中国TBM施工技术进展、挑战及对策

总结我国近30年来TBM设计与施工技术的发展历程,可归纳为以下5个阶段:1)研发探索和试用阶段;2)以国外施工承包商为主体,采用国外设计制造TBM施工我国隧道工程阶段;3)独立进行TBM招标采购和选型设计,并建立起自主的TBM施工队伍阶段;4)与国外厂家联合设计制造TBM,工程应用和自主施工快速发展阶段;5)实现TBM国产化,面向国内外TBM工程市场自主施工阶段。通过我国不同时期TBM施工的典型工程,介绍我国在复杂地质、大坡度、高海拔、不同直径、不同机型、超长隧洞TBM施工方面取得的经验、技术积累和业绩,展示我国TBM在穿越断层破碎带、软弱变形、岩爆、涌水等不良地质洞段取得的一系列施工新技术,以及最高月进尺1 868 m、平均月进尺超过600 m和掘进作业利用率超过40%的掘进技术水平。分析TBM在极硬岩、大断层破碎带、软弱大变形围岩、强岩爆围岩、涌水突泥洞段、高地热隧洞和超长隧洞工程中施工面临的风险和挑战,并提出一些相应的技术措施和对策,期望这些措施和对策在未来大量实际工程中进一步得到实践验证、优化和改进,不断积累和创新TBM设计与施工新技术。     

海域围堰上软下硬地层中地下连续墙施工技术研究与实践

汕头市苏埃通道南岸明挖隧道位于海域围堰内,围堰内上软下硬的特殊地层给地下连续墙施工过程中的泥浆护壁、成槽造成极大的困扰。地下连续墙成槽施工前期主要采用"抓—冲结合"成槽工艺;在淤泥层、砂层、全风化岩层采用液压抓斗成槽机直接成槽;在强风化、中风化、微风化岩层采用冲击钻机冲孔、修槽成孔工艺。单元槽段成槽时一般完成1个槽段需要20 d以上,最长1个槽段达40 d,严重影响工期进度。为了改变地下连续墙施工状况,结合类似工程实践经验,在旋挖钻的基础上进行改造,将钻头设计为牙轮钻钻头,对强、中风化岩层钻孔取芯,通过组合使用"成槽机+冲击锤+旋挖钻(牙轮钻)"后,实现了地下连续墙施工效率的极大提升。经过成槽施工方案比选、入岩墙深设计优化、孤石破碎和基岩处理工艺探讨,顺利完成了该基坑工程,积累了在该类上部淤泥下部基岩地层中地下连续墙施工的经验。     

极高地应力软岩隧道超前导洞应力释放及多层支护变形控制技术

为了解决极高地应力软岩隧道大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下主要结论:1)提出了"先放后抗,抗放结合,锚固加强"的变形控制理念;2)得出了该隧道岭脊核心段"超前导洞应力释放+圆形4层支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)超前导洞应力释放效果明显,正洞累计变形减小幅度约为34%;4)得到了圆形多层支护结构变形规律;5)累计变形均控制在设计预留变形量内,保证了该隧道岭脊核心段大变形控制效果。     

单线隧道软岩大变形处理技术

隧道软岩大变形是隧道施工中的难点,初期支护变形会造成侵限换拱甚至大塌方,对施工单位造成巨大的经济损失。因此,在软岩隧道施工中,控制初支变形尤为重要。以丽香铁路圆宝山隧道3#橫洞工区施工为例,在现场工程实践的基础上,着重对单线铁路隧道软弱围岩地段施工工艺、所采取的技术参数等进行了介绍,并对监控量测及应力数据进行了分析,以期能为今后同类工程提供参考和借鉴。     

沿海公路反开挖施工中的若干问题

对软土路基的反开挖问题进行了探讨,提出了开挖时间的确定,并论述了基底承载力大小以及反开挖施工合理性问题.     

高速公路路基施工技术要点分析

近些年来,我国基础设施建设发展迅速,高速公路建设呈现前所未有的发展势头。路基作为高速公路主体工程,路基施工质量的好坏,直接影响高速公路的使用寿命和车辆的安全,从高速公路路基施工质量要求的基础上,从路基填土与路基压实、路基排水施工技术、软土路基施工以及路基精加工等施工技术进行了详细地分析,不断提高高速公路的质量。     

湖泛区大型软基预制梁场方案规划与设计

相对路基工程,桥梁工程在耐久性、质量稳定性等方面优势,在沿海地区及内陆湖区等软基地段的设计大多采用了桥梁方案,使软基区大型桥梁预制梁场得到了极大程度上的推广与应用。鉴于梁片预制施工的工况特点,软基区规划预制梁场的关键技术在于生产区的基础处理,尤其是承受荷载最为集中的门吊轨道基础及制梁台座张拉端的基础处理,成为了控制预制梁场建设施工成本的最重要影响因素。结合实际工程,阐述了湖泛区大型软基预制梁场的方案规划与设计,取得了良好的施工效果。     

主应力轴旋转下中主应力系数对软黏土性状的影响

采用空心圆柱仪对上海原状软黏土进行了不排水剪切试验,研究了主应力轴旋转条件下中主应力系数对饱和软黏土变形与强度特性的影响。采用等压固结模式对软黏土空心薄壁试样进行固结,并在3种不同主应力轴旋转角度下,对试样进行不同中主应力系数的不排水剪切试验。试验前提为剪切过程中平均应力、中主应力系数与主应力轴旋转角度均保持不变,而偏应力逐渐增大,直至试样破坏。试验结果表明:在不同中主应力系数下,天然软黏土的变形与强度特征存在明显的差异,在3种主应力轴旋转角度下,随着中主应力系数的增加,临界应力比均呈降低趋势,相应的峰值剪切强度减小;在主应力轴旋转角度为0°时,中主应力系数为0.25和0.50的试样均出现了轻微的应变局部化现象,剪应力在达到峰值后呈逐渐降低的趋势;在主应力轴旋转角度为90°时,中主应力系数为0.50和0.75的试样所对应的状态为内外压不等的非轴对称拉伸状态,二者的峰值剪切强度比较接近,而中主应力系数为1.00的试样对应的为内外压相等的轴对称拉伸状态,其峰值剪切强度相比前二者降低了25%;在内外压相等的加载条件下,主应力轴旋转角度由0°增加为90°的同时,中主应力系数由0增加为1.00,试样破坏时对应的临界应力比与不排水剪切强度均逐渐降低。     

软刚臂单点系泊装置监测预报系统的设计及实现

为进一步保障浮式生产储油装置(FPSO)的作业安全,通过海洋环境条件测量、FPSO运动和单点系泊系统(SPM)状态监测以及理论计算等手段,实现了软刚臂单点系泊监测预报系统的方案设计,并成功应用于渤海油田。经现场应用验证,该系统能够实现对FPSO及SPM运行情况的监测,为作业者提供FPSO操作指导及预警,有效的降低了作业风险。     

湛江深厚老黏土地区钢管桩沉桩规律

对湛江老黏土地基5个工程钢管桩施工进行总结,得出以下结论:老黏土地区持力层宜选择50击的中粗砂层或者40击以上黏土层,此时基桩承载力恢复系数为1.26~1.40,比一般黏性土高;打桩锤宜选择D128、D138柴油锤,二档档位终锤贯入度宜为2~5 mm击,三档档位终锤贯入度为6~10 mm击,能量传递系数为28.5%~47.6%;当持力层和桩锤符合上述情况时,直径在1 000~1 400 mm的钢管桩总锤击数小于2 500的占统计83.8%,打桩效率最高。