青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

敞开式全断面隧道掘进机开挖软弱破碎围岩隧道的施工方法

西安-南京铁路桃花铺1号隧道是继西康铁路秦岭特长隧道之后采用敞开式掘进机施工的又一座长大铁路隧道.结合工程实践,总结了TBM进入软弱破碎围岩的判别方法、遇到的主要问题,提出了"超前探测,管棚注浆,调整参数,适速推进,减少扰动,防止坍塌"的施工原则,和"密排拱架,搭焊钢管,网板结合,及时喷锚,封闭塌腔,回填密实"的处理措施.     

重庆地铁岩石隧道掘进机过站施工方案

摘要重庆轨道交通拟采用TBM（tunnel boring machine,岩石隧道掘进机）施工。从时间、空间上全面分析重庆市存在的问题,包括地处山岭重丘区、地势高差起伏较大、地铁线路暗挖车站较多等,说明解决TBM与车站施工相互干扰是关键性的问题,针对不同情况提出相应的解决方案。     

双护盾TBM在城市地铁隧道中的应用研究

为解决双护盾TBM在城市地铁施工中遇到的断层破碎带、硬岩施工等技术难题,进一步推广双护盾TBM在城市地铁中的应用。以深圳轨道交通8号线梧桐山—沙头角站双护盾TBM区间为研究对象,通过数值分析、地质相关分布统计及现场实践相结合的方法,研究双护盾TBM在断层破碎段、矿山法空推段、极硬岩段的施工技术问题及优化改进策略,提出适宜的双护盾TBM的施工控制及地质掘进参数,通过这些典型施工及地质问题的研究,极大地提高了双护盾TBM的整体施工效率。     

新建盾构隧道垂直下穿对既有隧道的影响

以某新建盾构隧道拟近距离垂直下穿苏州地铁1号线区间隧道为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS对盾构隧道施工过程进行三维弹塑性数值模拟,分析不同间距时新建隧道垂直下穿对既有地铁隧道的影响。结果表明:应力、弯矩、轴力和土层位移均随着开挖步的增加而增加;新建隧道开挖对既有隧道的影响在3倍新建隧道直径范围之内;在条件允许的情况下,新建隧道垂直下穿既有隧道的间距应大于0.8倍新建隧道直径,否则,应采用改变施工参数、加固既有隧道周围土体等施工措施,降低既有隧道截面的应力、弯矩、轴力和土层位移的增加值,确保既有隧道结构的安全和新建隧道的顺利掘进。     

禁爆区域地铁隧道悬臂掘进机施工技术探讨

城市轨道交通与市政商务区合建区域施工中,不同施工单位的多项目交叉作业,地面空间紧张,盾构法施工地铁隧道所需的盾构机进出场道路、施工场地难以满足。文章结合区间隧道穿越地层以中风化石灰岩为主、无地下水的实际地质情况,对单轴悬臂掘进机进行局部的优化调整后用于地铁隧道开挖施工。工程实践证明,悬臂掘进机在单轴抗压强度在50MPa以下的稳定地层中隧道开挖施工效果良好,既可解决施工场地受限,人工配合常规机械开挖施工速度慢、成本高等问题,又可规避禁爆区域申请爆破施工难的系列弊端。     

南京地铁暗挖隧道防水设计与施工技术

本文结合工程实际，就南京地铁暗挖隧道防水设计与施工技术进行了探讨，为今后类似工程提供参考。     

双护盾TBM掘进过程中隧道围岩强度及变形测试研究

双护盾TBM掘进作业过程中,由于护盾和刀盘的阻挡,使得围岩面、掌子面与掘进机内部几乎隔绝,难以直接对围岩的强度及变形特性进行有效测试,从而未能实时判断围岩的稳定性.以西南某隧道双护盾TBM掘进施工为背景,采用直接观察、测尺以及改进型回弹仪,通过衬砌管片上的预留注浆孔分别对围岩的岩性特征、变形及强度进行联合测定,对围岩的稳定性进行评定.研究结果表明:结合直接观察围岩体岩性,对于稳定性围岩,其回弹测试换算的抗压强度与围岩到衬砌管片内侧的距离呈现出反相关性;对于大变形围岩,则呈现出近似的正相关性;三者综合评价围岩的强度及变形特性效果较为稳定,对于较完整围岩适用性较好.     

长大隧道敞开式掘进机施工中的同步衬砌研究

TBM施工长大隧道时,通常情况下都是掘进贯通之后,再施作二次模筑混凝土作为永久支护,而这样往往制约总工期。结合新疆吐库二线中天山隧道施工实践,从同步衬砌台车的设计选型、施工组织、工序协调等方面入手,通过台车设计方案与施工组织的优化,实现了掘进,附属洞室、二次衬砌同步施工,可供同类施工参考。     

大直径盾构隧道分块型K管片接触面力学性能的试验研究

利用单圆大直径盾构隧道扩建地铁车站时,采用了预先分为3块的分块型K管片.为了研究分块型K管片接触面的力学性能,按照接触面保留原型、边界由弧形简化为矩形的原则制作试件,在实验室进行加载试验.试验结果表明:当组合荷载达到一定值时,分块间接触面达到滑移临界点,此时接触面间的摩擦由静摩擦变为滑动摩擦,接触面间产生相对位移,混凝土和螺栓的应变陡增,螺栓被卡住.结合试验建立试件的三维几何非线性接触数值模型,对接触面达到滑移临界点时的组合荷载进行模拟分析,得到分块型K管片不同材料接触面的临界轴力弯矩组合包络线,用以判断不同轴力弯矩组合对分块型K管片结构稳定性的影响,为扩挖车站结构的设计与施工提供理论指导和参考.     

考虑围岩蠕变特性的TBM隧道管片衬砌受力特性研究

为研究深部高地应力岩层中修建TBM隧道时管片衬砌结构的力学行为,以某深埋TBM工法隧道为研究对象,建立基于围岩蠕变和管片分块效应的衬砌-围岩复合模型,研究考虑时间效应下管片衬砌的受力特性。结果表明:考虑围岩蠕变效应下管片衬砌受力表现出明显的时间效应。随着围岩蠕变时间的延长,管片衬砌的形变、内力和接缝张开量均呈现两阶段增长,具体表现为前期呈线性增长,后期增加趋缓。洞周围岩应力经历三阶段变化,即先减小后增大直至稳定。围岩蠕变时间为100年时,管片衬砌的内力和形变量均接近极限值。研究结果可为深部高地应力且考虑围岩蠕变效应下的TBM隧道衬砌结构设计提供参考。     

黄土地区浅埋暗挖地铁隧道围岩压力特征研究

为了解黄土地区浅埋暗挖地铁隧道围岩压力特征,得出荷载在衬砌结构各部分中的分担比例,本文以西安地铁二号线为研究对象,选取2组不同围岩条件的测试断面,开展现场测试工作。对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及二次衬砌结构应力进行研究。结果表明:隧道墙脚位置初期支护与围岩之间接触压力较大,表明这二者承受大部分垂直压力;初期支护所受围岩压力随着土体强度降低而增大,且分布形式更趋于静水压力作用特点;二次衬砌作为主要支护结构承担大部分荷载,初期支护与二次衬砌接触压力随围岩土体强度降低而显著增大,二次衬砌在支护体系中作用也随土体强度降低而凸显;二次衬砌混凝土基本受压,拱腰及以上位置应力较大,仰拱处应力较小。     

深埋软岩盾构隧道围岩压力控制方法研究

以广佛环线东环隧道工程为背景,从盾构隧道动态施工全过程出发,参考考虑开挖面空间效应的二阶段分析方法,拓展盾构隧道施工全过程的两阶段分析方法,以此分别建立盾构隧道施工第一阶段和第二阶段分析模型,研究围岩蠕变过程中围岩应力释放率、填充层厚度、填充层弹性模量对大埋深软岩盾构隧道围岩和支护结构相互作用规律的影响。结果表明:(1)施工过程中可从两方面控制围岩压力,分别为第一阶段中围岩的应力(位移)释放率及第二阶段中管片和填充层的联合支护效果;(2)第一阶段,超挖量、盾壳长度及填充层滞后距离越大,围岩传递到管片衬砌上的荷载越小;(3)壁后填充层在管片衬砌与其的联合支护体系中能起到缓冲作用,使围岩传递到管片衬砌上的荷载更均匀;(4)壁后填充层的弹性模量存在临界值,其值在50～200 MPa范围内,当壁后填充层的弹性模量远大于此临界值时,能分担较多围岩压力,当其弹性模量小于临界值时,围岩能释放一定的围岩应力,以此减小管片衬砌所受围岩压力;(5)第一阶段应力释放率对管片衬砌变形和内力的影响程度在围岩的蠕变作用下有所减小,但填充层厚度及其弹性模量对管片结构的作用规律几乎不受围岩蠕变的影响。     

深埋隧道复合式衬砌内力和位移的荷载结构法

研究目的:研究任意形状的深埋隧道复合式衬砌的内力和位移具有重要理论意义和工程应用价值。本文首先通过弹性力学理论,导出轴对称荷载作用下,圆形隧道复合式衬砌的轴力和位移的解析解,并与数值解进行比较,确定初支、二衬间相互作用的杆单元弹性模量的合理取值;之后分析了Ⅳ级围岩中非圆形隧道复合式衬砌的轴力、弯矩和位移,围岩对初支、初支与二衬间的约束作用均采用杆单元模拟,其弹性模量分别取地层和初支的弹性模量;最后讨论了侧压系数对非圆形隧道复合式衬砌力学性能的影响。研究结论:(1)轴对称荷载作用下,圆形隧道初支和二衬的轴力和位移的解析解与数值解的误差不到5%,确定了使用杆单元模拟非圆形隧道初支和二衬间相互作用时,其弹性模量可以采用初支或二衬的弹性模量;(2)非圆形隧道二衬的轴力和弯矩均比相应位置处初支的大,初支和二衬分别在拱腰和拱底取得轴力最大值,均在拱脚取得弯矩最大值,均在拱底取得竖向位移最大值;(3)对于侧压系数在0.1到0.3范围内的Ⅳ级围岩,侧压系数的改变对非圆形隧道二衬最大的轴力、弯矩和位移的影响都比较小;(4)本研究结果可应用于隧道、竖井、管桩等工程结构。     

铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究

以广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道为背景工程,采用轴向等效刚度模型,开展盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能模型试验,并结合数值模拟计算,研究在软硬交替地层且地表有局部附加荷载的复杂情况下,单、双层衬砌隧道纵向沉降与弯矩的变化规律.结果表明:隧道处于软硬交界地层中时,单层衬砌的纵向沉降受地层条件的变化作用明显,较大的沉降量和沉降差均发生在软土侧;双层衬砌可在一定程度上抵御受地层条件的变化作用而产生的不均匀沉降,隧道纵向中心最大沉降量和沉降差均较小;管片衬砌内侧施加连续的混凝土内衬后,隧道所受纵向弯矩成倍增大,最大正弯矩出现在隧道中央偏向软土侧,且混凝土内衬承受绝大部分弯矩;当荷载距隧道轴线3倍洞径以内时,会对隧道的纵向变形及内力产生影响.     

悬臂掘进机在铁路隧道施工中的应用探讨

本文对悬臂掘进机的优势、在铁路隧道施工中的可行性以及其在铁路隧道施工中的开挖方案、机械化配套方式、施工中的辅助工艺进行了分析并提出了具体实现方式，并对钻爆法与悬臂掘进机法进行了技术经济比较，可从在研究隧道非爆破开挖方案时参考。     

重庆地铁6号线隧道掘进机选型

为适应城市轨道交通快速发展的需要,解决传统钻爆法施工对城市环境、交通等方面的影响,推进城市隧道施工技术的发展,重庆地铁6号线拟采用隧道掘进机(TBM)施工.隧道掘进机专业性强、种类繁多、价格昂贵,其选型正确与否是决定施工成败的关键.以重庆轨道交通6号线为依托,从地质适应性、线路适应性、经济性和设备风险4个方面,对重庆轨道交通采用TBM施工设备选型进行分析.     

地铁盾构隧道施工中管片错台控制技术研究

地铁隧道管片错台是盾构施工中常见的质量缺陷之一,严重的错台会导致成型隧道出现大面积破损、渗漏,不仅影响到列车的安全运营,还会严重影响隧道的安全性、耐久性。文章以西安地铁某盾构施工区段衬砌管片出现大面积错台破损为背景,对管片错台原因和产生的机理进行深入分析,并提出针对性的控制技术措施。