道TBM施工技术的全面发展。     

特长公路隧道定额的探讨

现行公路隧道的概预算定额不适用于编制特长公路隧道,通过对秦岭终南山特长隧道主洞工程和通风竖井工程的工程情况、施工方案、原设计定额进行分析,隧道主洞工程增加的人工工日和机械台班及采用煤炭定额补充通风竖井工程定额存在的问题进行探讨,最后提出特长公路隧道定额编制的建议。