直接铺管施工技术与应用

直接铺管施工技术及其装备作为近年来国际非开挖领域的新技术、新设备、新工法,在定向钻施工场地受限、管道出入土两点落差较大、管道埋深较浅、盾构顶管施工费用较高时,有一定的施工优势。该工法结合了微型隧道施工和水平定向钻2项技术的特点,在利用隧道掘进设备进行隧道开挖的同时,利用推管设备将预制好的管道同步铺设,将隧道施工与管道铺设同步进行。陕京四线管道工程无定河项目穿越轴线落差大、地质复杂,选择采用直接铺管法进行穿越施工。通过对掘进机和推管机进行设备选型分析,以及对隧道掘进、管道推进、测量控向、润滑减阻和管道回拔等关键技术进行研究,该工法在无定河项目得到成功应用。最后,对直接铺管技术在定向钻工程抢险、定向钻套管铺设、陆地管道和深海排污施工领域,以及推管机为定向钻工程提供助力、用于管道损坏或卡死时退回取出和建成隧道内管道安装等方面的拓展应用进行了介绍。     

近年国内常用非开挖施工技术施工方法综合概述

与传统开槽施工技术相比,非开挖技术可以使管道施工造成的的环境问题、社会问题和交通问题的影响程度降到最低。因此,非开挖技术广泛应用于铺设新管线、修复置换旧管线、探测原有管网等方面。其施工方法主要有水平导(定)向钻进铺管法、顶管铺管法、盾构铺管法、气动矛铺管法、无缝衬装置换法、管道翻衬置换法和爆(碎)管衬装置换法等。该文对近年我国常用的非开挖施工技术、施工方法,以及部分应用实例作了阐述。     

台阶法（带仰拱）一次开挖施工技术在软岩隧道中的应用

软岩隧道采用传统台阶法开挖时易出现初期支护封闭不及时、步距超标等问题,为解决上述问题,依托蒙华重载铁路部分隧道,提出台阶法（带仰拱）一次开挖施工技术,阐述三台阶（带仰拱）和二台阶（带仰拱）施工工艺流程,从结构力学与变形响应、施工便捷性与设备空间布置等方面综合分析,提出台阶高度和台阶长度的合理设置原则,结合段家坪隧道与中条山隧道现场施工情况,分析台阶法（带仰拱）一次开挖工法的工序组织、技术要点与应用效果,总结台阶法（带仰拱）一次开挖工法的施工技术特点,并提出该工法的推广应用前景。     

翔安海底公路隧道陆域段安全快速施工技术

结合厦门翔安海底公路隧道陆域段大断面全-强风化花岗闪长岩隧道开挖施工工法、施工组织和机械化施工配套技术等施工手段的实施情况，介绍了大断面隧道CRD工法施工对该地层的适应性和实现安全快速施工的技术措施和机械配套技术。     

全断面竖井掘进机研制及关键系统试验

传统矿山法竖井施工面临着涌水、地热和地应力等危险性问题,钻井法对地层的适应性较差,沉井法受开挖深度的限制。为解决竖井施工效率低、环境恶劣、安全性低和机械化程度低等问题,结合隧道掘进机技术及矿山法竖井施工工艺,研发设计一种集开挖、出渣和支护平行作业的全断面竖井掘进机。根据目前竖井施工的支护方式,取消后配套改用吊盘结构,采用多地层同步清渣的破岩系统、多机构联合排渣技术、环形支撑推进系统、专用导向系统和设备远程控制系统等多项创新性设计。该研制成果已在厂区基坑内完成关键系统的功能试验,可实现掘进、出渣同步作业,试验成井井壁质量较好,为竖井全断面施工提供了一种可靠的工法,有助于竖井施工的机械化发展。     

管道更新掘进机关键技术研究与应用

为解决城市地下管道更新、扩容面临的原位非开挖技术难题，设计、研发机械化非开挖管道更新掘进机，对开挖舱压力平衡系统、管道保通环流系统、整机集约化设计等关键技术进行研究，并成功应用于管道更新试验段工程项目。通过分析试验数据，构建实际顶推力模型，得到刀盘转速、推进速度、刀盘切削阻力等设备配置参数。实际掘进效果表明： 该非开挖管道更新掘进机能够有效解决大直径钢筋混凝土管道原位破挖更新、管道清淤、管道保通等技术难题； 设备月进尺达150~450 m，保通流量为500 m3/h左右，开挖舱压力大部分时间在50~80 kPa浮动，沉降控制在4 mm以内，实现了钢筋混凝土旧管道原位破挖和新管道同步敷设一次施工成型，提高了城市管道更新施工的自动化水平，为老旧城区机械化非开挖管道更新提供了新的工法借鉴。     

繁华城区浅埋隧道应用单臂掘进机开挖适用性研究——以新红岩隧道下穿地下商场工程为例

为进一步探索单臂掘进机在浅埋、近接既有建(构)筑物和铁路大断面隧道开挖中的适用性,以成渝客专新红岩隧道下穿地下商场为工程背景,从隧道非爆法开挖方法的比选、外围环境及围岩岩性的分析、数值模拟计算和现场试验等方面进行了分析研究。主要结论如下:1)在浅埋、近接既有建(构)筑物环境中应用单臂掘进机切削法进行隧道开挖,在减小对周边围岩及建(构)筑物的扰动、控制沉降方面效果明显,安全性高; 2)在围岩强度为30 MPa左右时,单臂掘进机的开挖掘进效率较高; 3)从经济效益上分析,单臂掘进机开挖的成本由于设备投入、功效等因素,较普通机械开挖成本有比较大的增加,在开挖Ⅳ、Ⅴ级围岩时单臂掘进机的施工成本基本一致; 4)单臂掘进机开挖受大断面隧道尺寸、隧道安全步距控制等方面的制约,影响其功效正常发挥,导致开挖过程工序相对繁多,降低了隧道掘进速度。对于单臂掘进机切削法,建议在特殊环境、敏感工点、短距离隧道掘进中应用,对于长距离隧道掘进还需进一步优化单臂掘进机开挖的工法体系,以及在砂岩、泥岩夹砂岩围岩环境中的降尘措施。     

浅谈软弱围岩隧道微台阶开挖施工技术

随着铁道部对仰拱与掌子面的安全距离要求越来越严格,传统的开挖工法很难满足铁道部要求。该文介绍了微台阶开挖施工技术。该技术有效地解决了上述问题,既保障了隧道施工安全,也提高了施工进度。     

软弱围岩大断面隧道三台阶施工力学机理分析

三台阶七步开挖法是目前软弱围岩大断面隧道施工常采用的一种工法,具有有操作简便、工序转换灵活、施工快捷等特点,在隧道工程界得到大力推广应用。但与CD法、CRD法和双侧壁导坑法相比,掘进过程中仍具有很大的施工风险,对施工管理提出了很高的要求,措施不当往往易引起隧道大变形超限、甚至导致围岩失稳。本文结合该工法在软弱围岩隧道工程实践中的推广应用,对三台阶七步开挖法施工力学特征进行分析,并对施工风险高的关键工序和相应的施工控制措施进行了总结,对类似工程及该工法的推广应用具有一定参考价值。     

新建隧道管幕法下穿既有铁路路基施工技术研究

为有效保障既有铁路运营安全和解决新建隧道施工安全难题,依托新建隧道洞口段下穿铁路路基特殊工况,采用工程类比法提出一种管幕施工下穿铁路路基施工工法,主要涉及管幕施作、隧道开挖2个工艺,简单介绍基坑开挖、反力墙和导向墙施作、掌子面超前支护等该工法的前期工作,并深入分析探讨了管幕施作流程、精确顶进、管内注浆、隧道开挖、隧道支护等重点工序和关键技术。最后分析总结监测结果,认为该下穿施工工法具有安全实用性:地表累计沉降最大值为19.2mm,新建隧道下穿段拱顶沉降最大值25.61mm,最大水平收敛17.5mm,实现零预警施工开挖,隧道开挖面安全快速通过下穿段,保证了运营线的安全运营和隧道结构稳定,还解决了施工进度和安全的矛盾。     

“新KM21TM”——实现山岭隧道完全机械化施工

正日本熊谷组于2018年4月10日发布消息称,该公司与JIMT公司联合开发了一项山岭隧道完全机械化技术——"新KM21TM"。该工法可实现1台TBM在大埋深、大覆土、各种围岩条件下的完全机械化隧道施工,是一种保持以最优掘进结构和支护进行施工的新型工法。1开发背景由于山岭隧道施工相当依赖人工作业,存在作业人员不足和易发生开挖面事故等潜在问题,因此对于机械化施工需求迫     

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。     

超大断面矩形盾构顶管设计关键技术

文章详细介绍了超大断面矩形盾构顶管(10.12 m×7.27 m)设计的关键技术研究:1)矩形断面开挖形式的研究与选型分析;2)超宽矩形薄壳体强度、刚度研究;3)顶推机构电液比例集成控制研究;4)矩形断面渣土改良技术研究。以上关键技术的研究解决,在施工现场得到了成功应用,为城市超大矩形断面交通隧道施工提出了一种全新工法。矩形隧道施工将会成为最经济、安全和快捷的工法。     

中国铁路、隧道与地下空间发展概况

通过总结目前中国隧道的修建概况,说明中国是目前世界上隧道和地下工程数量最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家;从时速250～350 km高速铁路、时速200～250 km既有线提速、高原冻土铁路、铁路重载运输4个方面的建设成就和4个技术平台的搭建阐述铁路快速、高效发展的现实;介绍中国中长期铁路网规划、国际铁路通道提议及将要实施的重大工程;扼要总结中国隧道及地下工程修建的主要技术：1）江、河、海底隧道修建技术;2）钻爆法施工技术;3）浅埋、超浅埋暗挖法施工技术;4）开敞式TBM全断面掘进机施工技术;5）盾构法施工技术;6）沉管法施工技术;7）辅助工法;8）明挖法地下深基坑围护结构施工技术;9）地铁车站施工技术;10）环境保护施工技术;11）高新技术改造、提高隧道施工质量技术。     

钢架岩墙组合支撑工法动态施工力学特性及其应用

京沪高速公路济南连接线浆水泉隧道全长3 101 m，最大开挖断面尺寸为19.5 m×13.1 m，是目前中国最长的双向八车道高速公路隧道。浆水泉隧道穿越地层主要以Ⅲ，Ⅳ级硬质灰岩为主，且施工工期紧，传统的双侧壁导坑法、CRD法等因施工工序繁琐，临时支撑多，施工效率低，无法满足工程工期需求。基于以上背景，提出钢架岩墙组合支撑分部施工工法，主要特点是中间岩墙和上台阶临时钢架组成临时支护体系，在减少临时支撑的同时，中部岩墙还能通行车辆，5个工作面可同时施工，从而实现快速施工；在此基础上，进一步运用数值计算与室内模型试验相结合的方法，对该工法的动态施工力学特性进行研究。结果表明：施工过程中，隧道上部围岩开挖的时间段是支护结构受力最不利时期，支护结构内力在此期间增长迅速，波动较大；中隔壁是支护结构中受力最不利处，其余部位结构受力对隧道施工反馈很小；影响拱顶沉降和仰拱隆起的主要因素是隧道上部围岩的开挖，影响拱脚处围岩水平收敛的主要因素是隧道下部围岩的开挖；支护结构承载和围岩变形均能够满足公路隧道施工安全需要；通过在浆水泉隧道中的实际运用表明该工法能有效提高施工效率，缩短施工工期，是一种可行的超大扁平断面隧道快速施工工法。     

世界首台超小转弯半径硬岩掘进机实现首个区间贯通

正2020年4月14日,由中铁工程装备集团有限公司自主研制的世界首台超小转弯半径硬岩掘进机——"文登号"实现首个区间887 m上层廊道贯通。该设备应用于国网新源山东文登抽水蓄能电站工程,这是我国首次将硬岩全断面隧道掘进机(TBM)工法引入抽水蓄能电站工程建设领域,对于推动我国掘进机产业高质量发展和抽水蓄能电站智能化施工具有里程碑意义。山东文登抽水蓄能电站排水廊道项目具有开挖直径小、岩石强度高、围岩完整性好、转弯半径小等难点,对TBM设备的高效破     

基于岩土控制变形工法的宁波野猪山公路隧道施工技术探讨

岩土控制变形工法具有经济和施工进度的可控性,在欧洲隧道建设中被广泛采用。本文依托宁波野猪山隧道工程,介绍了公路隧道采用岩土控制变形工法施工的探索尝试,从设计施工技术、施工效果现场监测、经济性等三方面分析,分析结果显示在类似该软弱围岩地质条件下,采用岩土控制变形工法施工具有较好的适用性、安全性和经济性。随着国内施工人工费高涨和施工安全的日益重视,以机械化施工和大断面开挖为特色的新意法施工方法,在施工造价和施工进度的控制方面具有极大的优势和竞争力。     

新蜀河隧道施工大变形控制技术

为了解决隧道开挖后初期支护侵限引起多次拆换的施工难题,在总结已有软弱围岩开挖技术、支护原理、新奥法隧道支护理论和软弱隧道支护技术的基础上,结合新蜀河隧道监控量测资料,对隧道的施工方法、施工工艺、支护参数、施工中采取的主要措施和取得的施工效果等方面做了大量研究。施工中分别对三台阶法、上台阶加设临时仰拱法和中台阶加设临时仰拱法3种工法工况进行了数值模拟计算和工法试验验证,中台阶加设临时仰拱法效果最好,采用此工法后基本控制了初期支护拆换的问题,节约了施工成本,提高了工效,施工风险也大大降低。     

悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化方法

铣挖施工顺序是悬臂式掘进机隧道铣挖施工的关键技术。首先结合悬臂式掘进机隧道铣挖施工特点及其机械设备工作条件,确定出可能的悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案,其次,以上述可能铣挖施工顺序方案为评价对象,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案优化分析模型,并提出该模型参数的确定方法,然后,联合采用数值分析与灰色关联分析方法,基于上述隧道铣挖施工顺序优化分析模型,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化分析方法,并获得悬臂式掘进机隧道合理铣挖施工顺序方案,完善悬臂式掘进机隧道铣挖施工技术。该模型与方法不仅反映了隧道围岩稳定性和机械设备条件对铣挖施工顺序的影响,还反映了铣挖施工顺序对铣挖施工效率与经济性的影响,较现有同类方法具有明显的合理性与优越性。     

贵阳地铁悬臂掘进机隧道开挖对围岩变形及控制探讨

在城市地下工程施工过程中,其常用的地下隧道开挖方法有盾构TBM法,矿山法爆破施工等工法。在贵阳由于受地下强岩溶的影响,为了规避不必要的地质风险带来的工程灾难,首次在地铁隧道开挖中大规模采用岩石悬臂掘进行施工。施工前为了保证地铁掘进施工下穿既有建筑时的安全,保证地面及周边环境的安全,采用曙光三维软件对悬臂掘进机在隧道开挖及支护过程中,地层变形及控制进行数值模拟分析,其结果用于指导施工,顺利地通过复杂地质段落,保证了施工过程安全。