盾构法预制拼装隧道超前探水预报研究与实践

为解决在盾构法预制拼装隧道内做超前探水预报的技术难题,系统开展地球物理场理论研究,论证各种方法的优劣,并针对盾构隧道管片衬砌结构开展实验,改进超前探水预报探测方法,为超前预报人员提供参考.实验结果表明:通过对CFC法的观测方式进行改进,避开了隧道内金属机具等产生的电磁干扰,对盾构机刀盘前方围岩含水情况进行综合预报.     

综合超前地质预报技术在穿河隧道中的应用

穿河隧道由于其特殊性,在施工中极易受到不良地质现象的影响,因此,施工前进行超前地质预报是十分必要的。通过对武广客运专线浏阳河隧道超前地质预报技术的研究,介绍综合超前地质预报技术在该隧道中的应用,重点分析TSP法与红外探水的应用效果,旨在依据实践总结两种方法的优点和缺点,并提出解决方案,使综合超前地质预报技术能更好地发挥作用。     

红外探水在高水位下断裂破碎带隧道施工中的应用

在隧道施工中,断裂破碎带富水段常出现涌水、突水突泥等地质灾害问题,在施工过程中进行超前预报探水可以在一定程度上减少人员伤亡以及财产损失。以揭(阳)惠(来)高速公路小北山一号隧道高水位断裂破碎带施工为工程背景,阐述红外探水技术的基本原理、实施方案、操作方法,以及HS-S310红外探水仪在工程中的应用实践。实践表明:超前红外探水技术针对于断裂破碎带隧道掌子面前方隐伏含水构造体的预报具有一定的准确性以及可参考性。     

CFC复频电导法与TEM瞬变电磁法在某隧道中的应用对比

CFC复频电导法与TEM瞬变电磁法是我国目前较为先进的隧道超前探水技术。以CFC与TEM在我国某铁路隧道中的应用为例,简述CFC与TEM的方法原理,并结合开挖实际情况进行对比。试验对比表明,CFC探水技术抗干扰能力更强,探水预报结果更为准确,特别是在电磁环境复杂的隧道。     

红外探测技术在岩溶富水公路隧道中的应用

对于隧道施工,超前地质预报是非常重要的环节,尤其在岩溶富水地段,探测水的存在与分布不仅关系到隧道施工的效率、工期等,更会直接关系到人身安全。针对红外探水的基本原理以及特点做了简单地说明,并对本工程中运用的HY-304红外探水仪加以介绍说明。然后针对本次红外探测的成果,通过与现场开挖揭露的情况进行了对比已达到验证预报的结果。结论是：对于岩溶富水区隧道中含水体,红外探水技术预报准确度较高,适合用于岩溶富水地质下的隧道开挖面前方地下水的超前探测预报。     

隧道施工红外探水干扰分析与预防研究

隧道红外探水预报受多种因素的干扰,其准确性往往受到影响。通过红外探水的原理分析,对广大铁路扩能改造工程祥和隧道进口段进行现场试验,针对每一项影响因素做详细的试验测试,分析发现灯源、初喷混凝土对红外探测造成的影响最大,产生干扰的根本原因是干扰源产生的热量改变了原来的环境温度,并探讨了减小干扰的主要方法:1)探测时选择干扰源最少的时间段;2)若干扰无法避免,可按最高温度为标志点建立干扰温度场,即可明显排除干扰产生的影响;3)探测时应保持在隧道中轴线上,保持接收孔与每一条测线各测点夹角相同。通过以上方法,可以有效提高隧道红外探水的准确性。     

TSP203超前预报系统在隧道突水灾害防治中的应用

介绍了TSP203超前预报系统的基本原理和测试方法,提出了数据采集过程中的关键点;运用该系统对某隧道进行超前地质预报,结合地质情况进行分析,提出了相应的施工建议,并与实际开挖情况作比较,结果表明TSP203超前预报系统有效探明了隧道地下水情况并指导施工,避免了突水、突泥对施工带来的危害。     

综合超前地质预报在田坝岭隧道中的应用

研究在超前地质预报过程中,隧道施工中应采取以正洞地质素描为基础,以TSP203+超前地质预报系统为手段,并结合水平超前探孔的隧道综合预报法,才能实现对隧道掌子面前方的地质预报。该法为贵阳-广州铁路控制性工程田坝岭隧道的快速掘进、支护措施的提前准备以及灾害事故的有效预防提供了可靠的地质资料和信息。实践证明,综合超前地质预报,可有效提高预报的准确度。     

隧道超前预报GPR正演模拟与应用研究

穿越长距离、大埋深、地质条件复杂的隧道工程在开挖过程中易发生涌水、突泥和塌方等地质灾害问题，为确保隧道施工安全有序进行，采用一种分辨率高、抗干扰能力强、高效直观的探地雷达GPR及其正演模拟技术对掌子面前方不良地质体进行超前预报。为提高对探地雷达探测不良地质体图像特征的解译，采用时域有限差分法FDTD模拟充水、充泥和充气溶洞模型，充水和充泥的软弱夹层模型，裂隙破碎带及断层模型下的GPR电磁波响应特征，并建立超前地质预报GPR正演模拟特征图库，为实际雷达探测图像解译提供理论基础。以常德市炉慈高速公路维新镇2号隧道和郴州市良回镇花岭公路隧道探测为例，结合后期开挖结果，验证了该技术可准确预测掌子面前方溶洞、富水、软弱夹层发育、裂隙和断层等不良地质体。     

综合超前预报方法在岩溶区隧道不良地质体探测中的应用

岩溶区隧道施工过程中易发生涌水突泥等灾害事故,为保证岩溶区隧道的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要对隧道进行超前预报。依托湖北省保宜高速公路尚家湾隧道,通过地质分析研究了尚家湾隧道的岩溶发育特征,利用 TSP超前预报系统和地质雷达等物探手段对尚家湾隧道的地质缺陷体进行了探测,并结合短距离钻探进行对比分析,探测结果与现场实际揭露情况基本吻合。综合采用 TSP 超前预报系统和地质雷达可较为精确预报岩溶区隧道的不良地质,其预报手段可供类似工程借鉴。     

盾构法道路隧道运营通风设计关键技术

为了规范与提高盾构法道路隧道通风运营关键技术,基于既有盾构法道路隧道的设计实践,采用调查、归纳、总结及技术验证的方法,提出盾构法道路隧道运营通风设计的主要依据和适用标准,总结出常用运营通风方式的优缺点及适用范围,并结合典型工程的通风设计阐述了正常运营通风和火灾通风设计的主要原则与关键流程,以及逃生通道和设备廊道的通风设计要点。得出通风设计应结合监控、消防等系统协调设计来保证盾构法道路隧道的整体功能,同时,指明了盾构法道路隧道运营通风实施过程中进一步降低通风机能耗及废气处理设备占地面积的发展方向。     

穿越赣江盾构法输水隧道的设计

为了探讨盾构法输水隧道的设计难点,以南昌市城北水厂盾构法输水隧道工程为背景,对隧道的受力分析与设计进行详细论述。主要研究内容与结论如下： 1）在考虑隧道抗浮及地层特点的基础上,对隧道的平面线形、纵断面、管片及接收井的设计方案进行研究; 2）盾构法输水隧道与公路、铁路等其他用途盾构隧道的最大区别在于内水压的存在,其设计难点在于合理内水压力的确定; 3）在设计过程中,需要考虑隧道所受的外部最高、最低地下水位,隧道运营阶段的平常内水压力与异常内水压力等因素进行多工况组合,得到隧道的内力包络图后进行配筋,才能得到安全经济的设计结果; 4）穿越赣江盾构法输水隧道的实施可增加国内为数不多的在岩层中单衬砌盾构法输水隧道的工程案例,可为小断面输水隧道的建设提供新的建设途径。     

盾构隧道实用抗震计算方法研究

首先分析了各国盾构隧道抗震计算的现状,总结了常用的盾构隧道抗震计算方法,分析了这些方法的优缺点及适用性。在此基础上介绍了在盾构隧道抗震分析方法方面笔者带领的研究团队近年来取得的部分进展,主要有:在盾构隧道横向抗震计算中提出修正静力法,解决了静力法的计算合理性问题;提出考虑环间接头非线性刚度的纵向迭代计算方法,进一步发展了纵向广义反应位移法的适用性,以期解决大型复杂结构在非均匀地层中的高精度计算问题;并介绍了上述研究进展在中国相关抗震规范中的采纳应用情况。最后对隧道实用抗震计算方法进行了展望:在管片结构劣化对盾构隧道抗震的影响、拟静力计算方法如何考虑地层非线性、近场地震动对隧道的影响等方面有待进一步研究。     

海底盾构管廊隧道结构病害分析及治理技术

水下隧道在长期运营过程中受各种因素的综合影响,尤其结构处于海水侵蚀下,极易引起隧道结构不同形式的病害,若不及时地进行有针对性的治理,必将对隧道结构及运营安全带来严重威胁。本文通过对病害的检测,判析隧道结构缺陷及病害对隧道结构稳定性的影响,并对病害产生的原因进行分析;针对不同类型的病害,提出有针对性的治理及修复措施,并严格科学施工,取得了较好的治理效果。本文研究可为水下盾构隧道的长期安全运营提供保障,同时,可为水下盾构隧道的病害治理提供依据。     

GPST工法管片接缝防水技术研究

接缝是盾构隧道渗漏水发生的主要部位,而接缝面止水是盾构隧道防水的关键。盾构隧道接头防水是通过接缝面上的接触压力将密封材料压缩而产生堵水作用,但接触面压力又受接头错位和张开量的影响。为了解决南京地铁某GPST(地面出入式盾构)工法在超浅覆土及负覆土下掘进过程中,盾构千斤顶顶推力不足、接缝止水条难以达到预定的压缩量和挤密的问题,通过试验和仿真分析的方法,得出适用于浅覆土管片接缝的低硬度、高孔洞率止水条;止水条耐水性能试验结果表明,止水条能够满足本工程管片接缝长期止水的要求。     

公路隧道经常检查及养护工作探讨

为规范公路隧道经常检查行为，统一行业内经常检查方法，首先,采用资料调研、统计分析等方法，通过梳理98处单洞隧道的定期检查，按定期检查子项统计病害分布特点，总结隧道病害频发部位，为养护部门开展经常检查工作指明检查重点。其次,依托近几年对隧道经常检查工作的现场调研，提出一整套规范化的隧道经常检查方法，从隧道经常检查的检查计划、检查工具、现场开展要求、检查结果、应对措施等方面进行规范化阐述，系统详细地梳理公路隧道经常检查环节，总结出经常检查的规范化做法，为养护单位开展经常检查工作提供参考。最后,基于笔者多年养护工作经验，指出隧道经常检查工作中存在的其他非技术问题，为后续隧道日常养护工作的提升提供借鉴。     

综合管廊地基加固与远期盾构隧道修建的相互影响分析

随着地铁盾构隧道、城市隧道、城市地下综合管廊等的大量修建,新建隧道下穿/上跨既有隧道及其相互影响已成为隧道工程重点研究的内容之一。对于既有隧道,以往的研究主要集中在城市隧道或盾构隧道。城市地下综合管廊具有埋深浅、宽度小、壁厚薄的特点。因此,当其被双线盾构隧道下穿时,既有隧道结构的内力、地表沉降等也必然不同。基于汾湖站（苏州南站）综合管廊工程,采用MIDAS GTS NX软件建立了三维有限元模型,分析了管廊地基加固对远期地铁盾构隧道修建的影响及其相互作用,以地基加固长度和上下隧道净距作为变量,考虑了盾构机的掘进压、千斤顶推力和管片间的界面。研究结果表明：对于该工程项目,若远期盾构隧道下穿综合管廊,管廊地基加固对管片的内力无明显影响;当双线盾构隧道下穿后,较短长度的地基加固会增大既有管廊的轴力（拉力）;对于初始阶段地表沉降,地基加固均增大了X向（垂直管廊方向）、Y向（平行管廊方向）的沉降值,但显著减小了盾构隧道下穿后地表的隆起值。     

地铁盾构通用环管片楔形量计算方法研究

通用环管片通过有序旋转拼装形成地铁盾构隧道，而管片楔形量的变化将影响通用环管片线路拟合及施工纠偏的能力。为明确地铁盾构通用环管片楔形量的计算方法，对计算管片楔形量的类似通缝、紧邻交错、非对称间隔交错和对称间隔交错4种计算方法进行详细介绍与比较，然后结合天津市滨海新区轨道交通Z2线工程，系统分析几种楔形量计算方法的线路高程拟合情况和不同楔形量通用管片对整个典型区间的拟合情况，最后提出地铁盾构通用环管片楔形量的多层次控制设计流程。研究结果表明： 对称间隔交错计算方法更适用于初步计算通用环管片楔形量，并且将最小曲线半径折减50~100 m能够更快地确定初步设计的楔形量，同时有必要对管片进行设计排版来验证计算得到的管片楔形量是否满足控制要求，并且在验算时线路高程拟合偏差是一项重要的控制因素。     

山区高速公路隧道特大涌水病害治理

针对泉三高速公路三阳隧道特大涌水情况,分析了隧道涌水的原因,提出采取“堵排结合．以堵为主”的治理措施,并对其治理涌水病害的施工过程进行了详细论述;通过施工后1年多的地质观测．隧道未出现新的变形及病害,说明治理措施得当,可为隧道涌水病害治理提供相关的技术经验。     

隧道地下水处治的国内外研究现状分析

为深入研究隧道设计、施工面临的地下水处治难题,为高压富水隧道设计、施工提供理论依据,对隧道地下水处治技术的现状进行分析。不同部门在不同时期和社会经济条件下,提出了不同规范和地下水处理措施。针对隧道工程设计、施工过程所遭遇的地下水问题,尤其是隧道衬砌水压力荷载问题,各行业部门在隧道(洞)工程支护结构设计中对富水地层地下水压力对支护结构的影响认识并不一致,尤其是对外水压力能否折减仍存在一定争议,对地下水作用的认识仍未达成共识。为此,对隧道地下水问题从概念和方法上进行研究,在研究现状及存在的主要问题分析基础上,提出了下一步研究思路。