中铁隧道集团成功破解TBM掘进与衬砌同步的世界性难题

中铁隧道集团在南疆铁路吐库二线中天山隧道施工中解决了TBM掘进与衬砌无法同步的世界难题，实现了TBM掘进与衬砌施工同步进行，获得TBM施工工艺的重大改进和突破。目前中铁隧道TBM掘进与同步衬砌施工工艺已申报国家工法专利。     

西秦岭隧道连续皮带机出碴下的同步衬砌施工组织管理

为减小衬砌施工与掘进施工的相互干扰,提高衬砌施工进度、缩短工期、降低工程安全风险,从设备管理、施工管理、劳动组织管理3方面介绍了TBM正常掘进时连续皮带机在出碴情况下的同步衬砌情况。通过合理的协调组织,实现了TBM掘进与衬砌施工的同步,有效缓解了本工程工期压力。     

中天山隧道TBM长距离施工通风方案研究

南疆吐库二线中天山隧道全长22.449 km,进口端采用TBM施工,计划施工长度13.8 km,长距离施工通风是影响施工进度和经济效益的重要因素。针对中天山隧道的施工方法、掘进长度、施工组织等实际情况,进行长距离施工通风方案研究,通过对比长距离独头通风方案和巷道式联合通风方案,确定巷道式联合通风方案为最优方案,并给出巷道式联合通风阶段的划分以及风机数量。通过现场测试通风方案实施情况,进一步调整通风方案,不断适应现场实际施工情况,为中天山隧道的安全顺利贯通提供了通风保障。     

喀-双深埋超特长输水隧洞建设关键技术

深入分析喀-双深埋超特长输水隧洞施工中存在的主要工程地质问题,围绕超特长隧洞TBM快速掘进与安全控制等重大需求,在隧洞规划选线布置、TBM及配套系统适应性设计、主洞和支洞施工建设、施工风险控制、TBM机群施工综合管理等主要环节,提出需重点研究解决的关键技术问题。从已探明的工程地质情况来看,发生地质灾害的可能性不大,适合TBM快速施工。由于隧洞沿线地形较为平坦,开挖深长缓斜井、深埋中间竖井是不可避免的,但超长距离的独头掘进,给隧洞高速掘进与高效率的出碴、通风增加了难度,应结合现代化的科学手段进行系统攻关。     

重庆轨道交通开敞式TBM施工问题及对策

重庆轨道交通六号线一期五里店—山羊沟水库敞开段节点工程是开敞式TBM首次应用于城市轨道交通工程。基于TBM试验段工程实践,存在初期支护较强、二次衬砌施工及工期控制难度大等问题,针对这些问题,提出基于"动态设计、动态施工"优化初期支护设计,采用"同步衬砌"方案组织二次衬砌施工,优化开敞式TBM项目工程筹划等措施,保证了开敞式TBM在试验段及后期工程的顺利掘进,并证明了重庆轨道交通地下区间隧道采用开敞式TBM施工的可行性。     

西秦岭铁路隧道TBM掘进同步衬砌施工技术探讨

为解决TBM正常掘进时连续皮带机在出碴工况下实现同步实施衬砌,介绍连续皮带机、通风软管、供水管路、高压电缆等的布置方式和穿越方式,对全断面衬砌液压台车进行特殊结构设计,并做科学合理的配套规划。为提高隧道TBM掘进施工进度、保证衬砌质量和施工安全提供借鉴和参考。     

重庆轨道交通6号线敞开式TBM过站技术研究

为解决TBM过站及区间车站同步施工这一问题,对TBM掘进过站和步进过站2种方式进行专题研究,通过采取在施工前制定专项的施工筹划,优化车站结构形式、利用中间车站进行地面及辅助设施转场等措施,实现了以下目标:1)确保TBM连续通过6座中间车站;2)较好地发挥TBM独头快速掘进的功效;3)较好地协调区间与沿线车站的交叉施工组织。     

小风室接力通风在引水隧洞斜井进主洞施工中的应用

引汉济渭秦岭隧洞采用单斜井单正洞双向掘进的方式进行施工,最长独头通风距离达6 386 m,且主洞净空断面小,需要考虑同步衬砌、车辆通行安全距离和风管直径等因素,采用传统的通风方式已不能满足施工需要。为此,在参考前人的研究基础上结合本工程的实际情况,为本工程设计了小风室接力通风方案,经过相应的供风计算,从理论上分析小风室接力通风的可行性,通过工序优化及辅助通风措施的应用,科学合理地优化了通风方案,最后通过现场检测验证了小风室接力通风的应用效果,可为类似工程提供参考。     

大跨径地铁车站TBM与暗挖交叉施工技术

在大跨径地铁车站TBM与暗挖交叉施工中,为最大程度地减小车站施工与TBM施工的相互影响,使车站和TBM均能安全、连续不中断地施工。以重庆轨道交通六号线红土地车站为例,采用TBM从下部掘进过站后再进行上部核心土开挖,先施作拱部二次衬砌混凝土,再进行下部开挖及边墙衬砌施工,即大跨径暗挖车站采用先拱后墙的施工方法。通过设置临时仰拱,在施工过程中加强对各部位的监控量测。实践证明:通过先拱后墙的施工方法,很大程度上减小了车站施工与TBM施工的相互影响,保证了TBM硐室及车站拱部的施工安全和施工质量。     

仰拱台车施工技术在大伙房输水工程TBM2标的研究与应用

为解决辽宁省大伙房水库输水一期工程二次衬砌施工进度与TBM快速掘进相匹配这一问题,降低TBM工厂化作业施工成本,通过对TBM施工配套仰拱台车施工方案与仰拱预制块施工方案的对比论证,最终选择了与传统施工工艺所不同的仰拱台车施工方法,确定了现浇仰拱施工组织形式及施工工艺的研究、仰拱模板台车及其它配套机具的研发、洞内施工运输组织的优化以及现浇仰拱混凝土施工质量控制等关键性问题。仰拱台车制造成功后,通过试验段的检验,先后解决了仰拱台车及配套机械的流水线作业、台车整体上浮、长距离单线运输、冬季混凝土施工质量控制及渗漏水段衬砌施工质量控制等问题,实现了TBM开挖仰拱衬砌施工的高效快速、降低了TBM工厂化作业的施工成本。     

基于施工全过程的矩形盾构隧道结构受力分析方法及应用

为探索如何在衬砌结构设计中充分考虑施工过程对结构受力的影响,在现场监测结果的基础上,采用理论分析和数值模拟的方法,建立基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法,即考虑衬砌结构在施工过程中各主要受力阶段之间的非线性时变效应,采用增量法进行结构内力和变形的计算,分析结构在施工过程中各受力阶段的荷载模型以及结构刚度随内力变化的折线模型。将该方法应用到实际隧道工程中,并与传统设计方法进行对比分析。实践表明,建立的基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法是合理可行的,其可以较全面地反映出衬砌结构在施工阶段的真实受力状态; 脱出盾尾阶段和同步注浆阶段为结构在施工期的不利受力阶段。     

新型智能衬砌台车施工自动控制系统研究与应用

为减少隧道二次衬砌空洞、裂缝、掉块等病害，解决普通衬砌台车在隧道衬砌施工中存在的搭接部位易损坏、浇筑量状况不能有效监控、拱顶不能有效振捣等问题，结合新型智能衬砌台车功能设计方案和传统施工工艺，基于引进信息化、智能化设计理念，研发出一套集成台车浇筑状况、台车布料系统、振捣系统、顶部压力监测、搭接监测系统、液压系统、侧部压力监测、行走控制系统、衬砌数据报表等功能的新型智能台车施工自动控制系统，并应用在张吉怀铁路1标吉首隧道。结果表明： 该系统可实现衬砌施工自动化、信息化和智能化，极大提高衬砌施工自动化水平，降低工人劳动强度，有效减少衬砌背后空洞，提高衬砌施工质量。     

洞桩法（PBA）暗挖多跨地铁车站扣拱施工

结合已成功修建的沈阳地铁一期工程青年大街站施工,介绍洞桩法（PBA）暗挖三跨三联拱地铁车站二次衬砌扣拱施工中的模板架设及混凝土浇注等具体技术环节;同时,针对容易出现防水质量问题的扣拱与边墙反缝施工,进行经验介绍;最后,结合施工前的数值模拟及施工中的监控量测实测数据,对多跨地铁车站扣拱施工过程地表沉降特征进行分析,得出扣拱施工是PBA工法中的关键性工序。     

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害，以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法，研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备，并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策，如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等，形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的，可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题，提高拱部衬砌质量； 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头，大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量，更易于拼装； 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术，保证了接头施工精度，满足了拼装要求； 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据，得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律； 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高，施工过程中结构稳定可靠，安全性较高。     

人工填土层中四连拱暗挖隧道设计

人工填土层有土质疏松、稳定性差、无法形成自然应力拱等特点,导致隧道暗挖修建时易出现支护体系受力较大、地面沉降过大甚至塌方等问题。以北京地铁某停车线工程在人工填土层中修建暗挖四连拱隧道为例,采用理论分析结合有限元数值仿真模拟,从支护体系受力、地面沉降、风险控制、施工工期等方面对"导洞法"、"侧洞法"及两者相结合的"导洞+侧洞法"进行比选,得出采用"侧洞法"施工为本工程最优方案。"侧洞法"能有效避免中隔墙的水平位移问题,控制沉降较好,且二次衬砌能尽早封闭成环,减小初期支护受力过大的风险,并在施工中取得成功。     

基于变形稳定时间统计的挤压性围岩隧道二次衬砌施作时机研究

为获取挤压性围岩隧道二次衬砌施作时间，使二次衬砌施作可操作性更强，以变形速率限值为基础，对412个挤压性围岩隧道断面变形量测数据进行拟合和统计分析，得出不同变形等级的变形稳定时间范围值和施工期分阶段二次衬砌施作时机预测方法。具体结论为： 1)提出了基于变形速率判据的变形稳定时间预测方法，通过最优指数函数曲线拟合，实现稳定阶段变形量u稳和最终稳定时间t′稳的预测； 2)通过统计分析，确定了不同变形等级、不同跨度条件下变形稳定时间t′稳范围值，用于设计阶段初步拟定二次衬砌施作时机； 3)提出了施工期二次衬砌施作时机分阶段预测方法，根据实测20、30、40 d和稳定时的相对变形，可实现分阶段预测最终变形稳定时间； 4)经实测变形数据检验，采用二次衬砌施作时机分阶段预测方法所得预测结果可被工程所接受； 5)以分阶段变形稳定时间t′稳为判别指标的挤压性围岩隧道二次衬砌施作时机预测方法，可操作性强，能避免以变形速率为判别指标时的操作困扰，可直接服务于工程实践。     

盾构/TBM施工煤矿长距离斜井的技术挑战与展望

采用盾构/TBM修建深埋长距离斜井是一个崭新的课题,对于缩短矿井建设周期,降低造价具有重要的意义。文章通过对传统矿山法与盾构/TBM法的技术参数与经济指标进行全面比较,分析了盾构/TBM技术在煤矿矿井建设中的应用前景,介绍了盾构/TBM施工斜井应用现状,在此基础上,着重从盾构/TBM的选型与适应性、斜井井壁结构设计、复杂环境中施工等方面分析了盾构/TBM施工煤矿长距离斜井所面临的挑战,综述了近期开展的相关技术研究与进展,主要包括:双模式盾构/TBM的研制、新型井壁结构体系的构建和复杂条件施工时的处置技术等。最后,讨论了尚存的问题以及相关问题研究的发展趋势。     

新意法在法国里昂-马赛高速铁路Tartaiguille隧道建设中的应用

Tartaiguille隧道全长2330m,断面面积180m2,穿越软弱破碎地层。隧道原采用台阶法开挖,喷、锚、钢架支护,现浇混凝土衬砌。施工中,隧道发生严重变形,不得不停止施工,寻求新的隧道设计施工方法。经过论证,该隧道最终采用新意法进行设计和施工,并取得巨大成功。文章按勘察、诊断、处治、施工、监测5个阶段,详细介绍了新意法在Tartaiguille隧道建设中的应用。     

深圳地铁并行叠落隧道施工相互影响的数值模拟分析

以深圳地铁9号线银湖站西端五线叠落隧道为例,采用有限元数值模拟分析了不同情况下6号线与9号线叠落施工的相互影响,研究表明:施作二次衬砌后的矿山法隧道在9号线施工影响下拱顶及底板的变形小于未施作二次衬砌的情况;在二次衬砌强度达到60%后即可进行上跨隧道的施工;在6号线与9号线隧道施工符合要求的情况下,由于相互影响而产生的变形在允许范围内,证明盾构法、矿山法叠落隧道施工的可行性。总结了叠落隧道施工的关键技术,指出同期完成深圳地铁9号线与6号线的叠落隧道建设大大减少了后期6号线建设的施工风险。     

水下超大断面隧道衬砌施工新技术

营盘路湘江隧道主线与匝道分合流段均以暗挖形式设计,地质相当复杂,江底分岔大跨段（A、B型）超大断面采用双侧壁导坑法施工。为了保证施工和初期支护的结构安全,在量测数据反映初期支护安全预警的情况下,传统的衬砌施工方法已经不能满足正常施工状态的需求。本文介绍了一种在保留临时支撑的情况下采用特制异型台车和满堂支架组合联合施工拱墙的新型衬砌施工技术,并对关键技术控制进行了详细阐述。实践证明,不拆支撑采用台车和满堂支架组合施工分岔段二次衬砌的方法是切实有效的,同时也为其他类似工程施工提供参考。