高速铁路隧道支护结构机械化施工技术

随着我国高速铁路工程建设的迅速发展,隧道工程的数量、难度和质量要求与日俱增。而传统的人工喷射混凝土、拼装钢拱架和浇筑二衬混凝土的施工模式难以满足新时代对施工安全、施工效率、工程质量的要求。因此,研发高速铁路隧道支护的新型机械化成套装备与施工方法势在必行。本文依托某高铁高家坪隧道工程,研究了采用混凝土湿喷机械手、钢拱架拼装机、三臂凿岩台车、涨壳式锚杆、自行式仰拱栈桥、水沟电缆槽台车、新型衬砌台车等成套设备的新型隧道支护机械化施工技术。结果表明,在隧道支护施工阶段,引入先进的机械设备并采用相应的机械配套技术,可显著提高生产率、施工安全及质量,降低施工成本并减轻工人劳动强度,研究成果可为类似工程提供借鉴。     

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工，依托渝昆高速铁路（重庆—昆明）来福隧道，对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车，以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆，改进了三臂拱架安装台车；结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案，实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验，采用改进后的凿岩台车施工，与传统人工手持风枪凿岩相比，两台阶与三台阶断面钻孔作业，施工效率分别提升89%、90%；采用改进后的拱架安装台车施工，与传统人工配合机械安装拱架相比，Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见，采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率，还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。     

JGMZY 10型隧道多功能作业车

研究目的:详细介绍JGMZY10隧道多功能作业车各结构功能:折臂吊在隧道有限的空间内能实现构件安装、小件吊装等机械化作业,将其吊钩更换为专用夹具,可进行拱架吊装机械化作业.为类似工程的采用提供借鉴.研究结论:JGMZY10隧道多功能作业车具有:(1)结构简单、设计合理、操作简单;(2)在使用过程中可实现拱架安装和防水板铺设的机械化,符合铁道部施工机械化要求;(3)经在中南通道发鸠山隧道的应用验证,可大大提高工作效率.     

二氧化碳保护焊在钢拱架焊接中的应用

结合临县隧道钢拱架焊接施工实践,介绍了二氧化碳气体保护焊原理及优缺点,重点阐述了二氧化碳气体保护焊在钢构件焊接过程中的技术要求,分析了二氧化碳气体保护焊在隧道钢拱架焊接中经济效益、质量、节能情况,总结了在隧道钢拱架焊接中的应用情况。     

黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

大断面隧道小净距上跨既有隧道施工方案优化北大核心

成都市轨道交通17号线二期工程阳公桥站—龙爪堰站区间隧道上跨既有7号线盾构隧道采用交叉中隔壁法施工。通过数值仿真结合现场监测,分析大断面隧道以小净距上跨施工时既有隧道拱顶隆起与地表沉降的变化规律,并通过分析新建隧道初期支护厚度、钢拱架间距、单次拆撑长度对既有隧道拱顶隆起和地表沉降的影响,对原施工方案进行了优化。结果表明:先行开挖的两个导洞施工对既有隧道拱顶隆起与地表沉降影响明显;既有隧道拱顶隆起与地表沉降随钢拱架间距和单次拆撑长度增大而增大,随初期支护厚度增加而减小。建议新建隧道上跨施工时采用初期支护+二次衬砌+三次衬砌的复合衬砌结构,钢拱架间距取0.4 m,单次拆撑长度取6 m。     

新建川藏铁路隧道钻爆法机械化配套快速施工研究

新建川藏铁路隧道占比大、特长隧道及隧道群密集,高海拔隧道占比大,只有采用大型机械化配套技术,才能达到快速施工,以机代人,满足建设的要求。本文通过对现有隧道机械化施工为依据,分析当前隧道机械化配套施工存在的问题,研究并提出川藏铁路一次建成长大隧道集群应满足的机械化配套方案、解决影响施工进度的措施、施工进度指标、高原长距离施工供氧方案、通风方式以及智能建造装备配套管理等,为高起点、高质量建好川藏铁路高原隧道提供了参考意见和建议。     

浅埋暗挖隧道上软下硬地层工法转换关键技术研究

以杭州紫之隧道为工程背景,通过对初期支护钢拱架应力分布规律及现阶段围岩成拱能力进行分析,探讨在本工程特有地质情况下进行工法转换的可行性;利用大型有限元软件ABAQUS分别对掌子面不同入岩深度的11种工况进行二维开挖支护数值模拟,得到不同入岩深度对围岩及支护结构变形影响规律,确定合理的工法转换时机;并针对杭州紫之隧道埋深浅、周边环境复杂、不宜进行爆破施工的实际情况,进行三台阶法非爆破快速施工机械选型研究,经过论证采用260型挖掘机搭载RW120型液压卧式岩土铣挖机进行铣挖施工。由于工法转换的成功实施,在保证施工安全的前提下,有效提高了施工效率,对今后上软下硬地层中的隧道施工具有借鉴意义。     

隧道初期支护钢拱架的应力分布规律研究

隧道开挖时,由于地质条件的不确定性和复杂性,导致支护结构受力状态发生变化,因此掌握支护结构应力分布规律对于隧道工程安全施工具有十分重大的意义。以下穿渝湘高速公路的凤咀江铁路隧道为背景,利用数值模拟和实际监测研究不同围岩和不同拱架间距下隧道初期支护钢拱架的应力分布规律,研究表明:(1)Ⅴ级偏差围岩最大拱架间距取0.8m,Ⅴ级偏好围岩最大拱架间距可增大至1.0m;(2)从应力分布角度看,钢拱架内外侧应力大部分为拉应力,且钢拱架最大拉应力出现在拱脚处,最大压应力在拱顶处;(3)当围岩质量状况变差时,钢拱架应力和应力梯度会迅速增大,钢拱架受力不均匀性也会显著增加;(4)在Ⅴ级偏差围岩条件下,当增大拱架间距时,钢拱架应力会迅速增加,因此要严格控制好拱架间距。     

大跨度变曲率无支墩钢拱架施工混凝土拱桥技术

结合运三公路吴家嘴大桥施工实践,对大跨度变曲率无支墩钢拱架的设计与安装、整体横移、砂袋卸架、缆索吊设计与安装、轻型混凝土拱圈灌注施工技术进行了总结.     

穿隧道架梁的高速铁路900t架桥机研制

为了更好地适应我国高速铁路建设需求,在不牺牲普通运架分离式架桥机的正常施工工效的前提下,满足高速铁路建设过程中西南山区出现的多桥隧相连的工况,以沪昆高速铁路贵州凯里段为依托,研制穿隧道架梁的900 t架桥机。施工过程中,架桥机与配套运梁车配合,自助、高效地完成架梁状态与通过隧道状态的转换,实现隧道出口近距离架梁,并在普通工况下实现高效施工,完全实现设计目的,满足施工需求。该架桥机的研制成功,不仅解决了目前我国西南山区高速铁路建设的燃眉之急,为新型架桥机的研制提供可靠的理论、实践依据,同时也为国内大量闲置架桥机的改造提供了参考样本,经济效益显著。     

全电脑三臂凿岩台车在隧道机械化施工中的应用探讨

全电脑三臂凿岩台车作为隧道机械化施工的重要机械设备已在隧道施工中获得广泛应用。文章以某高铁隧道机械化施工为例,从三臂凿岩台车的功能、施工工艺、施工控制重点及功效对比等方面系统阐述全电脑三臂凿岩台车施工技术,通过与传统施工技术进行对比,总结全电脑三臂凿岩台车在隧道机械化施工中所起到的重要作用及适用范围,提出全电脑三臂凿岩台车的智能化发展建议。     

全电脑三臂凿岩台车在隧道机械化施工中的应用探讨

全电脑三臂凿岩台车作为隧道机械化施工的重要机械设备已在隧道施工中获得广泛应用。文章以某高铁隧道机械化施工为例,从三臂凿岩台车的功能、施工工艺、施工控制重点及功效对比等方面系统阐述全电脑三臂凿岩台车施工技术,通过与传统施工技术进行对比,总结全电脑三臂凿岩台车在隧道机械化施工中所起到的重要作用及适用范围,提出全电脑三臂凿岩台车的智能化发展建议。     

大胜关长江大桥主桥6号墩吊索塔架施工技术

大胜关长江大桥主桥连续钢桁拱6、8号墩钢梁顶吊索塔架,具有底部铰接固定、三层斜拉索特点,是辅助336m主跨钢梁单悬臂架设的大型临时结构。通过对6号墩吊索塔架制造、安装、斜拉索挂设张拉、松索拆索、塔架拆除以及测量与索力监测等技术的介绍,总结了施工过程中的成功技术措施,提出了一些新的认识。     

大跨度三管结构形式钢管混凝土拱桥制作与安装

介绍了吉安大桥三管结构形式钢管拱桥的制作、安装的施工过程。重点阐述了单元拱肋制作、三管桁架拱肋拼焊工艺及操作要点，钢管拱圈节段安装以及施工过程的质量控制。     

连续梁-拱组合式系杆拱桥拱肋施工技术

成渝客专资阳沱江多线特大桥钢管拱采用厂内制作,汽车运至现场,钢管及型钢原位搭建临时支架完成钢管拱吊装、焊接。结合钢管拱安装施工,分析总结钢管支架安全性计算、现场安装、过程监控等施工技术。     

采用架桥机进行跨既有铁路60m钢箱梁安装施工技术

以山西省平阳高速公路LJ26合同段太原枢纽K119+555跨线桥工程为例,针对大跨度钢箱梁跨既有铁路施工时遇到的难题,经方案比选,提出并最终采用新型架桥机进行上跨既有双线电气化铁路的大跨度钢箱梁的整体安装施工方法,并据此自主设计制造了一种YQXZ240 t-60A3架桥机。介绍了架桥机的组成,总结了采用该架桥机进行大跨度钢箱梁架设施工的关键施工工艺。     

站房弧形屋面双向正交斜放钢梁安装技术研究

新建中卫南站站房屋面为弧形双向正交斜放钢梁结构,安装精度要求高、高空拼装作业难度大。提出施工工艺原理和流程,研究了相关施工技术要点,包括屋面斜梁吊装单元的合理划分,采用绝对坐标与相对定位相结合的吊装单元形位精准控制,利用自主研发的弧形屋面补间钢梁吊装一体化装置进行补间单元安装技术,采用位移控制法进行整体分级同步卸载技术等,实现了弧形屋面正交斜放钢梁结构单元间及其与拱柱的精密对接,施工效率高,安全可靠。     

装配式隧道仰拱拼装技术研究及装备研制

装配化施工是建筑行业的重要发展方向,本文以高速铁路隧道为研究对象,对装配式仰拱施工工艺进行研究。结合钻爆法隧道施工工艺,分析仰拱拼装对掌子面掘进的影响,提出仰拱拼装工艺及配套装备总体方案。针对施工过程中对施工质量、施工效率有重大影响的环节和因素,提出不同的解决方案与工艺措施。根据施工工艺,以满足各种施工工况为目的,考虑与现有施工装备的配合,完成仰拱拼装装备的研制。试验结果表明,该设备实现了仰拱拼装所需各项功能,能够快速有效地实现钻爆法隧道装配式仰拱拼装施工,对于隧道仰拱的装配化施工具有重要意义。