超大直径土压平衡盾构在中心城区公路隧道中的应用技术探讨

在上海外滩公路隧道施工中,首次采用了直径为14.27 m的超大直径土压平衡盾构.文章以此为工程背景,围绕超大断面的开挖面稳定、浅覆土施工、近距离穿越运营中地铁和历史保护建筑群等诸多难题,从盾构的针对性设计、关键施工技术、构筑物保护措施等方面对超大直径土压平衡盾构的施工技术进行了详细的论述;分析了超大直径土压平衡盾构推进对周边环境的影响规律,并与常规的地铁盾构、同级别的超大直径泥水平衡盾构进行了比较,指出了超大直径土压平衡盾构的优劣;结合中国城市交通建设的发展趋势,对超大直径土压平衡盾构在城市中心区域的应用前景和进一步的研究方向进行了展望.     

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。     

第四届中国盾构工程技术学术研讨会暨复合地层盾构施工技术国际论坛会在广州举行北大核心CSCD

2018年11月28日至29日,第四届中国盾构工程技术学术研讨会暨复合地层盾构施工技术国际论坛会在广州举行,本届会议以“创新、安全、智能”为主题。会议由北京盾构工程协会、广州地铁集团有限公司、中国建设基础设施有限公司、中铁工程装备集团有限公司、中铁十六局集团有限公司联合主办。中国工程院院士钱七虎、周福霖、谢先启,盾构隧道资深专家王振信、鞠世健以及来自全国各地的近600名专家学者齐聚广州,就水下盾构隧道、超大直径盾构的设计与风险管控,复合地层盾构技术,盾构技术应用创新,盾构信息化,盾构智造等方面进行了交流。这次会议与论坛展示我国了复合地层盾构技术、水下隧道与大直径盾构技术的最新成果。     

钱江通道及接线工程钱江隧道设计综述

在建的钱江隧道是高速公路项目钱江通道及接线工程下穿钱塘江的控制性工程,隧址位于钱塘江人海口,工程地质条件及河段水文条件复杂.隧道过江段采用盾构法施工,隧道直径为15.0 m,是目前世界上最大的盾构法隧道.文章详细介绍了钱江隧道工程的建设环境、建设标准,以及隧道平面、纵断面及横断面布置等总体设计方案,并对超大直径盾构隧道结构及防水、盾构浅埋下穿河流、软土地层深基坑、盾构段立体化平行作业及综合防灾系统等关键技术进行了阐述.     

超大直径土压平衡盾构施工土体改良试验研究

盾构推进时开挖面的稳定对控制沉降起着决定性作用,因此要求作为开挖面支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等特点,但是一般土壤不能完全满足这些特性,为此需要对开挖面土体进行改良。目前土体改良技术主要是在土体内加入膨润土、泡沫等添加剂来改善土体的性能,但是该技术对于超大直径、工程环境敏感的上海外滩通道工程是否适应值得探讨。为此,以上海外滩通道工程为背景,通过室内试验、模拟试验和现场试验研究了土体改良技术对超大直径土压平衡盾构隧道的适应性问题;通过室内试验验证了泡沫和膨润土对上海典型土体的改良效果;根据模拟推进试验结果确定了添加剂加量、发泡率等参数;最后通过现场试验探讨了改良效果。通过在超大直径土压平衡盾构施工中对土体进行改良,有效地保持了开挖面的稳定,减少了盾构推力与扭矩,刀盘磨损和机械负荷也都得到了很好的改善,盾构在土体改良后出土流畅、推进匀速,从而验证了土体改良技术对超大直径盾构隧道的适用性。     

钱江盾构隧道设计速度标准及交通安全分析

通过对6车道钱江盾构隧道工程的通行能力与服务水平、隧道建设与运营养护成本、超大直径盾构机械制造可行性及施工可靠性等方面的综合分析,确定了钱江隧道80 km/h的设计速度标准;通过对内侧3.5 m车道宽度、不设紧急停车带和检修道等横断面设计带来的交通安全风险的分析,提出了相应的交通安全对策,得出了钱江过江通道采用15 m直径盾构隧道的可行性结论。     

超大直径隧道管片纵向螺栓施工期间断裂原因分析

超大直径盾构隧道施工期间螺栓断裂是复杂的力学过程。它受到盾构施工过程中诸多因素的影响。通过对螺栓受力状况的试验,并结合盾构推进过程中相关参数、盾尾同步注浆量及注浆压力、隧道沉降监测数据,详细分析了管片纵向螺栓断裂的原因,可供类似工程参考和借鉴。     

海相复合地层超大直径泥水加压平衡盾构施工关键技术

研究海相复合地层下超大直径盾构法隧道施工关键技术,成果可直接应用于珠海等地大直径盾构法隧道的建设,也可为国内其他类似地层的跨江海隧道起到示范作用。针对大直径泥水加压平衡盾构机穿越复合地层施工,介绍了先探测、预处理基岩,后盾构机穿越的整体思路,分析了超大直径隧道复合地层的准确探测和处理技术;结合地层超前预报、盾构刀盘及刀具、土仓防堵塞冲刷系统、排浆管路捕石器、泥水循环系统等针对性设计和施工方法,实现了泥水加压平衡盾构装备在复合地层中掘进的适应性,整体改善了盾构装备的施工效率。     

超大直径盾构穿越长江上软下硬地层刀具配置和优化研究与应用

随着国内公路、铁路、城市轨道交通的发展,超大直径盾构在水下隧道工程的应用越来越广泛,水下隧道盾构刀盘刀具的合理选型配置一直是施工的难点。文章以南京纬三路过江通道项目为例,介绍了盾构刀具前期设计理念,分析了刀具在高石英含量、上软下硬地层中非正常磨损的机理,通过对滚刀和主切削刀具型式的优化延长了刀具寿命,减少了水下带压换刀的次数,提高了刀具的适应性、耐久性,可为以后类似工程提供经验借鉴。     

超大直径海底隧道盾构选型研究

根据复杂地质条件下超大直径海底隧道盾构选型的特点,并结合某海底隧道的工程特点及地质条件,对影响盾构选型的各种主要因素进行了分析,对泥水平衡盾构和土压平衡盾构从各个方面进行了综合比选,最终选择了适合本工程的大直径复合泥水盾构.由于目前国内外大直径复合泥水盾构在复杂地质条件下的工程应用很少,文章回顾了国内外复合泥水盾构类似工程应用情况.通过调查研究表明,大直径泥水盾构的制造及在该海底隧道中的应用是可行的.     

上海崇明越江通道长江隧道工程综述（一）——长江隧道工程设计

介绍了上海长江隧桥（崇明越江通道）工程的建设背景、规模和上海长江隧道建设的自然条件;阐述了工程总体设计方案,以及超大直径盾构隧道管片结构、大深度高水压管片防水、长距离隧道通风系统和防灾体系等关键技术方案;描述了两台Ф15430泥水加压复合盾构机的性能特点;叙述了隧道总体施工方案和盾构隧道施工正面稳定、大直径隧道抗浮、长距离施工测量、内部结构同步施工、成淡交替土层环境条件下连接通道施工等长大越江隧道关键施工技术方案和风险预案措施。     

超大直径盾构隧道下穿铁路施工的离心机模型试验研究

盾构隧道近接下穿运营高速铁路施工会引起地基下沉、轨道不均匀沉降等病害,严重影响线路的正常运行,甚至会对铁路造成破坏。为研究超大直径盾构隧道动态掘进过程对地表城际铁路沉降影响,文章以武汉两湖超大直径盾构隧道斜下穿城际铁路项目为依托,通过土工离心机模型试验模拟了超大直径盾构隧道近接下穿城际铁路施工中盾构接近-下穿-驶离铁路的整个动态过程。研究结果表明:(1)盾构掘进对铁路路基的影响主要集中在下穿点前后各25 m范围,距下穿点25 m之外盾构掘进对铁路路基的影响很小;(2)盾构掘进过程中,下穿铁路前由盾构掘进引起的铁路路基沉降约占掘进全过程引起铁路路基总沉降的36%,下穿后约占64%,下穿后铁路路基沉降速率迅速增加,且大于下穿前;(3)以盾构掘进下穿过铁路15 m处为分界点,在此之前在盾构掘进方向左侧的路基沉降大于右侧的路基沉降,在此之后则相反,最终盾构掘进方向右侧的铁路路基沉降大于左侧。     

上海外滩通道超大直径土压平衡盾构施工技术

针对上海外滩通道圆隧道工程的特点及施工难点,介绍了通过采取隔离桩、土体改良以及控制盾构正面土压力等一系列有效的施工技术措施,使直径14．27m土压平衡盾构顺利下穿外滩万国建筑群及外白渡桥、轨道交通2号线、南京东路人行地道和北京东路人行地道等建（构）筑物,为今后超大直径土压盾构施工提供借鉴。     

武汉三阳路公铁合建超大直径盾构隧道设计方案研究

随着我国城市建设的迅速发展,公铁隧道合建方案逐渐成为高效利用地下空间资源的行之有效的途径。文章基于武汉三阳路越江隧道工程条件,从对规划和用地的影响、施工难度、施工组织等多方面进行了综合比较分析,推荐采用六车道公铁合建隧道方案,并对盾构隧道横断面布置、隧道结构等进行了计算分析;针对超大直径盾构越江隧道建设所遇到的装备制造、长距离掘进、小净距施工及近距离侧穿建筑物等技术难点进行了可行性论证。     

超大直径泥水平衡盾构下穿高压化工管线的参数控制技术研究

以上海虹梅南路隧道下穿金山—吴泾乙烯管线施工为例,介绍了超大直径泥水平衡盾构在下穿高危易爆石化管线过程中的推进参数设置原则和基本参数选取范围。通过对比工程中的施工地表沉降监测数据,验证了参数选取的可行性和合理性。     

中铁装备将设计制造超大直径盾构机

<正>2017年9月,中铁工程装备集团有限公司中标深圳市春风隧道工程超大直径盾构采购项目,中标金额达3亿多元。中标的泥水平衡盾构机直径达15.8 m,整机约4 300 t,长约140.0 m,是迄今我国自主设计制造的最大直径泥水盾构机。该盾构机集合了超高承压能力系统集成设计、常压换刀刀盘技术、伸     

武汉三阳路公铁合建长江隧道总体设计关键技术研究

武汉三阳路长江隧道是世界上首座城市道路与地铁合建的盾构隧道,具有超大直径、高水压、小间距、地质条件复杂、建设条件困难等特点,总体设计难度大。文章针对三阳路长江隧道公铁合建的工程实践,结合其工程建设环境条件、隧道施工安全与风险、两种不同交通方式本身的技术要求及在运营防灾救援方面的相互影响等因素,对隧道平面、纵断面、横断面、疏散救援等部分关键技术进行了分析研究,确定了合理的工程总体设计方案,可为类似工程提供参考。     

超大直径盾构穿越高危管线安全度判定方法及实测研究

文章推导了一种埋地管线安全程度判定方法的计算公式,分析了适用于超大直径盾构隧道穿越管线过程中的安全判定方法,并建立了管线应力状态与管线位置处的地表变形之间的联系。通过实测地表沉降数据,拟合管线挠曲线方程,再通过对挠曲线求微分得出管线曲率,进而求得管线的应力状态。并通过管线的实际应力状态与容许应力相比较,建立管线安全度评价指标。该安全度指标可以用于指导盾构隧道穿越管线施工中的参数控制。以上海某超大直径越江盾构隧道950~1 040环穿越高危管线的实测数据为依据,计算了盾构穿越管线过程中的管线安全度。研究表明,盾构穿越管线会造成隧道上方管线安全度的降低,受影响管线安全系数一般在5~15左右,但通过对盾构施工参数的控制,可以确保高危管线安全。     

超大直径复合式盾构施工技术挑战和展望

文章遵循"地质是基础、盾构是关键、人(技术和管理)是根本"的盾构工程技术决策理念,通过对超大直径盾构在花岗岩、灰岩、碎屑岩三大典型岩类为基础的复合地层中的勘察设计、盾构选型及配置、施工过程中存在的风险进行分析,提出了针对性的解决措施,阐述了超大直径复合式盾构施工技术现状和挑战,并对我国超大直径复合式盾构未来的发展进行了...     

超大直径泥水式盾构施工地层变形规律研究

文章以南京市纬三路过江通道大直径双线盾构(φ14.5 m)工程为背景,结合现场监测数据,对超大直径泥水式盾构在砂、砂卵石地层中掘进引起的地表变形过程和分布规律进行分析。研究结果表明:盾构隧道地表纵向变形分为四个不同阶段,分别为隆起、快速沉降、缓慢沉降和最后稳定阶段;单线隧道施工地表变形可用Peck公式描述,拟合得到Vl值平均为1.856%,K值平均为0.423,整体呈现单峰状;双线隧道施工地表变形呈不对称双峰状,这是因为后建隧道的施工增加了地表最大沉降值以及沉降槽宽度,进而改变了沉降槽的形状;双线隧道施工地表变形可用双Peck公式进行描述,K值与隧道数量、施工历史情况无明显关联,Vl值与施工方法、质量控制及双线隧道施工顺序有关。研究结果可为类似工程提供指导及参考。