三维激光扫描仪在青岛胶州湾海底隧道的应用

介绍了三维激光扫描仪的结构特点、用于隧道工程安全监测的方法流程及数据处理分析过程和应用前景。结合青岛胶州湾海底隧道实践,针对公路隧道矿山开挖法易产生安全事故等问题,提出采用三维激光扫描仪进行隧道安全监测的方法进行监控,从而保证了工程施工安全。该项测量技术将逐步替代目前简易的测量模式,成为未来隧道工程安全监控的主要方法。     

肖家坡隧道瓦斯监测与治理

肖家坡隧道在非煤系地层施工过程中出现瓦斯后,及时制定隧道瓦斯监测方案和瓦斯治理措施。以保证隧道安全施工。长大隧道瓦斯治理关键在于前期超前探测工作、施工中瓦斯监测和通风治理。     

胶州湾海底隧道综合超前地质预报技术研究与实践

本文以胶州湾海底隧道为例,研究了超前地质预报中经常采用的预报手段,并概括了国内的综合超前预报研究现状,提出了综合超前地质预报的概念,指出了其优缺点和适用性。针对三线海底隧道,提出了具体的综合超前地质预报流程。运用本文所提出的三线海底隧道综合超前预报方法对胶州湾海底隧道的服务隧道和左线主隧道进行了多次综合超前地质预报,预报效果良好,工程进展顺利,取得了良好的经济效益。     

海底隧道联络通道冻结法施工健康监测技术研究

使用冻结法修筑联络通道时,施工结束后联络通道结构稳定需要的时间长,对结构进行健康监测是保障联络通道安全的重要手段。为研究海底隧道联络通道健康监测技术,以厦门海底隧道联络通道工程为依托,利用光纤光栅传感技术,提出海底隧道联络通道施工过程中冻土、联络通道结构与盾构隧道结构的实时监测方法,研究联络通道冻结法施工过程中不同阶段的结构与冻土的相互作用,根据联络通道结构的受力特点,分别提出冻结法施工阶段和正常使用阶段的健康监测指标及监测方法,建立联络通道结构的健康监测及评价体系。研究结果表明： 针对施工和使用2个不同阶段,该健康监测技术采取不同的监测指标和方法,可以有效地评价结构的安全性能,保证联络通道结构的安全。     

CRD法各施工部对隧道结构内力的影响分析

结合厦门东通道（翔安）海底隧道陆域段对CRD1、CRD3部超前和CRD1、CRD2部超前两种施工工序的结构内力,采用现场监测和数值模拟手段进行了对比分析,两种方法所得结果吻合良好。研究表明,在两种施工工序条件下,随施工部的开挖,结构内力呈增大趋势,但仍满足施工安全要求．且CRD1、CRD3部超前时的结构内力略小于CRD1、CRD2部超前时的结果,为隧道的信息化施工提供了依据。     

隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向

复杂的不良地质条件是制约隧道安全高效建设的主要因素,要实现隧道工程的安全高效建设,首先要提高地质预测预报技术水平及其信息化程度。1)介绍我国复杂不良地质隧道超前预报的方法进展及其应用,包括突水突泥灾害源超前探测方法与设备、断层破碎带超前预报、城市地铁溶洞和孤石等探测的进展及应用等;2)介绍我国隧道岩爆监测预警方法及其应用,预报清楚之后就要加强安全风险过程监控;3)介绍基于BIM技术的建筑物(隧道工程)安全风险监控最新进展,包括安全风险实时感知系统和实时预警系统;4)指出隧道工程建设信息化技术的发展方向,包括开展基于大数据技术的TBM/盾构施工的分析与控制研究以及数字隧道向智慧隧道(建设和运营维护)的发展。     

隧道涌水段不良地质探测及围岩变形规律研究

在富水地层中开挖隧道出现涌水事故后,若继续盲目施工易引发隧道坍塌,此时应停止开挖,探明涌水段周围地质条件与岩体变形。以大奎隧道右线出口处涌水事故为背景,从地质雷达和变形监测2方面进行研究分析。地质雷达探测结果显示隧道底板左下方2.5 m处存在承压水层,且隧道衬砌背后存在巨大暗道。变形监测表明多个里程断面岩体变形超过50 mm,高于规范要求的安全界限。基于探测结果,提出了混凝土回填、超前注浆止水及架立钢支撑支护的处理方案,涌水段围岩变形最终得到了控制。     

厦门东通道CRD法施工段中隔壁安全性分析

针对目前国内采用CRD法修建隧道施工过程中对临时中隔壁的安全性研究很少的情况,结合厦门东通道(翔安)海底隧道对中隔壁采用现场监测和数值模拟两种手段做了对比分析,两种方法所得结果吻合良好。研究结果表明,在CRD1、CRD3部超前和CRD1、CRD2部超前的情况下,中隔壁上部的水平位移都明显大于下部,但结构安全系数相差不大。以上研究为隧道的信息化施工提供了依据,也为今后的相关工程积累了经验。     

山岭隧道群信息化施工监测技术研究

浙江黄衢高速公路隧道监测C3标段辖区内共10座隧道(单洞19座),隧道群动态监控量测的主要工作内容包括超前地质预报、日常观察、变形观测、应力监测等4个方面.上作中及时反馈信息,准确预报隧道施工中的险情,工期内无一起安全事故发生.保证了辖区内所有隧道安全贯通.通过本工程经验总结山岭隧道变形特点、山岭隧道群监测要点与对策等,希望对今后类似工程有一定借鉴意义.     

探地雷达在公路隧道地质预报中的应用

赛果公路是连接新疆乌鲁木齐与伊犁的重要通道,需穿越赛里木湖与将军沟等隧道。这些隧道围岩具有含水、岩性变化大等特点,提前预知隧道施工前方的地质和水文条件,将为设计变更、施工组织安排以及施工安全提供依据。本文采用探地雷达进行赛果公路隧道的超前地质预报探测,阐述了几种典型地质条件下的探测实例,为探地雷达在隧道短期超前地质预报中的应用积累经验。     

微震监测技术在某深埋铁路隧道施工管理中的应用

为防范高应力深埋隧道开挖过程出现的岩体失稳风险,促进隧道安全、高效施工,利用微震监测技术对某深埋铁路隧道施工 过程中的围岩破裂情况进行监测,用不同的微震活动性表征隧道潜在的不同的高应力灾害风险大小; 利用监测区域内的微震活动 动态演化过程所表征的隧道高应力灾害风险大小变化情况,合理选择施工工序、施工时机、施工方式等,取得了较好的效果。 研究 结果表明: 利用微震监测方法获取的围岩微震活动规律可指导深埋隧道施工过程管理,有助于降低施工过程中的安全风险,确保 人员、设备的安全,可为我国“一带一路”建设过程中重大深埋隧道工程的施工提供参考。     

仰拱步距和台阶长度对软岩大断面隧道稳定性影响分析

在软岩大断面隧道施工过程中,围岩稳定性控制难度很大。依托宝兰客专古城岭隧道的勘察设计资料、施工工艺和监测数据,建立符合工程实际的基本数值模型,分析软岩大断面隧道的变形特点,揭示仰拱步距和台阶长度对初期支护变形的影响规律。根据模拟试验结果指导古城岭隧道大变形区段施工,将初期支护累计变形减小了70%。     

兰渝高速铁路砂质围岩隧道初期支护结构安全度研究

以兰渝高速铁路某砂质围岩隧道为工程依托,针对砂质围岩的工程特性,施工中采用水平旋喷超前预加固措施,通过有限元数值模拟,结合围岩压力及拱架应力的监测资料,分析砂质隧道围岩压力的分布情况以及初期支护结构的受力特征。研究结果表明： 水平旋喷超前预加固后,初期支护结构的安全度能够满足要求,更有一定的富裕度,可为砂质围岩隧道的优化设计和施工提供理论依据。     

公路隧道施工变形监测精度要求探讨

隧道周边收敛和拱顶下沉监测是判断围岩支护效果、二次衬砌施作时间、隧道动态信息化设计与施工以及保证隧道施工安全的重要措施。现有JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》对隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求为0.1 mm,明显高于铁路隧道施工和基坑工程变形监测0.5~1.0 mm的精度要求,且公路隧道的实际监测精度很难达到规范规定的精度要求。总结现有公路隧道、铁路隧道和其他规范的具体监测内容和要求,结合现有隧道施工监测仪器的精度技术指标,参照隧道设计规范规定的预留变形量、隧道施工阶段变形监测统计结果和基坑工程监测规范的精度要求等,建议将公路隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求修改为0.5~1.0 mm。0.5~1.0 mm的监测精度要求可以保证公路隧道的施工安全,促进高精度全站仪等非接触量测方法和仪器在公路隧道施工变形监测中的应用和推广,提高公路隧道施工变形的监测效率,避免因达不到JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》规定的监测精度要求而引发的监测数据造假现象。     

斜通道辅助竖井施工技术研究

长隧道施工时,竖井出碴、进料需垂直提升,施工交叉较多,导致隧道施工进度非常缓慢,为此提出增设一辅助竖井施工的斜通道与主隧道斜交的方案。结合实际工程,采用大型有限元软件进行数值模拟论证方案的可行性,在此基础上改进施工方案,并依据规范制订详细的监测方案,进行施工实时监测,现场实施效果和监测数据表明,改进后的方案经济合理,斜通道与主隧道安全可靠,工期大为缩短,说明此施工方案有效、可行。     

超高水压越江海长大盾构隧道工程安全

随着中国交通建设和城市建设的迅猛发展,越江跨海盾构隧道工程大量增加,而且工程规模(隧道的直径和长度等)和水压条件也在增加。现阶段,仍未明确定义高水压,但一般以0.5 MPa作为高水压的分界线。近期,中国在长江、黄河以及珠江等所建设的高铁、公路以及地铁等盾构隧道工程水压均超过了0.5 MPa,正在筹划建设的琼州海峡隧道等水压更大,将高达2.0 MPa,面临巨大挑战。为此,国家决定针对超高水压(2.0 MPa)越江海长大盾构隧道工程安全问题展开“九七三”计划基础研究。研究采用理论分析、物理试验(室内、室外试验和模型试验)、数值模拟分析和监控测量等多种手段,针对其中涉及的多元、多相和多场耦合物理本质,对高水压水土与结构静动相互作用机理、盾构掘进中的动静力学机理、隧道结构特性及防水特性动态演化机理等核心问题进行深入系统的基础研究,提出了高水压下考虑渗流条件下的水土荷载计算理论和深水盾构隧道地震分析方法,建立了“机-土”动态作用力学模型,提出了盾构姿态、刀具磨损、开挖面稳定和高压成膜及闭气控制方法,提出了高水压大直径盾构隧道衬砌结构设计理论和高水压盾构隧道接缝长期防水安全与监控技术,最终形成超高水压越江海长大盾构隧道工程安全控制理论体系。为确保超高水压越江海长大盾构隧道工程安全提供设计理论依据,为实现大直径泥水盾构在超高水压等复杂条件下安全长距离施工提供理论支持。     

隧道稳定性分析与设计方法讲座之三：隧道设计理念与方法

本文作为一个讲座对以往研究成果作一综述。回顾了当前采用的3种隧道设计方法,提出了基于数值极限分析的地层－结构法,克服了地层－结构法缺点,可以求得设计所需的围岩稳定安全系数,解决了当前设计中的人为性问题。对隧道深浅埋分界线进行了探索,叙述了基于散体理论的隧洞深浅埋分界标准。提出了基于弹塑性理论的隧洞深浅埋分界标准,并对2种分解标准的优缺点进行了评述。阐述了隧道设计计算的5个基本理念： 1）隧道设计必须满足运行和施工中安全要求,提出初期支护后围岩安全系数必须保证施工安全; 2）隧道设计计算模型必须适应不同工程地质条件、围岩压力特征,符合隧道实际受力情况; 3）必须符合现代围岩压力理论与现代支护原理,充分发挥围岩自承作用; 4）隧道结构计算模型也应符合结构实际受力状态,树立初期支护作为围岩加固材料,按塑性理论计算的新理念; 5）采用合理的计算方法与计算参数,确保隧道设计计算的科学性。最后以一个地铁车站为例,采用本讲座提出的方法介绍了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ级围岩中隧道的设计方法与成果。     

薄基岩顶板隧道爆破施工围岩稳定性分析

为更有效地进行薄基岩顶板条件下隧道施工安全控制,以某高速公路隧道为工程背景,运用数值模拟的方法,分别研究不同顶板厚度下隧道爆破施工引起的围岩振速分布特征及其对围岩的损伤情况,并进行围岩稳定性分析。结果表明:1)当顶板厚度在5 m及以上时,围岩是稳定的;2)当顶板厚度为3 m时,最危险横断面上基岩顶板内开始产生严重的拉伸裂缝及一些径向裂缝,将形成超挖;3)当顶板厚度≤2 m时,径向裂缝贯穿顶板岩体,围岩稳定性较差,在掌子面后1 m内可能发生塌落、掉块等事故。     

软土地层大断面矩形隧道结构施工力学行为监测与分析

为确保软土地层大断面矩形下穿隧道施工时的安全,以昆明轨道交通3号线区间浅埋暗挖隧道为依托,采用中导洞法,将全断面分成6个导洞按照先中间后两侧、先上面后下面的顺序施工,并采用现场监测和理论分析的方法对隧道支护结构受力进行全过程监控与分析。监测分析结果表明:在矩形隧道顶部与侧面设置超长大管棚条件下,隧道初期支护内力变化较小,因受不同导洞开挖扰动影响,隧道结构底部出现受拉现象,导洞(2)(中下导洞)、导洞(4)(左下导洞)和导洞(5)(右上导洞)对整体结构安全起决定性作用,需要重点监控;最大围岩接触应力出现在导洞(4)(左下导洞)底部,隧道4个角的围岩应力明显大于其他部位,需要加强隧道底部基础注浆,以提高地基承载力;临时支护应力受不同导洞开挖影响出现明显的波动,很好地反映各导洞施工过程中围岩应力释放的特征。     

隧道监控量测数据分析与管理系统的设计与开发

对国内外监测数据分析管理系统开发现状进行调研,分析监测数据分析管理系统的需求,以隧道工程的施工监测项目为应用对象,运用数据库管理和图形可视化技术,采用面向对象的关系数据模型,实现监测数据的录入与存储操作、多视图可视化查询、时态曲线与空间状态曲线图、回归分析、生成报表等基本功能。在此基础上,依据隧道设计规范中围岩稳定判断的相关规定,增加围岩稳定分析与预测专家库功能模块,最终开发完成隧道工程监控量测信息管理系统,并将该系统应用于工程实际,验证该系统的有效性和可靠性,为隧道工程施工监测数据分析提供一个新的工具。