盾构管片钢筋笼平面网片自动成型模块设计与应用

为解决盾构隧道管片钢筋笼平面网片人工焊接效率低、人员投入大、加工质量不稳定等问题,以佛莞城际FGZH-3标项目为依托,对管片钢筋笼平面网片成型模块的自动定位与成型、横筋自动落料与焊接装置、平面网片弯弧与焊接装置、自动控制系统等的设计方案进行研究和优化。通过引入平面网片定型装置、内外弧弯曲矫正模具等解决了平面网片弯曲和焊接应力集中、接头对正和焊接质量不稳定等难题,可实现管片钢筋笼平面网片从钢筋落料至一次成型的机械化、自动化,保障平面网片加工质量,降低工人劳动强度,以期推动管片钢筋笼自动加工成套设备的研发与升级。     

管片钢筋骨架自动焊接技术的设计与应用

为解决当前盾构管片钢筋骨架焊接主要以人工焊接为主，存在劳动强度高、焊接环境差、焊接质量不稳定、焊接效率低下等问题，提出采用自动焊接的方式取代人工焊接。结合自动焊接技术在其他领域中的应用现状，就实现钢筋骨架自动焊接需要解决的具体问题进行分析，基于2步法，同时配套自动焊接生产线及工装夹具设计，即先完成钢筋网片自动焊接，再基于钢筋网片实现整个钢筋骨架的自动焊接。考虑到装备的经济性和灵活性，采用CO2气体保护焊焊接方式。结果表明： 1）钢筋骨架自动焊接系统具有对电力系统要求不高、产品焊接质量均匀可控、系统安全可靠等特点； 2）钢筋骨架自动焊接技术改变了钢筋骨架制作以人工焊接为主的传统加工方式，改善了工人的劳动环境和劳动强度，提高了盾构管片钢筋骨架的焊接质量。     

玻璃纤维筋在连续墙中的应用

为了充分利用盾构机性能、节约资源,提高区间盾构施工始发到贯穿掘进效率,降低盾构刀盘的切割损耗,同时提高施工安全性,在盾构始发井和接收井的区间隧道洞门一定范围的围护结构骨架采用玻璃纤维筋代替钢筋。以南宁轨道交通1号线广西大学站工程为背景,介绍玻璃纤维筋的材料特性、施工规范及验收标准,和工程实际应用。玻璃纤维筋的成功应用,解决了断面范围内使用钢筋笼加工及吊装难题,为盾构穿越提供了条件;工程实践证明:采用玻璃纤维筋代替钢筋的维护结构,既可以节省成本,同时也缩短了盾构井的穿越时间,减少了对地面环境的干扰。     

基于参数智能化采集的盾构管片自动选型算法研究

为解决人工管片选型给盾构姿态和成型管片质量带来的隐患，将成熟的人工管片选型经验逻辑和合理简化计算模型根植于管片自动选型决策算法的内核，以影响管片选型的施工参数为研究对象，提出综合考虑盾尾间隙、推进油缸行程差和盾构趋势的管片选型计算方法和决策算法，预先考虑各影响因素实际施工中所有可能出现的取值范围以及不同施工工况下的权重变化。该软件首次针对大直径盾构特点开发8组盾尾间隙和6组油缸行程的算法，借助盾尾间隙智能化测量和监控屏幕参数图像识别技术，实现通用型管片选型参数智能化采集。在盾构隧道施工中配套使用，经多个项目现场验证和应用，管片选型算法合理，契合现场施工要求，起到规范或代替人工管片选型施工、保障成型隧道质量和盾构掘进姿态的作用。     

狭窄空间土压平衡盾构分体始发施工技术——以新加坡地铁C715项目盾构隧道为例

新加坡地铁C715项目盾构隧道工程始发竖井空间狭小，采用常规分体始发工艺存在掘进效率低、管线消耗量大、设备运行效果差等工程难题。通过改造8号后配套台车、出渣设备及管片转运小车，重组地面后配套台车，增设PLC中继柜，提出一种在长度仅22 m竖井中的盾构分体始发施工技术，可节约大量电缆管线，有效提高掘进效率，顺利完成管片转运及拼装，并解决长距离连接管线造成油脂堵管及线路信号传输不稳定等问题，实现更加安全、高效、经济的盾构分体始发。     

钢筋焊接网技术在桥梁工程中的应用

钢筋焊接网技术近年来来得到迅速发展,成为建设部重点推广应用的新技术之一。在近几年中尤其是在桥梁工程中的应用已非常成熟。钢筋焊接网桥面铺装设计简单,现场施工方便、高效,施工质量能得到可靠保证。大量的工程实践表明钢筋焊接网的应用具有极强的优越性。     

盾构隧道同步注浆新型双液注浆材料的研究与应用

盾构隧道的上浮易导致隧道管片错台、破损、渗漏和隧道超限等问题,进而影响到地铁隧道的验收与运营。通过分析管片上浮的主要原因,提出改进同步注浆设备,并在盾尾处采用常规同步浆液与聚丙烯酰胺水溶液(双液浆)相混合注入管片与开挖面之间的空隙。通过实验分析得出,注入空隙处的双液浆短时间内增稠,浆液成为塑性体,使管片的浮力降低许多,抗水分散性明显提高。通过实际应用,此种新型双液浆有效地填充了管片与开挖面之间的间隙,使隧道上浮量明显降低,提高了成型隧道的质量,解决了盾构隧道上浮的难题。     

狭窄斜交横通道内多台盾构接收关键技术研究

为解决盾构接收时无法从接收井正下方拆机吊出的难题,通常的做法是在盾构到达后,通过设置暗挖横通道的方式,将盾构平移至指定位置的竖井处,再进行拆机并吊出。为解决北京地铁新机场线1#风井工程遇到的多台盾构于同一横通道接收、空间狭窄并且隧道与横通道斜交的工程难题,通过多方协调、严格管理,设计出一套合理且严谨的多台盾构接收方案和参数控制标准,解决了在狭窄空间内进行多台盾构平移接收的施工组织设计难题,并采用预埋钢环板管片、喷混凝土填充、环形钢板焊接封闭和预拌喷混凝土料装袋封堵等手段处理了斜交条件下盾构密封失效的问题,同时对横通道与隧道设计提出了一些思考。     

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。     

隧道衬砌管片钢筋骨架机器视觉引导焊接技术

为解决人工焊接钢筋骨架时存在的焊接质量不均匀、生产效率低下，以及示教型焊接机械人焊接中存在的对钢筋骨架总装要求高、定位困难等问题，首次将基于3D结构光相机的机器视觉技术引入隧道衬砌管片钢筋骨架自动焊接中。首先，分析钢筋骨架结构特点，制定具体焊接策略；然后，通过钢筋接头特征的抽象提炼以及小型验证试验，完成控制软件和图像处理算法的开发和编制，再将其移植运用到实际钢筋骨架焊接测试中。结果表明，机器视觉技术的引入实现了对钢筋骨架焊接点位的成功纠偏，引导了机械手精准焊接。相比于原示教型焊接系统，3D结构光相机的引入使钢筋骨架的焊接效率和焊接质量均得到提高。     

φ3.8m超大直径超长钻孔桩钢筋笼现场制作工艺

嘉绍跨江大桥北岸水中区引桥共有φ3.8 m钻孔桩130根,钢筋笼骨架长度为104.90～110.90 m,单根最大重量达82 t。钢筋笼制作采用现场长线法,在对各种原材料进行检验后,按照单根钢筋12 m的定尺长度在台座上使用胎模制作,钢筋主筋连接采用镦粗直螺纹接头,其余钢筋采用焊接或绑扎连接。钢筋笼制作成型后,在其内侧圆周布置声测管、压浆管,在其外侧焊接定位钢筋和吊环。     

小半径曲线地铁隧道盾构施工技术

针对上海市轨道交通9号线一期工程R413东西出入线的小半径盾构隧道施工的综合难题,采用数值模拟分析、文献调研等方法,对盾构机选择、管片选择、管片壁后注浆加固、临时纵向加强肋、加强螺栓复紧、盾构推进轴线预偏、盾构测量与姿态控制、盾构施工参数选择、土体损失及二次注浆、盾构纠偏量及盾尾与管片间的间隙控制等问题进行研究,并提出详细的施工和设计措施;进而对盾构进入缓和曲线后,盾构卡壳、盾尾管片外弧面碎裂、盾尾衬砌管片角部碎裂等施工难题给出解决措施,保障了小半径盾构隧道施工的顺利进行,对今后类似工程施工有一定的借鉴作用。     

基于光频域反射技术的破碎带盾构隧道管片监测研究

为探究盾构施工过程中不同地质条件与注浆作用对盾构隧道管片变形的影响规律,依托地质条件复杂的珠江三角洲某盾构隧道工程,采用在空间分辨率及传感精度方面具有显著优势的光频域反射（OFDR）分布式光纤传感技术,进行不同空间位置与不同地质条件下隧道管片的监测研究。其中,监测环选取位于破碎带外的1 529环、1 538环及破碎带内的1 551环,传感光纤沿隧道管片钢筋笼纵筋布设。研究表明： 1) 注浆对隧道管片的变形影响十分显著,同步注浆后管片发生的变形是二次注浆后管片变形的3倍。2) 不同地质条件下管片变形差异性明显,破碎带内管片相对于破碎带外管片的变形较大且不稳定; 当隧道管片进入到完整的岩层内部,管片变形相对稳定。3) 破碎带内的管片变形是破碎带外的管片变形的2.6倍。     

意大利Sparvo隧道超大断面盾构施工关键技术

意大利Sparvo隧道采用直径为1555 m、开挖断面达到15615 m的土压平衡盾构进行掘进施工,是当时世界上最大直径的盾构法隧道工程之一,其施工风险高、技术难度大为业界所公认。扼要介绍意大利Sparvo隧道工程所采用的一些关键技术： 1）盾构装备的选型; 2）衬砌管片的设计与生产,包括混凝土配合比设计、配筋设计与调整、管片接头、管片止水带以及管片预制厂情况; 3）超大断面盾构隧道掘进施工关键技术,包括土体改良、易燃易爆混合气体的对策和盾构原地掉头。这些技术较好地解决了该隧道施工中出现的诸多难题,可为今后同类工程提供借鉴与参考。     

初始损伤条件下地铁管片力学特性试验研究

为了解初始损伤对盾构隧道衬砌管片力学特性的影响,基于6组具有初始损伤的盾构隧道衬砌管片进行足尺试验研究。在考虑初始损伤位置以及初始损伤位置处钢筋有效面积减小等因素的情况下,对试件破坏过程、破坏模式、极限承载力、变形规律以及初始裂缝扩展机制进行了研究和分析。试验结果表明:初始损伤的存在对盾构隧道衬砌管片的极限承载能力影响不大,但对其正常使用功能影响很大;初始损伤位置处钢筋有效面积减小不仅影响盾构隧道衬砌管片的正常使用功能,更大大降低了其极限承载能力;增加轴力会削弱初始损伤对盾构隧道衬砌管片的不利影响;初始损伤在加载点比在跨中对盾构隧道衬砌管片更不利;初始裂缝基本沿径向或偏向跨中方向直线扩展。相关研究结果可为建立服役期间盾构隧道衬砌结构健康评估与预知理论、以及进一步开展损伤缺陷盾构隧道数值模拟和极限承载力分析提供借鉴和参考。     

盾构通用管片排版优化与纠偏控制研究

为了保证盾构法隧道的施工质量,推导了盾构隧道施工中隧道设计轴线、管片成型轴线和盾构机推进轴线三者之间的关系,建立了通用管片排版优化与纠偏控制计算方法,开发了相应的软件,并将其应用于宁波市轨道交通1号、2号线盾构施工中。结果表明该计算方法和软件符合工程要求,为高效安全施工提供了保障。     

在役隧道环境侵蚀下管片承载能力概率劣化模型

在役盾构隧道管片衬砌的承载能力劣化模型是隧道结构耐久性评价及科学养护的基础.以建立能考虑工程不确定性的钢筋混凝土管片概率承载能力劣化模型为目标,考虑隧道运营环境的主要侵蚀因子及管片衬砌的压弯受力特性,建立碳化侵蚀与氯离子侵蚀下管片主筋的锈蚀模型;考虑锈蚀管片中钢筋的截面面积损失以及钢筋[混凝土黏结滑移,以钢筋锈蚀率为媒...     

盾构掘进切削灌注桩桩基群施工关键技术——以宁波地铁3号线钱仇区间为例

为解决土压盾构在地铁隧道施工过程中穿越密集建(构)筑物桩基群的难题,以宁波地铁3号线3103标钱仇区间盾构掘进切削灌注桩桩基群工程为研究对象,在现有施工技术的基础上,对切削桩基施工的难点和重点技术问题进行深入研究,针对切削桩基通过桩基群时面临的一系列问题,制定相应的技术方案。对工程实施效果中参数变化、刀具管片状态、混凝土钢筋统计和地表及周围建筑物沉降监测结果进行分析。结果表明:在切削桩基施工中,各方面控制相对较好,刀具没有出现较大磨损,管片没有发生破损与渗漏,地表沉降量及建筑物沉降量在可控范围内,施工方案是可行的,采用盾构直接切削桩基具有经济、安全、对环境影响小的优点。     

暗挖隧道装配式管片拼装技术研究

为解决目前暗挖隧道二次衬砌工序繁杂、施工进度慢、成形质量差等问题,结合盾构矿山法施工工艺及土压平衡盾构管片拼装原理,阐述暗挖隧道装配式管片拼装在施工中需重点解决的关键技术,并介绍配套的拼装设备结构组成及功能特点。     

基于Revit的盾构管片参数化建模应用

为解决传统方法对盾构管片建模重复性工作较多的问题,介绍基于Revit参数化技术,将标准盾构预制管片中的变量参数进行参数化处理,通过修改参数快速生成新的盾构预制管片的方法,且针对盾构管片错缝拼接工作繁琐、拼接位置不准确等问题,采用盾构管片旋转角度参数及盾构管片到参考点距离参数进行参数相关的处理,使盾构管片随距离参数的改变而自动发生相应角度的旋转,从而快速并准确地完成错缝拼接的方法。利用Revit参数化对盾构管片进行建模和错缝拼接的方法,能极大地加快建模的效率和拼装的准确率。该方法成功地应用于上海市虹梅南路盾构隧道管片的设计中,对虹梅南路越江隧道的建设起着重要的作用。