双护盾隧道掘进机施工试验段隧道结构力学性能研究

依托深圳地铁6号线梅林关站—翰林站区间隧道工程,通过现场试验,对双护盾隧道掘进机施工段的管片结构的围岩压力、轴力和弯矩进行了研究。研究结果表明：管片围岩压力变化主要分为下部注浆、上部注浆、缓慢变化和趋于稳定4个阶段,整体表现为上下大、左右小的“鸭蛋”形不均匀分布;管片轴力均为负值,即管片处于受压状态,整体表现为左上方大、右下方小的不均匀分布,管片承受偏压荷载,轴力最大值为112.87 kN,位于左拱腰处;衬砌环弯矩均为正值,即管片外侧受拉,衬砌环弯矩呈现上下大、左右小的分布规律,其弯矩最大值为11.68 kNm,位于隧道拱底处。     

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.     

极硬岩隧道工程中双护盾隧道掘进机刀盘设计与滚刀磨损分析

双护盾隧道掘进机在极硬岩隧道施工中存在刀具磨损更换频繁、装备掘不动且施工效率低下的难题。以深圳地铁6号线羊台山隧道工程为研究对象,通过统计、参数相关分析的方法,提出:在双护盾隧道掘进机设计选型阶段前期,需要重点考虑高强度刀盘本体设计、刀具型式的选择及合理的刀间距布置方式;在施工过程中,可以进行破岩刀具的材料、刀具刃形优化,以及掘进参数与不同类别围岩的合理匹配选择。提出了适宜的双护盾隧道掘进机施工控制掘进参数。实践结果证明,硬岩刀盘的针对性设计与优化调整,以及合理的掘进参数选择,有效减少了换刀频次,降低了施工成本,保证了施工工期。     

硬岩掘进机刀座损坏分析及对策

隧道掘进机(TBM)施工过程中,刀盘处于最恶劣的环境中,刀座损伤将导致刀具的异常损坏且消耗急剧上升,严重影响掘进施工。为解决因TBM刀座损伤所带来的施工效率降低和成本增加问题,结合吉林省中部城市引松供水工程二标段TBM施工中刀座损伤的实例,研究了刀座损伤形式、主要原因与影响,制定并实施了硬岩掘进机刀座洞内快速修复技术。实践证明,洞内修复后的刀座性能稳定,可有效降低TBM刀具异常消耗和施工成本,可供类似工程参考。     

铁路硬岩隧道支护结构非线性分析

在某铁路隧道支护结构实测围岩压力的基础上 ,采用荷载—结构法对该隧道支护结构在实测围岩压力作用下进行非线性分析。并对隧道支护结构内力进行了分析 ,支护结构内力状态处于弹性工作状态 ,拱顶沉降计算结果与实测结果比较吻合 ,具有很高的安全度。     

双护盾TBM隧道施工防渗技术

地铁隧道施工过程中地质水文复杂部分地区富水性富,其隧道防渗工作尤为重要。针对青岛地铁四号线地质水文,分析了双护盾TBM隧道施工过程中通过管片自防水,管片接缝采用三元乙丙(EPDM)橡胶密封垫和遇水膨胀橡胶止水条进行管片四周防水止水、自粘性橡胶薄板和丁腈软木橡胶板进行管片间防水止水等防水措施,管片螺栓孔采用遇水膨胀橡胶螺孔密封圈防水,管片拼装后的豆砾石吹填和壁后注浆以及后续使用微膨胀水泥对缝隙及注浆孔的封堵等方法来进行整体防渗工作。     

悬臂式掘进机在软岩隧道施工中的应用

介绍国内首次采用S100型悬臂式掘进机在高速公路软岩隧道中的掘进方法及配套施工技术,总结了悬臂式掘进机在软岩隧道中的施工经验.     

长距离硬岩地层的盾构隧道施工技术

深圳地铁3号线3102标段翠竹站-田贝站隧道左线所处地层以硬岩为主,区间以盾构法施工为主,矿山法施工为辅。在总结翠田左线施工经验的同时对盾构长距离穿越硬岩地层的施工方法和经验进行介绍,通过合理的配置刀盘刀具,以适宜的掘进模式选择合理的掘进参数及同步注浆参数,同时加强对刀具的管理,可以很好地解决盾构在长距离硬岩段遇到的技术难题。     

大断面硬岩隧道快速掘进施工经验总结

研究目的:以温福铁路客运专线鸡面山隧道工程为例,通过自制钻孔台车运用,光面爆破设计、装碴方式及运输设备配置、通风方式选择,达到大断面硬岩的快速掘进,并分析其中不足。研究结果:利用生产要素的合理配备和施工(组织)方案的比选,实现了大断面硬岩的快速掘进。     

全断面隧道掘进机

随着中国经济的快速发展和西部大开发的实施，中国的基础设施建设将在一定时期内保持快速发展势头。在中国的基础设施建设中，需要修建越来越多的隧道工程。隧道掘进机集机械、电气和电了、液压等系统于一身，集隧道开挖、碴十运输、防护结构构筑、管片安装(混凝土衬砌)等于一体，是一种专门用十隧道工程施上的人型、综合、现代化设备，它具有施工速度快、施工质量高、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度等优点。能够实现真正意义上的工厂化流水作业线方     

硬岩地层浅埋暗挖隧道成拱效应分析

研究目的:随城市化进程步伐的加速,浅埋暗挖法地铁隧道修建作为发展地下交通的重要手段。为研究浅埋暗挖隧道成拱效应,本文以青岛地铁工程的修建为研究对象,通过复变函数法弹性解析解及围岩应力和位移解析解计算围岩压力反推拱顶可承载厚度;通过拱盖变形量反推隧道拱盖承受的上覆荷载,进而说明在浅埋隧道也存在成拱效应。本文采用理论推导和数值模拟方法对浅埋暗挖隧道成拱效应进行模拟分析,并结合某车站现场实测数据进行说明。研究结论:(1)浅埋暗挖隧道围岩自身能承担上覆地层80%多的荷载,证明硬岩地层浅埋暗挖大跨车站也存在显著的自成拱效应,在设计与施工中需重点考虑;(2)硬岩浅埋隧道在一定覆岩厚度条件下存在成拱效应,围岩承受了大部分载荷,初支承受的荷载很少,印证浅埋大跨车站成拱效应存在;(3)本文研究结果可为今后硬岩地区浅埋暗挖隧道施工提供理论参考依据,并为类似隧道工程的施工与设计提供参考。     

寒区硬岩隧道冻胀力的量值及分布规律

根据寒区硬岩隧道冻胀力产生的机理,推导冻胀力的计算公式,并以此得出冻胀力的分布规律服从正态分布。采用半公式半经验的方法,即“等效弹性当量系数法”计算出冻胀力的量值。衬砌结构所受的冻胀力是由衬砌结构与围岩之间积存的水体冻胀引起的,其方向始终垂直于衬砌结构。积存的水体深度主要取决于施工因素,可近似为毛洞超挖的高度。冻胀力的大小与衬砌结构和冰的弹性当量系数的平均值、围岩的弹性抗力系数的平均值、水的冻胀率和积存水体的深度等有关,其量值随围岩级别的不同而有所差异,通常情况下冻胀力取0.9~1.43 MPa;而对冬季地下水仍很丰富的地区,其冻胀力取为0.92~2.31 MPa。当其它因素一定时,冻胀力随衬砌结构弹性当量系数的增大而增大,说明衬砌结构刚度的增加对抑制冻害不利,因此衬砌结构宜柔不宜刚。     

瑞典Bolmen硬岩隧道地下水参数的统计研究

地下水流入隧道常常是地下结构中一个重要的技术问题和环境问题。利用解析和数值计算方法，预测地下水的流动往往不成功，主要是由于对重要参数的处理流于一般化和简单化，特别是对不均质的结晶岩石。     

硬岩特长隧道快速爆破掘进技术研究与实践

本文结合某十多公里长隧道中Ⅴ～Ⅵ类硬岩爆破的实践,研究了实现硬岩特长隧道月进尺300m以上的快速钻爆掘进技术,主要创新点有以下几方面1)炸药选型,针对硬岩难破碎的特点,应选择波阻抗匹配好的高爆速炸药.长隧道掘进通风排烟困难,因此要求炸药低毒、少炮烟,同时价格相对便宜,本文课题研制的K5型水胶炸药很好地解决了此问题;2)掏槽方案优化,钻爆法快速掘进的关键性技术难题就在于掏槽爆破成功与否,本文提出的四大空孔直眼掏槽技术可使爆破炮眼利用率达90%以上,一次进尺达4.5m～5m;3)精确钻孔,通过使用电脑台车和进口三臂台车提高了钻孔定位精度和平直度;4)改善堵塞质量,通过采用机械加工的炮泥堵塞孔口,使爆炸能量利用率提高,节省了10%的炸药消耗.最终不仅实现了快速掘进,还使炸药单耗可降低到3kg·m-3以下,钻眼数降低到平均2.54个·     

城市浅埋硬岩超大断面隧道施工技术探讨

随着城市建设进程的加快,对地面交通、环境影响小的地下空间越来越多地受到青睐,尤其能满足不同功能的大跨地下空间结构更受欢迎。本文以获得2005年詹天佑科技大奖的重庆轻轨二号线临江门车站隧道的施工为例,介绍了城市环境下浅埋硬岩超大断面(大于400 m2)隧道的开挖技术、减震爆破技术、全断面整体式衬砌方法、全面监控量测技术,供同类工程参考。     

不同岩层倾角深埋硬岩隧道围岩开挖变形研究

研究目的:深埋硬岩顺层构造由于其分层特性和结构形式的特点决定了在这样的地质环境中开挖隧道,其围岩受力之后的变形和破坏具有一定的特殊性。本文以拟建某高铁黄草隧道为例,就深埋隧道顺层硬岩组合围岩在不同岩层倾角下的开挖损伤变形开展数值模拟分析评价,主要研究不同岩层倾角下的隧道围岩变形、围岩屈服渐进性及稳定性,并给出强度折减至极限状态时硬岩组合隧道围岩的变形破坏模式。研究结论:(1)随着岩层倾角的增大,顺层硬岩组合隧道主变形从岩层弯曲变形逐渐向顺层滑移变形转变,倾角增大至一定程度时( 75°),垂直层面局部位移相对较大,在滑移变形为主的基础上弯曲变形程度加大;(2)硬岩组合的开挖引起洞室周边一定范围内的围岩发生屈服,岩层倾角变化导致围岩屈服区范围大小发生改变,倾角为30°时屈服范围最大,以此为界减小或增大倾角,屈服区均表现为不同程度的减小趋势;(3)岩层倾角存在界限值,硬岩组合黄草隧道为40°,小于或大于该值稳定安全系数均减小,10°～75°区间内稳定安全系数变化幅度最高达17%;(4)强度折减条件下,围岩破坏模式略有变化,表现为:倾角≤30°时,垂直于层面方向的位移量和破坏范围大,围岩以层裂(弯曲折断)破坏模式为主;当倾角 60°时,顺层面方向破裂范围大,但垂直层面破坏优先启动;(5)本研究成果对促进该高铁的顺利建设和今后类似工程的建设有着理论指导意义和工程价值。