盾构隧道管线捷装技术的应用和发展

盾构隧道内传统管线安装技术存在诸多质量和安全隐患,严重影响地下盾构隧道的施工建设和安全使用,为了解决以上难题,提出可在盾构隧道的机电设备和管线安装中采用管线捷装技术。管线捷装技术是指将带齿槽道安装在盾构管片上,形成一个稳定可靠的安装平台,机电设备和管线可以通过配套的支吊架安装在这个平台上。其中,预埋槽道技术指带齿槽道可先期预制进盾构管片中,外置槽道技术指可后期安装到盾构管片上。管线捷装技术利用了标准化齿槽便于调节的灵活性和牢固的齿间啮合作用,是对盾构隧道技术深入认知和探索后的技术创新和突破;此外,管线捷装技术还具备安全环保、经济快捷等优势。管线捷装技术将是未来盾构隧道内设备及管线安装的发展方向。     

铁路隧道接触网可更换预埋槽道新型锚杆型式研究及有限元分析

为解决铁路隧道内接触网预埋槽道承载力弱且不可更换等关键技术问题,在现有固定型式预埋槽道的基础上,设计了多种预埋锚杆结构型式的新型可更换预埋槽道。采用ABAQUS对预埋锚杆、锁紧螺杆、槽道、混凝土等主要构件的应力和变形进行分析,探究锚杆及混凝土的受力规律。研究表明： 1）螺纹的设计对预埋锚杆的轴拉效果有一定的提高,翼缘锚杆的支撑对于预埋锚杆抗拉拔和抗剪切性能有较大提升; 2）更多翼缘的设计使轴拉时的混凝土压应力显著减少,但略增大了混凝土的拉应力,对抗剪切性能提升有限; 3）相比变截面型式的预埋件性能提升不大且加工制作较为复杂,单翼缘带螺纹的设计更为合理,可对此进行进一步设计。     

深圳地铁9号线管片将用预埋滑槽技术安装

<正>日前,深圳地铁9号线BT项目关键技术及重大方案院士专家研讨会召开,中国科学院院士孙钧及其他专家就隧道管片预埋滑槽技术和滨苑小区地下桩基切削技术进行讨论。地铁9号线隧道管片将采用预埋滑槽技术,以提高地铁隧道质量和机电设备安装效率,这也是国内地铁施工中首次全线采用该技术。按照地铁施工规划,隧道洞通后将进行机电、消防等设备安装,届时需要在已建成的隧道壁上打孔,这不仅影响设备安装工期,     

深圳地铁9号线盾构法隧道管片预埋滑槽设计研究及探讨

为解决地铁隧道机电设备安装阶段打孔对管片结构的损伤问题,以深圳地铁9号线工程为背景,对盾构法隧道管片预埋滑槽设计进行相应的研究和探讨。通过相关的受力计算分析及试验验证,认为在地铁盾构法隧道内设计预埋滑槽的方案是安全可靠的,实施是可行的,可在相同类型工程中加以推广应用,以达到方便施工、易于维护和节能环保的绿色建造目的。     

地铁大直径盾构隧道管片结构设计计算研究

管片是盾构法隧道的重要组成构件,是控制隧道工程造价和隧道结构安全的重要因素。目前,内径6 m地铁盾构隧道管片在国内比较少见,本文简要介绍了该种管片的厚度、宽度、分块等结构参数、结构计算模型及计算方法,并以深圳地铁11号线某盾构区间为例,进行了数值模拟分析研究。结果表明:大直径盾构隧道管片的受力行为与常用的普通直径盾构隧道管片类似,结构配筋主要由裂缝控制,管片的某些特殊部位应加强配筋,已达到防止管片开裂的目的。     

高水压过海盾构隧道建设关键技术可行性初探

过海隧道在我国发展迅速,拟建的琼州海峡通道、渤海海峡通道等跨海通道将面临超长距离、超高水压隧道掘进安全等技术难题的重大突破。根据目前的研究和实践,盾构隧道掘进水压在0. 8 MPa左右,一次掘进距离在8 km以内。为解决高水压条件下过海盾构隧道安全掘进和运营期间安全服役的难题,以琼州海峡中线盾构隧道(水压1. 2 MPa、掘进长度12 km)为工程背景,采用工程类比、施工阶段关键技术分析的方法,对高水压长距离过海盾构隧道关键技术可行性进行分析,提出盾构主动换刀+被动饱和潜水带压换刀+非常状态冻结加固脱困的综合换刀技术以及可更换密封综合技术,可保障盾构超长距离掘进;提出超高水压盾构复合式管片衬砌和内外结合的多道防水结构,可保障超高水压条件下盾构管片结构的安全服役。     

地铁盾构隧道弯矩和变形控制值研究

为评估紧邻基坑施工对地铁盾构隧道结构安全和运营安全的影响,需确定盾构隧道结构的弯矩和变形控制值。以广州地铁一号线黄沙车站地铁上盖基坑工程为背景,首先,根据盾构管片尺寸、配筋和接头螺栓情况,计算盾构隧道管片的弯矩控制值,评估依托工程盾构隧道结构的应力水平;其次,通过等效轴向刚度模型理论和简易接缝张开量计算方法,分析盾构隧道纵向变形曲率与管片环缝接头张开量的关系;然后,结合地铁盾构隧道保护经验和管片环模型试验结果,提出盾构隧道变形的控制值;最后,通过依托工程地铁盾构隧道结构的三维变形实测数据分析,评估目前盾构隧道结构的安全现状,并对隧道变形的监测工作提出建议。研究成果可为今后类似工程地铁盾构隧道的安全保护提供指导。     

矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道施工技术

郑州市地铁2号线左线隧道与1、2号线联络线隧道交叉段合建,为解决其周边环境复杂及施工工期紧张的问题,在部分合建段采用矿山法扩挖盾构隧道修建大断面区间隧道的技术,即小直径盾构先通过扩挖段,并使用全环特殊钢管片拼装隧道,然后结合矿山法,采用中立柱+临时仰拱的台阶法施工工序,反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道。工程实践表明,采用该技术节约3个月工期,并将地面沉降控制在25.1 mm以内,取得了较好的应用效果,可为类似工程提供参考。     

城市轨道交通盾构隧道管片内径选择研究

盾构隧道管片内径选择的合理与否直接关系着隧道的整体性能,为优化盾构隧道的管片内径,调研国内外各大城市既有盾构隧道管片内径的情况,从隧道寿命、建筑限界、轨道铺设和技术经济性方面对管片内径选择进行研究,得到以下结论： 为确保特殊地段道床的减振效果,建议将盾构隧道的建筑限界调整为5 300 mm;地铁盾构隧道寿命应与城市发展寿命相一致,管片内径加大到5 800 mm及以上是符合实际需求的,可为后期二次衬砌加固预留空间,并且能够大幅降低后期的维修保养投入。     

类矩形盾构法隧道关键技术研究与应用

在宁波地铁4号线工程中,创新采用"科研—设计—施工一体化"的管理模式,开发了"轨道交通类矩形盾构隧道"技术体系。该技术体系在类矩形盾构法隧道的衬砌结构设计方面,解决了管片设计、结构优化等问题;在类矩形盾构方面,开发了全断面切削刀盘与驱动系统、壳体铰接与密封、环臂式拼装机等技术;在施工技术方面,研究了同步注浆技术、管片拼装仿真与工艺优化、盾构轴线控制等关键技术。这一新的技术体系将为我国地铁建设提供一种全新的单峒双线隧道类型,以解决都市核心区和老旧城区"地下空间摆不下、邻近设施碰不起"的普遍问题。     

软土地层中大断面矩形盾构关键施工技术研究

与圆形断面的盾构隧道相比,矩形盾构隧道在空间使用效率、潜覆土环境穿越方面存在明显优势,但断面形状和机械配置的差异使盾构掘进施工技术也有所变化。以国内首台土压平衡式矩形盾构机在上海虹桥商务区的工程实践为背景,依据现场环境监测、盾构姿态测量和管片形状监控,对矩形盾构隧道轴线控制、管片横竖内径控制和环境变形控制等关键施工技术开展探索和研究,经验和结论可用于指导类似工程实施。     

我国轨道采用“新型地铁盾构隧道管片拼装连接”技术

<正>2019年8月6日,上海轨道交通18号线沈梅路站至工作井区间入场线贯通,标志着我国轨道交通建设领域正式采用"新型地铁盾构隧道管片拼装连接"技术。在城市轨道交通建设中,隧道管片拼装环节对工程质量及后续运营影响重大。目前,我国轨道交通盾构隧道施工普遍采用螺栓拼装方式,密闭性、牢固性均有待提高。为提升工程质量,上海申通地铁集团2017年携手中铁一局、上海市隧道工程轨道交通设计院、同济大学等,共同研发"新型地铁盾构隧道管片拼装连接"技术     

标准环+转弯环的双面楔形盾构管片排版技术研究

为提高盾构隧道掘进的施工效率、降低盾构管片排版错误的风险,针对管片类型为标准环+转弯环（为双面楔形）组合的盾构隧道,提出一种错缝拼装形式的管片预排版方法,并采用几何迭代法求出与目标线路偏差最小的一种盾构管片拼装姿势,可有效解决盾构隧道掘进过程中管片类型选择和拼装点位选取的施工难题。最后以南京地铁3号线某区间为例验证所采取方法的正确性,对盾构隧道掘进的施工组织和施工误差控制具有重要的指导意义。     

地铁隧道常用管片特点与选型计算

盾构作为地铁隧道施工的主要设备与作为地铁隧道永久衬砌的管片应用均非常广泛,因此管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量。根据常用管片的特点,着重介绍现今应用比较普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据,并计算出常用管片的最大转弯半径,对管片造型与组织管片生产具有一定的指导作用。     

地热利用型盾构法隧道施工探索——以清华园隧道能源管片设计、制作及安装为例

土建工程中的隧道结构兼作浅层地热换热构件时被称作能源隧道。盾构隧道中可先将热交换管安装在预制管片中形成能源管片，现场施工时将各管片连接形成回路，这种隧道称为能源盾构隧道。文章基于国外已有的2个能源盾构隧道管片施工和安装研究实例，结合京张铁路清华园隧道3环27个能源管片的设计、制作及安装工作，从管材的选用、管片的预制、管片的现场安装等方面对地热利用型盾构法隧道的施工方法进行总结梳理，根据施工中遇到的具体问题，从管片制作和现场施工的角度对能源管片规模化施工面临的问题提出可能的解决方法。     

小半径曲线段盾构施工管片破损原因分析

由于盾构隧道的不断发展,盾构管片的病害也越来越多,尤其在小半径曲线段的盾构施工中,管片破损极其严重。本文通过对某地铁隧道小半径曲线段的盾构施工衬砌管片破损情况进行分析,阐明管片破损原因,为今后的盾构施工提供有效的参考。     

广州地铁盾构隧道建设期碳排放强度与减排潜力研究

为合理量化地铁盾构隧道建设的碳排放水平并测度其减排潜力，采用LCA方法开展地铁盾构隧道建设阶段碳排放评价工作，并结合实际工程数据进行碳排放强度和水平量化分析； 同时，基于情景分析法从推广绿色建材及清洁能源等角度探究其减碳潜力。研究结果表明： 单环预制管片碳排放强度约为7.1 tCO2e/环，而单位地铁盾构隧道建设碳排放强度约为1.1万tCO2e/km； 其中，建材及预制管片生产、运输及盾构施工和安装等过程占比分别为72.7%、1.9%和25.4%。若通过提高再生建材和优化能源结构，年均碳排放量下降约6%，但碳排放量累积可达约13 MtCO2e（2022—2035年），与2020年全国城市轨道交通运营排放基本持平。     

冻结降温导致地铁盾构隧道漏水的数值与理论分析

为研究地铁盾构隧道正上方基坑冻结开挖诱发隧道环缝渗漏水的问题,采用数值分析方法建立三环管片衬砌结构的三维有限元精细模型,主要研究冻结降温作用对盾构隧道环缝、纵缝张开量的影响,并结合接缝处细部构造的特点对隧道环缝出现漏水的原因进行理论分析。结果表明： 1）盾构隧道管片纵缝、环缝张开量和螺栓应力随着冻结温度的降低而增大; 2）在地层荷载与冻结温度共同作用下,盾构隧道环缝最大张开量为纵缝最大张开量的4.2倍; 3）环缝张开使得接缝处管片与橡胶密封垫接触不紧密,进而导致橡胶垫与接缝槽接触产生的摩擦力小于水压力,这是隧道漏水的主要原因。     

黄土隧道马蹄形盾构工法选择及应用

目前铁路隧道施工以矿山法为主,但在黄土等软弱围岩隧道施工时风险大、进度慢;而盾构法已在地铁、水下隧道等软弱地层中得到了广泛应用。针对蒙华铁路砂质新黄土隧道:1)通过矿山法与盾构法比较确定采用盾构法施工。2)从开挖内轮廓、刀盘开挖特点、管片拼装方式、管片受力及配筋4个方面对马蹄形盾构隧道和圆形盾构隧道进行对比分析,得出马蹄形盾构隧道的断面利用率更高,马蹄形管片与圆形管片受力有所差别而马蹄形管片配筋量更低。3)介绍马蹄形盾构设备概况,并对马蹄形管片设计进行研究。4)例举马蹄形盾构掘进过程中遇到的防寒防冻、管片底部开裂和遇到含姜石的老黄土掘进困难等问题以及相应的处理措施。经过1年多的施工实践证明,在黄土隧道马蹄形盾构施工风险低,质量高,安全可靠。     

西安地铁双线平行盾构隧道净距优化

为了探究双线平行盾构下穿古建筑时的合理净距取值,依托西安地铁4号线区间双线盾构下穿和平门城墙及护城河工程,通过建立三维弹塑性模型,对双线隧道在不同净距工况下地表沉降、围岩塑性应变及管片变形等规律进行分析。结果表明:双线盾构机械施工通过后,右线隧道轴线的地表沉降值大于左线隧道轴线地表沉降值;随着净距的增加,沉降槽宽度逐渐加宽,而地表沉降最大值有明显减小;管片位移整体受净距影响较小。研究成果可为黄土地区双线地铁隧道的净距优化提供理论参考。