小直径盾构施工中管片纵向应力监测研究

为了探索小直径盾构法隧道在施工过程中管片纵向应力的变化规律,对北京槐房再生水厂污水隧道管片纵向应力进行了现场监测:将第976环、第1 054环管片分别设为第1和第2监测断面,2监测断面各预埋5个纵向应力计,各监测断面从本监测断面管片安装后即开始监测,当盾构掘进至第1 129环时停止监测。研究表明:1)在管片离开盾尾50环后,其纵向应力波动值小于管片拼装期间应力值的5%。2)在盾构掘进期间,管片距离盾构越远,其纵向压应力值越小。3)在管片拼装期间,管片距离盾构越远,其纵向压应力经历了先增大后减小的过程。4)管片距离盾构108环后,该管片纵向压应力趋近于0.2~0.3 MPa。5)随着盾构推进,管片纵向应力经历了4个阶段的变化过程,即周期性剧烈波动阶段—动态稳定阶段—逐渐衰减阶段—趋于稳定阶段。     

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。     

城市地下道路分(合)流匝道通风阻力特性

为分析多点进出结构的城市地下道路空气流动特性,以长沙市营盘路湘江隧道为原型,通过现场实测、缩尺模型试验以及CFD软件数值模拟方法,对分(合)匝道通风阻力特性进行了研究,考察了雷诺数、风量比、分岔角度对分(合)流匝道阻力特性的影响规律。研究结果表明:1)主隧道与匝道风量比、主隧道与匝道夹角是影响分(合)流匝道局部阻力系数的关键因素;2)城市地下道路分(合)流匝道局部阻力变化特性,不宜简单套用通风管道的三通构件的参数;3)结合最小二乘法和Matlab软件对计算结果进行多因素回归分析,给出了基于长沙营盘路湘江隧道的分(合)流匝道主隧道和匝道的局部阻力系数关联式。研究结果可为复杂结构城市地下道路通风系统阻力特性分析及通风工程优化设计提供方法参考。     

“中—尼—印铁路通道”线路设计及建设可行性分析

随着我国"一带一路"倡议的推进,跨国运输通道的建设成为倡议实施的关键环节之一,而我国建设复杂地质条件下跨国基础设施的经验尚不丰富。"中—尼—印铁路通道"是一条途经尼泊尔,连接中国和印度2个大国的运输通道,基于实地考察,分析该通道建设的必要性及建成后的效益,对线路进行初步规划,并总结该通道建设的难点:铁路轨道坡度大;沿线区域地质构造复杂;周边基础设施落后,施工条件恶劣;大量深长隧道以及大跨径高桥梁;环境以及气候条件复杂。同时对沿线隧道以及桥梁的建设可行性进行分析,并给出施工建议:沿线隧道采用以TBM法为主、钻爆法为辅的施工方法;桥梁建设则因地制宜,根据不同区间的地质特点,采用相应的建设方法。     

基于地基回弹因素的盾构隧道管片上浮预测

针对软弱地层盾构隧道管片脱出盾尾后出现的上浮问题,分析盾构施工过程中管片上浮的诱因,得出软弱地层中管片的上浮主要是地层应力重分布产生的地基回弹力引起的。在此基础上建立隧道开挖动态模型,分析隧道上浮量变化规律以及地层特性对管片上浮量的影响规律,得出地层弹性模量和管片上浮量呈一定的指数关系,且弹性模量对管片上浮量的影响远大于地层黏聚力和内摩擦角。通过力平衡理论计算盾构开挖引起的地层回弹力、管片上浮量以及隧道上浮影响的地层高度范围,并通过对珠江狮子洋工程管片上浮量的计算与实测对比,证明该公式的合理性,为盾构隧道工程中考虑地基抗力引起的管片上浮量预测提供一种新的方法。     

砂卵石地层台阶法施工隧道围岩-支护结构应力应变特性三维离散元分析

为了解砂卵石地层隧道围岩和支护结构的应力应变特性，以青海循隆高速公伯峡隧道为依托，借助PFC3D离散元软件对公伯峡隧道穿越砂卵石地层进行三维模拟，重点研究以密排短管棚预支护为根本前提，以三台阶预留核心土为施工方法的砂卵石地层围岩和支护结构的应力应变特性，并与现场实测进行对比分析。研究结果表明： 隧道台阶开挖时，围岩应力集中范围逐渐从拱顶过渡到拱腰，直到拱脚，对应的塑性区范围不断扩大，且密排短管棚对塑性区的发展有一定的“遮拦效应”； 围岩横纵向变形规律一致，主要是向隧道临空面产生收敛变形，且密排短管棚形成的梁拱效应限制了掌子面前方位移发展； 2种方法得到的初期支护变形规律一致，均呈阶段性变化，拱顶下沉累计值大于周边收敛累计值，且两者的最终变形量均满足规范限值要求。     

Main Construction Technical Difficulties and Solutions of  Shenzhen Chunfeng Tunnel（深圳春风隧道主要施工技术难题与解决方案）

Shenzhen Chunfeng Tunnel is one of the shield tunnels under construction with the largest diameter in mainland of China. The whole tunnel passes through the coastal composite stratum, with rock from broken to integral, and the strength of some sections reaches 173 MPa. The tunnel under crosses the railway, subway, bridge and multiple buildings closely in a complex and sensitive environment. Combining the stratum situation and characteristics of large diameter shield machine, the problems that will be faced during the construction process, including low rock breaking efficiency of shield machine, discharge stagnation and jamming of the chamber, settlement control in sensitive environment, and impact of large diameter shield segment floating, cracking and construction on urban traffic, are analyzed. Based on the engineering experience, the following solutions are proposed: a shield rock breaking efficiency solution for the complete extremely hard rock section, settlement control measures for adjacent buildings and structures of shield driven tunnels, solutions for jamming and discharge stagnation of large diameter slurry shield, comprehensive measures for prevention and control of shield segment floating and cracking, and a slag treatment plan for downtown areas. Chunfeng Tunnel tests the wisdom of Chinese builders with its tremendous volume and strict construction standards, and it also has certain reference significance for other similar projects.     

基于分布式压密传感器的隧道衬砌防脱空主动监测

为解决二次衬砌脱空的问题，实现在浇筑过程中对衬砌脱空的主动监测，结合隧道二次衬砌衬背脱空的成因，研发基于分布式压密传感器的隧道衬砌脱空主动监测系统。该系统由分布式压密传感带、延长线、直显终端及工业电脑组成，具有原理简单、安装便捷等优点。通过在衬砌层间预埋分布式压密传感器，对浇筑过程进行主动监测，结合带模注浆技术，实现对衬砌脱空的精准注浆与快速处治，有效解决隧道衬砌脱空问题。在验证试验中，系统在浇筑过程中共发现2处拱顶空洞，证明该系统对脱空监测的有效性。同时，该系统在国内部分重点铁路线已经取得应用，现场应用情况表明，该系统对二次衬砌拱顶脱空的识别准确率可达到95.5%。     

Innovation and Practice of Parallel Dual mode Slurry/EPB Shield Construction Technology and Freezing Cutterhead Opening Technology（并联式泥水/土压双模式盾构施工技术与冷冻刀盘开舱技术的创新与实践）

Two major concerns have been drawn in the process of shield construction: one is the difficulty in selecting a shield machine; the other is the high risk of opening for cutterhead changing. Based on the existing shield systems, a parallel dual mode shield with freezing cutterhead is developed by optimising internal structure and equipment and carrying the freezing device. The dual mode shield construction technology and freezing cutterhead technology are successfully carried out on project cases including Guangzhou Metro Line 9, Guangzhou Metro Line 21 and 220 kV Shijing Huanxi Electric Tunnel (Xiwan Road Shisha Road Section). The parallel dual mode slurry/EPB shield not only has the functions and advantages of slurry shield and EPB shield but also can switch into slurry/EPB mode for different strata and environments easily. Thus, it can achieve rapid shield tunneling. By combining the shield with the freezing system, the soil around cutterhead can be frozen to provide conditions for chamber opening under atmospheric condition. Meanwhile, it is also compatible with dual mode shield.     

圆形钢筋混凝土桩局部破除后抗弯能力计算及应用

深基坑工程中常常出现围护桩成桩垂直度偏差以致侵入主体结构限界的现象，为保证后续主体结构尺寸符合要求，需要对侵限部位进行凿除，进而导致其抗弯承载能力下降。针对圆截面桩体局部凿除后的抗弯承载能力计算问题，基于二次逼近法，建立圆形钢筋混凝土桩局部破除后正截面抗弯承载能力计算方法，结合实际工程分析围护桩局部破除后对基坑围护结构体系的安全性影响。结果表明： 桩身局部破除后，纵向受力钢筋切断和桩身截面面积的减小将导致桩身正截面抗弯能力快速下降；依托工程中800 mm 的围护桩，凿除18 cm 厚度（含切断6根主筋）后，其正截面抗弯能力下降至原设计值的55%，剩余承载力已不能满足安全支护的要求，需进行加固处理。