水下盾构隧道硬岩处理与对接技术

为了对盾构隧道(尤其是水下盾构隧道)施工中遇到的特殊地层的处理方法进行总结,特别是阐明水下盾构对接施工的关键技术,以借类似工程参考。结合目前盾构隧道施工实践,分析在软硬不均地层、孤石地层、卵砾石地层中利用盾构法修建隧道的主要问题和困难,相应地提出了一些基本措施和技术对策。结合台山核电站取水隧洞(位于海域中)盾构施工中遇到的微风化花岗岩硬岩(最高强度达197 MPa)和球状风化孤石,提出了水下爆破法和冲击钻冲孔2种方法进行基岩突起和孤石处理,盾构顺利通过该基岩段,没有进行刀具更换。结合3次穿江越洋的狮子洋盾构隧道的水下对接(国内首次)问题,分析总结了"相向掘进、地中对接、洞内解体"的关键技术,对接非常成功,对接点的围岩相对稳定,精度符合要求。     

客运专线狮子洋隧道盾构主要结构与对接施工设计方案

广深港客运专线狮子洋隧道是国内首次采用盾构法施工的客运专线隧道,也是国内首次在水底进行长距离掘进和地中对接施工的盾构工程.介绍了适用于狮子洋隧道SDⅢ标段的工程地质及水文地质的盾构设计特点及盾构的地中对接施工技术.     

盾构地中对接施工技术初探

随着盾构技术在国内的广泛运用,多条穿江过海的长大隧道正在实施或已被列入规划,在这些盾构隧道施工过程中,将可能运用到盾构地中对接施工技术.该技术在国外一些重大工程中被多次运用,国内尚无工程实例.通过查阅相关文献资料,就机械式对接和土木式对接基本施工方法与比较、以及盾构主机结构设计、盾构对接测量技术等进行了初步的探讨,并提出了实施盾构对接技术还需进一步研究与解决的问题,可供相关工程设计与施工参考.     

佛莞城轨狮子洋隧道采用双模盾构掘进施工

<正>日前,佛莞城际轨道交通广州南站至望洪站段站前工程施工总价承包(FGZH-3标)项目的招标评标工作已经结束,佛莞城际铁路狮子洋隧道即将开工建设。佛莞城际铁路狮子洋隧道是目前国内在建的直径最大的铁路盾构隧道,是国内水头最高的水下盾构隧道,也是国内首次在大直径盾构领域采用土压-泥水双模盾构掘进施工,而已经通车的广深港狮子洋隧道采用了盾构法"相向掘进、地中对接、洞内解体"技术施工。     

考虑围岩等级的“盾构法-矿山法”隧道对接贯通方式选用研究

为解决"盾构法-矿山法"隧道对接施工中贯通方式的优选这一关键难题,比较盾构法和矿山法2种贯通方式的主要过程,并针对矿山法贯通方式提出盾构提前拆解概念;以围岩等级为变量,依次开展Ⅱ—Ⅴ级围岩条件下的盾构提前拆解施工过程数值计算,和以盾构提前拆解为前提的Ⅲ、Ⅳ级围岩中矿山法贯通施工过程数值计算。对比分析2种贯通方式的特点和各工况数值计算结果,得出结论如下:1)提前拆机可有效提升盾构周转使用率,防止"卡机"和减小爆破冲击影响。2)比较盾构提前拆机过程计算结果,Ⅱ—Ⅳ围岩中塑性区发展和围岩变形均不明显,适合盾构提前拆机;Ⅴ级围岩中塑性区范围和变形均急剧增大,不适合盾构提前拆机。3)比较Ⅲ、Ⅳ级围岩矿山法贯通过程数值计算结果,Ⅳ级围岩中"盾构法-矿山法"隧道相接位置存在围岩变形突然释放现象,需要采取必要的加固措施。最后,根据上述结论制定了考虑围岩等级的"盾构法-矿山法"隧道对接贯通方式推荐表,并在实际工程中进行了应用。     

琼州海峡隧道超大直径盾构新技术展望

为适应跨江越海隧道工程建设不断发展的需要,盾构正在向超大直径、超长距离、超大埋深方向发展。以琼州海峡隧道为工程背景,结合其超大埋深、超高水压、超大断面、特长距离及地质复杂多变等特点,在详细分析国内外大埋深超大直径盾构技术发展的基础上,对琼州海峡隧道等类似大埋深超大直径盾构工程所面临的超大直径盾构设计制造、盾构特长距离掘进、超高水压条件下盾构密封及特长隧道水下对接等技术挑战进行了论述,并对预期可望获得的大埋深超高水压条件下的超大直径盾构总体设计及集成技术、高效破岩及长寿命刀盘刀具优化设计技术、盾构防水密封设计与制造技术、常压换刀装置设计技术、特长距离掘进地中对接施工装备技术等盾构新技术进行了展望。     

大直径敞开式TBM洞内无损拆机技术

针对目前国内山岭隧道内大直径敞开式TBM洞内拆机条件简陋、拆机复杂、拆机危险性较高等隧道施工单位面临的普遍性难题,以兰渝铁路西秦岭隧道工程XSQLS2标采用的Robbins TBM335洞内无损拆机方法为例,重点介绍TBM在山岭隧道内拆机的前期准备、后配套和主机重点部位拆除方法和经验教训。通过总结本次拆机的经验,得出以下结论： 1）做好周密拆机计划是大直径TBM洞内成功拆机的重要前提; 2）特殊拆机工具（如主轴承拉伸螺栓拆除工具液压拉伸器）要提前准备,并做好相关配件的储备防止相关配件损坏影响拆机进度; 3）重点部位的拆卸一定要按照经过专家审批的拆机方案严格执行; 4）拆机过程一定要做好安全工作。     

浅埋隧道双护盾TBM洞内拆机技术研究与实践

青岛地铁1号线青岛站附近无吊出井，双护盾TBM贯通后需进行洞内拆机且运输通过既有站后由轨排井吊出。为快捷高效拆解左、右线2台TBM装备，设计TBM洞内模块化拆机总体方案，采用模块化技术进行左、右线TBM主机各部件及后配套台车等的拆解；采用拆机洞室底部铺设钢轨和平移托架技术，将右线TBM主机平移至左线拆机洞室进行拆解；拆解完毕运输通过既有站过程中采用铺设道枕、垫高运输等措施，避免主驱动与站台的干涉；采用合理吊装半径，实现轨排井部件顺利吊装。所有拆解部件运输通过既有站由轨排井吊出，避免了以往返回始发井吊出耗时较长且影响后续工序施工。     

广州地铁广佛线盾构隧道穿越桥梁桩基施工技术

如何在地铁盾构法隧道穿越既有桥梁桩基时,既能确保工程自身结构安全,又能保证桥梁结构的安全及功能的正常发挥,是一个必须要认真面对的课题。结合广州地铁广佛线沙涌站至沙园站盾构区间隧道下穿沙涌桥桩基的具体情况,重点介绍通过采取在洞内对桩底预留基岩的处理、桥桩与二次衬砌的连接及截桩等施工方法及技术措施,成功地将隧道二次衬砌转化为桥桩的环形托换梁,完成洞内桩基处理以及盾构空推通过的技术要点。对监测数据的对比、分析说明了该方法的可行性及合理性,为盾构下穿既有桥梁桩基的施工提供参考与借鉴。     

旋喷桩技术在郑州地铁盾构脱困中的新应用

以郑州地铁2号线北环路站—东风路站区间盾构隧道工程为实例,将旋喷桩浆液调整为惰性膨润土浆液,利用旋喷桩高压浆液、高压风切削及填充土体作用,在工程中进行实施印证,成功解决在富水粉细砂层中盾构刀盘卡刀问题。研究表明:1)将旋喷桩浆液改为惰性膨润土浆液,一方面可以有效切削束缚附着在盾构刀盘上及周边的砂土;另一方面可以对刀盘周边砂层进行填充改良、增加孔隙率、疏松砂层,减小地层对盾构的束缚力。2)膨润土旋喷桩技术,是一种地面非开挖技术,可有效降低采用洞内开舱及地面开槽(挖竖井)等脱困方式的安全风险,具有较高的功效及安全性。3)该技术较适用于软土地层(特别是砂层),根据其原理,不仅可以解决卡刀盘问题,还可以解决盾构盾壳抱死等问题。     

接收车站封闭条件下盾构拆机解体技术探析

为了解决盾构接收井封闭条件下,不能利用接收井正常拆机,只能将盾构解体后从隧道内倒运回始发井的问题,以天津地铁6号线项目6 390 mm开挖直径土压平衡盾构为例,通过设计一套包括刀盘、前体、中体和盾尾在内的盾构主机分割解体方案,有效地解决了盾构主机无法通过隧道内运输的难题。通过这个设计方式,希望对盾构施工过程中存在类似问题的项目提供一些盾构解体分割方案上的参考和借鉴。     

地铁盾构隧道穿越桩基综合处理技术

为研究地铁隧道采用矿山法开挖初期支护+盾构空推拼装管片施工遇桥桩侵入隧道的综合处理技术,以深圳地铁9号线一区间隧道为研究实例,采用理论计算与工程类比相结合方式进行设计,在施工过程中加强施工现场监控量测,并指导施工。先确立处理原则、处理思路和处理范围,再制定洞外支顶、洞内托换的处理方案,最终实施洞外钢管撑支顶、洞内拱顶预注浆加固、初期支护加强、截桩、二次衬砌永久支撑桩基、三次衬砌拼装加强管片补强相结合的综合处理技术。实践证明,采用该综合技术,顺利穿越了桩基,保证了隧道及桥梁结构的安全,对洞内洞外周边的环境影响很小。     

狮子洋隧道盾构对接方案的模糊判断法

盾构长距离施工对接方案设计具有决定因素多、边界条件模糊等特点。采用模糊数学隶属函数计算目标函数的极值方法,对对接方案进行定量分析,并以广深港客运专线狮子洋隧道为例,针对机械对接、土木对接的直接掘进方式与土木对接的地层加固方式施工方案的最优选择,将设备、地层加固、安全与质量及经济性作为方案选择模糊集进行影响分析,求解模糊约束条件下的最大值,分析了盾构地下直接掘进对接方案在该工程中的最优性。     

盾构近距离下穿既有地铁隧道沉降控制技术研究

以北京地铁某区间盾构下穿既有隧道工程为背景,运用FLAC3D软件对施工过程进行模拟,结合现场实时监测数据对沉降进行分析,并通过对盾构近距离下穿既有线路的整个施工过程进行调查、研究与分析,提出盾构下穿既有隧道沉降控制的有效技术措施。结果表明： 1）设置试验段,根据试验段监测反馈对施工方案进行调整,对穿越段施工有极大的参考意义; 2）适当增大推进土压,提升推进速度,可提高沉降控制效果; 3）设置聚氨脂隔离环和注入克泥效,在沉降控制中起到了十分积极的作用。     

超高水压越江海长大盾构隧道工程安全

随着中国交通建设和城市建设的迅猛发展,越江跨海盾构隧道工程大量增加,而且工程规模(隧道的直径和长度等)和水压条件也在增加。现阶段,仍未明确定义高水压,但一般以0.5 MPa作为高水压的分界线。近期,中国在长江、黄河以及珠江等所建设的高铁、公路以及地铁等盾构隧道工程水压均超过了0.5 MPa,正在筹划建设的琼州海峡隧道等水压更大,将高达2.0 MPa,面临巨大挑战。为此,国家决定针对超高水压(2.0 MPa)越江海长大盾构隧道工程安全问题展开“九七三”计划基础研究。研究采用理论分析、物理试验(室内、室外试验和模型试验)、数值模拟分析和监控测量等多种手段,针对其中涉及的多元、多相和多场耦合物理本质,对高水压水土与结构静动相互作用机理、盾构掘进中的动静力学机理、隧道结构特性及防水特性动态演化机理等核心问题进行深入系统的基础研究,提出了高水压下考虑渗流条件下的水土荷载计算理论和深水盾构隧道地震分析方法,建立了“机-土”动态作用力学模型,提出了盾构姿态、刀具磨损、开挖面稳定和高压成膜及闭气控制方法,提出了高水压大直径盾构隧道衬砌结构设计理论和高水压盾构隧道接缝长期防水安全与监控技术,最终形成超高水压越江海长大盾构隧道工程安全控制理论体系。为确保超高水压越江海长大盾构隧道工程安全提供设计理论依据,为实现大直径泥水盾构在超高水压等复杂条件下安全长距离施工提供理论支持。     

复合式衬砌置换缺陷盾构隧道管片技术在实际工程中的应用

为解决由于施工原因导致的区间右线盾构隧道严重上浮事故,文章依托长沙地铁4号线长沙火车南站-光达站区间工程,根据事故隧道所处环境及地质条件,提出在软岩地层中利用复合式衬砌置换缺陷盾构隧道管片的处理方法,主要内容： 1）根据实测数据对线路进行拟合,确定缺陷盾构隧道的长度约为40 m,需处理管片为223～247环,共计25环管片; 2）采用模糊综合评价法对缺陷盾构隧道处置方案进行比选,结果表明在软岩地层中采用复合式衬砌全断面置换缺陷盾构隧道管片方案为最优方案; 3）采用有限元法分别研究单次拆除1环、2环、3环、4环管片时地层及管片的位移及应力变化,结果显示随着一次拆除管片环数的增加,围岩拱顶竖向位移逐渐增大并出现连通的塑性区,邻近第1环管片向隧道内竖向位移及向隧道外水平位移逐渐增大,管片逐渐被压扁,其弯矩、轴力值也逐渐增加,围岩及拆除区域附近管片结构体系越来越不安全,因此施工时需控制一次拆除管片的数量; 4）为确保管片置换时原盾构隧道结构体系的稳定,确保安全,做到快速施工,开发了一种新型台车及其施工方法,将其应用于实际工程。     

盾构隧道内机械法修建废水泵房技术研究

为解决采用传统矿山法修建废水泵房存在工期长、风险大等问题以及在机械法联络通道内修建废水泵房作业空间狭小、二次拆除管片风险大等问题，提出采用机械法在盾构隧道内修建废水泵房，明确上部接口和下部封底2项关键技术，并通过数值模拟分析地层水压力对封底混凝土力学性能的影响，最后将该修建技术应用到北京地铁17号线望—勇区间隧道中。研究结果表明： 1）考虑安全系数不小于1.4的情况下，1.0 m厚C30混凝土封底水压可用于不超过0.3 MPa水压的地层条件； 2）封底混凝土与外盾相连接的角部为薄弱部位，其破坏模式呈异形“八”字分布； 3）盾构隧道内采用机械法修建废水泵房能有效保障施工质量，泵房容积大，可有效减少潜水泵的启停次数，降低维修时间和成本，减少对线路运营的影响。     

地铁隧道初期支护参数优化研究

武汉轨道交通3号线是国内第1条下穿汉江的地铁线路,由于过江区间处于特殊地层条件,遂采用矿山法结合盾构法完成施工。矿山法施工的隧道支护效果对盾构的顺利通过起着关键性作用。为了降低工程风险,减少工程成本,采用FLAC 3D软件进行计算,结合正交试验设计方法,对锚杆长度、锚杆排距和混凝土等级等初期支护参数进行优化分析。结果表明:1)将正交试验方法引入数值模拟中进行优化设计是可行的,该方法不仅简便,而且能显著减少试验次数;2)得出各支护参数对隧道变形及造价的影响规律,并最终确定了最优支护参数;3)验证了最优支护参数的可行性,结论具有一定的理论研究意义和工程应用价值。