我国软土盾构隧道技术新世纪的展望

人类已跨入21世纪，有人预言，21世纪是人们开发地下空间的世纪。新世纪中，城市隧道及地下工程向地球更深的空间拓展，盾构隧道技术的应用更趋多样化。介绍当今国内外应用盾构隧道技术开发隧道及地下空间的概况与展望，诚与同行共同探讨21世纪盾构隧道新技术的挑战。     

地铁盾构隧道管片预埋槽道关键技术研究

为了确定地铁盾构隧道管片预埋槽道的最佳断面尺寸、槽体材料、防腐层材料、绝缘层材料等关键参数,以便在国内地铁工程中通用,文章以兰州地铁盾构隧道管片预埋槽道的应用案例为基础,通过理论研究和工程实践,提出了地铁盾构隧道管片槽道的抗疲劳、耐火、绝缘和防腐等性能指标,并对盾构隧道管片预埋槽道的断面尺寸、主槽体和防腐层等关键技术问题进行了研究。研究结果表明:(1)采用断面尺寸为30 mm×20 mm的预埋槽道无论在力学性能还是成本方面都是最佳的;(2)兰州地铁盾构隧道管片预埋槽道采用的主槽体材料、防腐等参数是科学合理的;(3)研究成果不仅为相关国家技术标准的建立奠定了基础,也为同类工程的预埋槽道设计、生产和安装等提供了技术依据。     

上海隧道股份不断推进国产盾构产业发展

上海隧道股份是我国最早从事软土隧道施工的国有上市建筑企业，也是一家集盾构研发、设计、制造、施工于一体的综合型企业。隧道股份通过多年科研开发，先后成功研制了具有完全自主知识产权的土压平衡盾构、泥水平衡盾构等，提升了我国掘进机制造业的自主创新能力与核心竞争力，填补了国产盾构设计制造核心技术的空白，打破了“洋盾构”一统国内市场的局面。     

海相地层地铁盾构隧道钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究

地铁盾构隧道管片材料的选取决定了管片性能与结构的整体安全度与可靠度,钢纤维混凝土材料在抗裂、抗震、抗疲劳、抗冲击等方面具有比普通混凝土更好的力学特性。为此,文章针对深圳地区海相地层地铁盾构隧道管片衬砌,基于可靠度理论,在混凝土材料中加入钢纤维,优化配合比设计,并通过系列试验开展了钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究。结果表明:(1)在盾构隧道不出现大变形的前提下,以少配筋加钢纤维混凝土管片为最佳选择方案;(2)在配筋率相同时,少筋加钢纤维混凝土管片比原配筋混凝土管片具有更高的可靠度,且受钢纤维的掺量、品种、形状和长径比等因素综合影响;(3)钢筋钢纤维混凝土管片能极大提高盾构隧道管片衬砌结构的可靠度指标,满足海相地层地铁隧道结构耐久性的安全标准。     

基于韧性理论的盾构隧道智能建造北大核心CSCD

以盾构隧道为主的城市轨道交通在"十三五"期间已取得了跨越式的进步,盾构掘进设备在智能化方面取得了飞速发展,但隧道结构设计、结构制造和现场管片拼装的智能化方面,仍需要大的创新与突破。面对建设韧性智慧城市的战略目标,盾构隧道还存在系列问题亟需解决,如对于新材料的物性认识浅、理论少;传感的布置缺乏针对性,监测感知差;隧道管片拼装大量依靠人工,误差大。解决这些问题的关键在于构建一个基于韧性理论的智能化盾构隧道建造系统,通过利用材料和结构的韧性特点,结合计算机等信息技术,采用韧性设计、智能感知、智能制造、智能拼装等一系列措施,使得隧道结构中的材料可智能感知、结构可精准监测、数据可实时孪生、信息可高效管理、制造可自动操控、过程可全域感知、模型可动态调节、管片可智能拼装,最终实现韧性城市的盾构隧道智能化建设。     

盾构隧道火灾损伤技术状况检测与鉴定研究

盾构隧道火灾损伤技术状况检测与鉴定是盾构隧道维修加固和安全使用的基础。为实现对火灾后盾构隧道损伤技术状况的有效检测和鉴定，建立了按照现场踏勘、制定检测方案、详细检测和损伤评估分析等分阶段逐级深入的综合评价方法。通过对某区间盾构隧道的案例分析，重点介绍了检测方法与过程、检测结果分析、等级评定体系和处置建议。结果表明，火灾作用导致了混凝土强度推定值的降低，管片碳化深度均在0～2.0 mm之间；通过超声波相控阵法对盾构管片的检测发现，火灾作用对管片内部密实性影响较小。根据检测结果，对盾构隧道分区域进行了等级评定，并提出了相应的处置建议。     

当今国内外盾构隧道防水技术比较谈

对照国外若干著名盾构隧道的防水，防腐蚀技术，结合作者负责过的国内多项质构隧道防水设计的实践，对比国内外相关技术要求，技术措施的异同，探索尚待攻克的技术难点，展望盾构隧道防水技术的发展方向。     

盾构超近距离穿越地铁运营隧道的保护技术

通过对上海地铁２号线隧道与地铁１号线隧道交叉段地层移动的分析研究，得出了盾构超近距离穿越地铁运营隧道的一些保护技术措施，包括盾构施工参数的优化匹配技术，信息化施工技术等。     

新隧道垂直穿越已建隧道的计算分析

采用三维有限元模拟盾构推进的过程，是研究盾构施工中土层移动最的有效的手段，在真实模拟施工情况的基础上，研究了新隧道从老隧道下面垂直穿过时，对老隧道的变形影响情况。研究表明，推进力和稳定比X是影响老隧道变形的主要因素。     

浅析盾构隧道模型试验的现状与发展

模型试验是盾构隧道相关研究工作中常用的研究手段。文章对目前盾构隧道模型试验所涉及到的问题进行了系统总结分析,将其归结为管片结构的受力问题、隧道结构本身的分析模型问题、结构与围岩的相互作用问题、开挖面稳定问题、结构与邻近结构物的相互作用问题、隧道施工扰动与控制问题,以及其他问题等。通过典型模型试验实例,对每类问题进行了分析阐述,系统归纳了模型试验在盾构隧道相关研究工作中的进展和成果。针对盾构隧道模型试验经常涉及到的诸如结构模型、模型土、模型箱等材料的选择,加载方案的设计,以及试验方案的综合设计等问题进行了阐述分析,并针对性地提出了意见和建议。     

大直径盾构隧道双层衬砌横向抗震性能研究

为探明有无双层衬砌、双层衬砌不同施作方式（复合式、叠合式）对盾构隧道横向抗震性能的影响，以甬舟铁路金塘海底铁路隧道为工程依托，建立盾构隧道双层衬砌三维精细化模型的同时考虑了隧道材料与接触的非线性行为，采用隐式动力时程法进行了抗震性能研究。结果表明：（1）双层衬砌与管片的连接刚度越大，隧道变形越小；（2）复合式衬砌对隧道环向抗震性能提升有限，其变形、损伤及应力规律与单层衬砌基本一致；（3）叠合式衬砌能有效提升隧道抗震性能，充分利用材料力学特性，但需要重点关注隧道的损伤情况；（4）抗震设防等级要求较高的区段建议采用叠合式双层衬砌，防水、防火要求较高的特殊区段建议采用复合式双层衬砌。     

复合腔体加固盾构隧道衬砌力学行为的宏观分析模型

文章以复合腔体加固盾构隧道极限承载力足尺试验为背景,提出一种可用于模拟盾构隧道结构加固工况的非线性叠合模型,用不同的材料定义复合腔体和管片,用双向弹簧单元模拟未加固隧道与复合腔体间的粘结,并通过对比足尺试验结果,对模型的有效性进行了验证;同时详细地描述了一些关键参数的取值,并通过数值模拟结果形象地描述了结构的受力性能和破坏机理,为运营地铁盾构隧道的工程加固提供了优化建议。     

地铁盾构隧道施工测量方案设计与实现

隧道施工测量主要目的就是使盾构隧道按设计标准贯通。文章结合广州地铁六号线东湖站—黄花站盾构隧道施工实例,根据地铁盾构隧道施工的特点,提出了一套地铁盾构隧道施工测量方法的基本内容,通过实践验证了该方案在隧道施工各阶段的可行性,最后提出隧道测量的有益的建议。     

博斯普鲁斯海峡公路隧道开始掘进

博斯普鲁斯海峡隧道工程于2014年4月19日开始盾构掘进作业。工程建于伊斯坦布尔欧洲区的Kazlicesme和亚洲区的Goztepe之间。隧道段全长约5．4km，为单管双层4车道盾构隧道（见图1）。     

上海软土隧道盾构施工技术专家系统综述

由上海隧道工程股份有限公司、上海市地铁总公司、同济大学和上海大学等单位结合上海地铁１号线工程，成功地开发了“软土隧道盾构施工技术专家系统”。研究人员在归纳总结国内外隧道盾构施工的理论研究、工程实践的基础上，形成了专家系统的知识源，然后应用先进的计算机技术，开发了盾构型式及辅助施工法的选择、预测地面变形、优化施工参数、控制地层变形和保护建筑设施的软件程序，实现了人机对话，经地铁１号线区间隧道工程应用     

软弱地层超大矩形顶管盾构隧道近接施工加固方案优选研究

为保证软弱地层中超大矩形顶管盾构隧道近接施工安全，以某矩形顶管盾构隧道近接下穿既有高速铁路为工程背景，研究超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁段不同施工加固方案的效果。结果表明：采用超前注浆可使开挖面主动失稳位移减小25.64%，被动失稳位移减小17.65%，轨道沉降减小30.38%。采用人工挖孔桩+D型钢便梁可使开挖面主动失稳位移减小51.28%，被动失稳位移减小29.41%，轨道沉降减小42.31%；现场监测表明，采用人工挖孔桩+D型钢便梁加固后轨道沉降最大值仅为1.65 mm，超大矩形顶管盾构隧道成功下穿既有高速铁路，人工挖孔桩+D型钢便梁保证了超大矩形顶管盾构隧道近接施工安全和高速铁路正常运营。     

武汉地铁越江盾构隧道纵向不均匀变形及力学特性研究

地铁盾构隧道,尤其是大型跨江海的水下地铁盾构隧道,局部埋深通常要大于普通地铁盾构隧道,而且要承受较高的水压力作用;盾构隧道作为特长线性结构,其纵向刚度较小,对于外部荷载的变化较为敏感,由此产生的不均匀变形是隧道工程中不可忽视的问题。文章针对武汉地铁越长江盾构隧道工程,通过三维数值计算探讨了埋深变化、水压变化、地层变化及穿越刚性结构物等因素对越江盾构隧道纵向不均匀变形及受力状态的影响。     

采用压密注浆定量纠偏运营地铁盾构隧道技术研究

为解决运营地铁盾构隧道受周边建设项目施工影响发生偏移的问题，提出一种可量化回调量的注浆纠偏方法。通过对压密注浆过程的理论研究和有限元分析，重点研究压密注浆对盾构隧道的纠偏机理，提炼出关键参数，建立注浆作用下盾构隧道竖向位移和水平位移的理论模型和计算公式。分析结果表明，地层压密注浆可有效回调运营地铁盾构隧道发生的位移和变形，可采用体积应变法进行压密注浆模拟，隧道位移可通过分层总和法进行计算，纠偏效果主要控制因素为注浆距离、注浆压力和注浆范围。通过对比现场试验及计算公式结果，验证了该理论模型的合理性和结论的可信性。     

超大直径水下盾构隧道施工技术进展与展望

随着“一带一路”、国家海洋战略、区域经济一体化战略布局发展,大批轨道交通、公路、铁路等大型基础设施工程面临着越江跨海的挑战。从南京长江隧道、上海长江隧道、武汉长江隧道的发端,通过引进、消化、实践、再创新盾构技术,促使我国水下盾构隧道技术进入快速发展阶段,一大批已建和在建超级水下盾构隧道工程极大推动了我国乃至世界水下盾构隧道技术的创新、发展和进步,在水下隧道盾构装备、设计、施工、运维等方面突破了一系列技术瓶颈。文章系统阐述了盾构技术三大要素及其内涵,即土水稳定、盾构设备及控制、结构安全与防水,分析了国内外超大直径水下盾构隧道技术现状与发展趋势,总结了近年来超大直径水下盾构隧道技术方面取得的重要创新成果,提出了大直径、长距离、高水压、复杂地质条件下水下盾构隧道工程的技术挑战、对策及工程应用前景。     

隧道掘进过程中邻近桥梁桩基受力变形规律研究

隧道盾构下穿既有工程会扰动周围的土体,导致其邻近的构筑物产生变形,甚至结构发生破坏。文章以某邻近桥梁盾构隧道工程为研究对象,分析该盾构隧道施工过程对周边桥梁桩基的影响,并基于有限差分法,分析桥梁桩基及盾构上方路面的变形规律。研究表明,在盾构隧道施工过程中,桥梁桩基及盾构上方路面的变形均小于规范所规定的限值,说明盾构施工对其周边构筑物结构影响较小。研究成果可为隧道盾构施工方案提供理论指导和参考依据。