隧道下穿南明河施工方案比选研究

文章针对贵阳市轨道交通下穿南明河段施工工段,建立有限元数值模型,对比研究了钻爆法和悬臂掘进机铣挖法施工时隧道围岩和隧道结构稳定性的变化;基于数值模拟分析,确定了下穿南明河悬臂掘进机铣挖施工方案,指导了该工程的施工,取得了良好效果。     

基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法

准确划分悬臂掘进机施工围岩对其广泛应用具有重要意义,传统施工围岩分级大都是基于围岩稳定性建立的,而悬臂掘进机具有施工复杂性、动态性和非线性的特点,导致传统施工围岩分级并不适用,因此本文建立了一套基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。首先,以贵阳地铁1号线为工程背景,分别对前进速度的时间衰减规律及影响悬臂掘进机利用率的主要地质因素进行分析,建立地层适应性分级评分方法; 其次,在已有的Q分级系统基础上,提出悬臂掘进机围岩适应性分级的BQ机模型,采取钻掘指数RPI和刀具寿命指数CLI对模型进行修正,建立施工可掘进性分级评分方法; 最后,综合考虑施工围岩地层适应性评分方法和可掘进性评分方法,以前进速度AR为指标,建立基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。结果表明,本文建立的悬臂掘进机施工围岩分级方法可以实现前进速度AR的预测,从而有效预测掘进性能、节约隧道开挖成本、提高施工效率,为建立具有普适性的悬臂掘进机施工围岩分级方法提供科学参考。     

公路隧道悬臂式掘进机技术与钻爆法施工对比分析

传统的钻爆法施工因其投入少,施工操作方法较简单,目前在隧道施工中占主导地位。但钻爆法开挖时易造成周边围岩整体性破坏,施工时常出现安全事故,其对施工的危险性较大,开挖方式也较为落后。悬臂式隧道掘进机,因其移动与掘进开挖工作灵活,安全性相对可靠,逐渐在一些公路隧道施工中出现。此文着重在悬臂式隧道掘进机与传统钻爆法施工之间比较分析。     

隧道铣挖法施工试验研究

针对浏阳河隧道开挖设计的铣挖法,在武广客运专线XXTJⅡ开展铣挖法工艺试验,对铣挖法工艺与设备进行简介,对不同地质条件下的隧道铣挖工艺的效率和成本进行统计分析,得出铣挖法适用范围,为浏阳河隧道以及待建或已建的同类型隧道开挖施工提供借鉴。     

隧道铣挖法施工技术

对采用铣挖机进行隧道掘进施工的适用条件、设备配套、施工工艺及有关技术措施进行详细论述,并结合武广客运专线几座不同地质条件的大断面隧道采用铣挖法施工的实际情况,对隧道铣挖法的施工工艺、工效、围岩变形控制、存在问题、注意事项及改进措施等进行分析探讨,认为铣挖法在隧道不允许爆破、围岩强度适中、节理裂隙发育、变形控制严格的条件下,不失为一种经济有效的方法,对提高我国隧道的施工机械化水平作用较大。     

悬臂式隧道掘进机成功下线

<正>近日,XTR260悬臂式隧道掘进机成功下线,作为国内首台专门用于隧道施工的悬臂式掘进机,其定位切割面积大,切割高度超过7.1 m。对于大断面山体隧道,断面高度可一次切割到位,不需要分层施工,切割断面形状自由、尺寸可控,具有掘进幅度大、破岩能力强、施工成本低和施工效率高等特点,将有效提升隧道施工质量和效益,促进国内隧道施工模式的转变,填补国内悬臂式隧道     

悬臂掘进机在滇西红层隧道中的应用研究

为解决滇西红层隧道支护变形风险高、单线小断面铁路隧道由于空间受限施工速度慢等问题,结合滇西红层以紫红色泥岩、砂岩为主,节理裂隙较发育,围岩强度适中等工程地质特征,依托大瑞铁路秀岭隧道进口平导,在滇西红层小断面隧道中引入悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在滇西红层地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。应用研究结果表明:1)悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩(较)破碎、节理裂隙(较)发育以及地下水不(弱)发育的隧道;2)悬臂掘进机对滇西红层围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;3)悬臂掘进机在滇西红层隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;4)悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4～5倍。     

新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

为解决新乌鞘岭隧道8号、9号、10号斜井工区正洞在千枚岩、板岩等软弱破碎岩体前期施工中出现的掌子面频繁溜塌、初期支护开裂、变形扭曲等问题,在对地质预报、监控量测和围岩松动圈等数据分析以及三台阶钻爆法施工支护存在的问题研究的基础上,采用现场试验的方法,研究玻璃纤维锚杆超前加固、超前大管棚支护、悬臂掘进机预留核心土两台阶机械法开挖工法、合理预留变形量以及增强初期支护的锁脚锚固、桁架结构加强初期支护纵向连接、径向注浆加固围岩等措施。经现场应用表明： 1）对于高地应力软弱围岩隧道,采用预留核心土两台阶大断面悬臂掘进机铣挖法施工技术是可行的,结合超前加固、支护结构补强等措施后,支护结构累计变形较前期减小一半以上,支护结构变形可控。2）采用悬臂掘进机开挖,隧道平均线性超挖量可控制在15 cm以内,相比钻爆法喷射混凝土平均超挖率由120%减小至60%,工序循环时间减少3 h左右,月施工进度由25~35 m提升至50~60 m。3）高地应力软岩大变形控制应在合理工法、合适设备、合理预留变形量和具有一定抵抗变形能力的支护结构之间找到平衡点。     

山岭隧道浅埋段盖挖支护设计方法研究

山岭隧道的进出口或穿越峡谷地区常存在浅埋段,如何在保证安全的前提下经济、高效地完成隧道开挖支护施工成为工程建设的关键问题,兼具明挖与暗挖优点的盖挖法已初步应用于山岭隧道浅埋段,但其支护设计方法尚需完善。为此,基于山岭隧道浅埋段盖挖施工特点及其盖拱几何模型,首先提出盖拱承载受力简化分析模型;其次,采用结构力学方法建立出盖拱支护结构内力简化计算方法,获得盖拱安全厚度确定方法,并考虑盖拱与拱脚过渡段的平滑缓和作用,构建出拱脚扩大基础的承载力与稳定性分析方法;然后,采用所建立的盖挖支护设计方法探讨隧道埋深、盖拱矢高、圆心角、半径与拱脚宽度等因素对盖拱支护结构承载特性的影响规律,提出了山岭隧道浅埋段盖挖优化设计原则;最后,采用所建立的盖挖支护设计方法对工程实例进行分析,验证了工程实例典型断面盖拱设计参数的合理性,同时探讨了山岭隧道浅埋段盖挖支护设计方法及其优化设计原则的合理性。研究结果表明：浅埋段盖拱宜与隧道支护结构完全接触,盖拱设计厚度不宜大于0.6 m、内侧圆心角不宜小于120°;盖拱与拱脚应设置平滑缓和的过渡段,提高拱脚地基承载力能有效减小拱脚扩大基础的宽度;隧道初衬钢拱架浇筑于盖拱内不仅能保证盖挖时隧道初期支护封闭成环,还能提高盖拱稳定性;地基注浆加固锚杆不仅能提高地基承载力,还能增强拱脚基础的水平抗滑移稳定性。     

高原铁路TBM预备洞浅埋软硬不均频变地层开挖与爆破关键技术

以某高原铁路隧道左右线进口2台开敞式TBM预备洞为例，针对钻爆法施工中所遇到的富水浅埋、软硬不均且频变的Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ级围岩地层，以“岩变我变，主动应对，减震防坍”为原则，分别采取变换台阶高度动态光面爆破关键技术、三台阶预留核心土环形导坑松动爆破技术、爆破先掏槽与液压破碎锤后扩修边技术、悬臂掘进机（铣挖机）开挖上台阶与下台阶松动爆破技术、液压破碎锤开挖上台阶与反装松土器扩修边及拱脚弱爆破等开挖与爆破关键技术。采取了开挖与爆破关键技术后，施工安全、快速，顺利完成了预备洞施工。     

全断面隧道岩石掘进机（TBM）选型的探讨

对掘进机法施工隧道，选用何种类型的掘进机，以及如何确定主要技术参数和进行系统配置，就成为施工单位首先需要解决的问题。从隧道掘进机法施工的各种条件入手，就开敞式和护盾式TBM的选型问题进行探讨。     

基于离散元的铣挖法施工关键参数研究

以岐山隧道为依托，建立三维离散元数值计算模型，对铣挖法的吃刀深度、截割厚度、截割方式三个施工关键参数进行研究。结果表明:在全风化花岗岩条件下，铣挖机最优吃刀深度为13.0 cm；随着截割厚度增大，平均垂直力和平均滚动力均增加，截割厚度12.5 cm为艾卡特ER1500-3L铣挖机最大截割厚度；从节能和减少刀具磨损来说，顺切更有利。     

大断面公路隧道穿越接触带段施工方案优化研究

以兰海高速马林隧道工程穿越不整合接触带段为背景,采用数值模拟手段,对比分析不同的导洞开挖顺序、掌子面间距及循环进尺对围岩变形的影响,结果表明,选用合适的开挖顺序可以明显减小围岩变形量,而缩短掌子面间距与减小循环进尺的措施对提升围岩变形控制效果不明显。综合研究成果,确定了马林隧道穿越不整合接触带段的施工优化方案,研究成果可为类似工程提供设计依据与借鉴。     

混合式桥面体系斜拉桥悬臂施工优化

为了降低混合式桥面体系斜拉桥的施工安全隐患,提高施工质量和效率,以贵广铁路北江特大桥混合式桥面体系的悬臂施工为例,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,对该桥对称悬臂施工方案进行计算分析,根据其分析结果提出先合龙后铺装桥面板的优化方案,并对优化方案进行计算分析。结果表明,在对称悬臂施工方法中桥塔位移过大,最大水平累计位移达12.5cm;而优化方案使桥塔位移基本控制在2cm左右,避免了桥塔位移过大引起施工安全隐患,使后续施工更有效率。     

城市明挖隧道基坑施工对近接在建建筑物影响的数值模拟研究

重庆市东水门长江大桥与千厮门嘉陵江大桥渝中连接隧道近接重庆市第一人民医院在建门诊大楼,其采用明挖法施工,基坑与在建门诊大楼最近距离约0．6 m。针对该隧道工程,提出基坑间近距离近接部分采用岩土体全部开挖、其余部分采用悬臂桩板墙进行基坑围护的工程方案,并对上述2个区域2种方案的基坑施工分别采用三维与二维有限元进行数值模拟,以评估明挖隧道基坑施工对在建门诊大楼的影响。结果表明：在建门诊大楼基础变形在可控范围内;采用部分挖除基坑间岩土体、部分围护基坑的方法进行近接在建建筑物基坑施工是可行的。     

某暗挖小净距隧道施工方案优化及爆破施工安全研究

结合武汉市重点工程东湖通道团山隧道项目小净距隧道的工程实际,进行施工工序的优化,改交叉中隔壁法(传统CRD法)为优化后的交叉中隔壁法,提出拆除临时抑拱和中隔壁以利于大型挖机掘进的施工;将摩尔-库仑等面积圆屈服准则代替传统摩尔-库仑准则,建立小净距隧道施工工序优化的有限元分析模型,对不同施工工艺情况下,隧道开挖过程中岩土体受力情况进行了数值模拟分析。结果表明:优化施工工序满足应力应变要求。研究小净距隧道施工优化方案爆破开挖安全性,进行爆破动力响应的二维弹塑性时程分析;研究分析爆破震动作用下初衬动力反应,通过现场实测波形结果,评价按施工下部导洞前拆除临时仰拱的CRD法条件下围岩抗震动的安全性。从而顺利完成了施工,既降低了施工成本、又缩短了施工工期。该研究结果对今后类似小净距隧道的施工具有重要的指导意义。     

长距离掘进软弱围岩的TBM刀盘扩挖技术

为解决全断面岩石隧道掘进机（TBM）在软弱围岩地层的适应性问题,应对由于围岩收敛变形导致的卡机和支护被破坏的风险,基于高黎贡山隧道TBM施工项目,从TBM装备角度提出了针对性设计方案。通过对比现有的TBM刀盘扩挖技术,提出边缘滚刀外移和预留扩挖刀箱组合设计方案,并结合一套同步抬升油缸系统和中间导向柱实现了刀盘的抬升扩挖设计。通过上述研究,使刀盘半径方向扩挖量达到100 mm,避免由于隧道底部扩挖导致的主机“栽头”现象,实现TBM在软弱围岩地质条件的长距离扩挖掘进。     

复杂工作面条件下隧道前方地层的加固

本文阐述了针对在复杂地质条件下开挖隧道采用化学注浆的稳固性措施方案。其中重点强调开挖期间遇到的典型土工技术问题，本文研究出了一种用于计算注浆土层要求厚度的分析方法。本文还介绍了达到要求性能的注浆特征和建议的施工顺序，提议施工期间采用有限元分析方法预报隧道动态，在设计开挖支护时采用了这种有限元分析法，预报情况与实际现场量测结果非常相近。     

明挖隧道深基坑开挖的安全防护施工技术

以明挖隧道的深基坑开挖工程为例,针对场地岩土层自稳性差,在施工中可能发生的基坑垮塌、基底隆起等工程事故,制定科学合理、切实可行的施工方案并提出相应的防护措施、总结了深基坑开挖施工顺序和防护要点。     

某明挖车站部分地段改暗挖施工技术

 广州地铁五号线某明挖车站为避让民用房屋,部分地段被迫变更为暗挖施工,结合这一实际情况,简述改暗挖条件下所采取的总体施工顺序和主要施工技术措施。通过比较方案变更后和常规明挖施工方法的不同之处,总结出方案变更后的优缺点,从而为科学合理地选择施工方法提供依据。