盾构隧道内部双层结构快速化施工方法技术研究

随着盾构隧道直径的增加,双层车道结构在大直径盾构隧道设计中得到了广泛的应用.传统盾构隧道内部结构设计采用现浇混凝土结构.由于空间狭小,施工组织困难,施工速度慢.通过对现有隧道快速化施工方法的研究,提出了采用预制化结构设计加快盾构隧道内部结构施工速度的设计技术.结合南京市纬三路过江通道工程盾构隧道双层行车道结构设计,通过对上层车道结构预制化方法的研究,首次提出“预制车道板+梁板节点后浇”和“预制车道板+支座”两类上层行车道预制结构方案,并对预制车道板预制宽度、拼接做法等设计要素进行了对比分析.施工分析表明预制结构速度在施工速度、施工组织灵活性等方面均优于现浇结构施工.     

盾构隧道预制双层车道结构体系特点与设计

目前盾构隧道内部结构施工基本属于半预制化阶段,许多构件仍采用现浇形式。建设效率低,能耗高,施工慢,产生较多建筑垃圾、对环境污染大,同时局限于盾构隧道有限的施工空间及现场工人的素质,施工质量难以保证。为了实现快速施工、绿色施工,盾构隧道内部结构走向预制化、工业化的道路。通过对比现浇结构受力模型及特点,分析各种盾构隧道预制双层车道结构体系的受力特征及特点。     

盾构隧道预制内部结构与管片连接研究

上海诸光路隧道内部双车道结构采用全预制装配式框架结构体系,将内部结构的上、下层车道板、纵梁、立柱等主要受力构件均进行预制。对于预制装配式结构体系来说,其与管片的连接节点至关重要,节点不仅要受力可靠、便于施工,还要在地震作用下保持其完整性。针对所采用的预制内部结构与管片连接方式,通过实验研究分析了节点的受力性能,为在盾构隧道内实现全预制化双层车道结构提供技术支撑。     

盾构隧道双层车道结构与管片不同连接形式的受力分析

随着社会经济和城市化进程的加快,建筑结构工业化程度逐渐提高,预制装配技术在城市隧道建设领域逐渐发挥出重要作用。然而如何优化结构受力体系及节点构造、满足抗震及防水要求、提高预制装配水平仍然是城市隧道预制装配技术中的关键问题。结合上海诸光路通道新建工程,分析四种上层车道板与预制管片连接方式下的管片-内部结构体系受力特征,并结合接点构造措施,对比分析四种预制车道板与管片连接方式的优缺点,为盾构隧道双层车道结构选型提供技术支持。     

钱江隧道盾构段内部结构设计

钱江隧道是高速公路项目——钱江通道及接线工程的过江隧道段,是整个工程的关键性控制工程.根据钱江隧道的净空断面、建筑界限及横断面布置,主要内部结构为行车道板、路面、烟道板、泵房、疏散滑梯、救援楼梯、防撞侧墙.通过对内部结构的合理布置及设计,钱江隧道的盾构段满足了隧道的总体工期需要,解决了同步施工的难题,取得了较好的技术及...     

盾构隧道内部双层预制结构梁-柱节点连接技术研究

以诸光路盾构隧道工程为依托，进行了预制结构梁-柱节点的试验研究。试验结果表明，采用超高性能混凝土UHPC作为后浇材料，梁端钢筋可以采用只搭接不焊接的形式，既保证了连接接头强度和刚度，又提高了施工效率和施工质量，为隧道内部结构的预制拼装设计、快速化施工提供了参考。     

扬州瘦西湖盾构隧道工程施工关键技术

扬州下穿瘦西湖盾构段采用直径为14.93 m的泥水盾构施工,成功穿越1 275 m硬塑膨胀性黏土地层,有效解决盾构刀盘结泥饼、泥水舱及管道易堆积堵塞、刀盘扭矩大、盾构推进速度慢、泥水分离困难等一系列施工难题,是我国迄今为止在膨胀土地区进行的最大直径的泥水盾构施工工程。从扬州瘦西湖隧道的工程重难点出发,结合现场具体情况,系统总结隧道盾构施工中的全断面黏土地层高效环流及出渣技术、膨胀土地层盾构适应性改造技术、硬塑黏性土地层的盾构施工技术与开挖面稳定性控制技术,0.42 MPa高压气环境下动火焊接技术、小半径曲线精准接收技术和双层大直径隧道内部结构快速施工技术等,对我国膨胀性黏土地区大直径泥水盾构技术的发展具有重要的参考意义。     

双层内部结构隧道与盾构管片连接形式的数值研究

以"板-梁-柱"双层隧道内部结构体系为例,通过数值模拟的手段研究了双层车行结构与盾构管片连接形式,其中包括:固接、铰接、链杆连接、无连接4种连接方式。研究结果表明,4种连接形式的抗震性能差异较小,链杆连接形式较无连接形式内力小,同时满足强度与变形要求。     

单双线盾构隧道下穿对油罐群变形影响的数值分析

随着城市建设的不断推进,城市建（构）筑物日渐密集,新建盾构隧道不可避免地会下穿既有建（构）筑物。分析盾构穿越对周边结构在全寿命周期内的影响,对既有结构物的维护极为重要。基于此,本文采用三维有限元方法分析某越江盾构隧道穿越工程地面油罐群变形的影响,重点研究施工期隧道穿越、运营期隧道内发生火灾及地震工况下地面油罐群的沉降情况,并对比分析采用单管双层盾构与双管单层盾构隧道建设方案造成的影响。研究结果表明： 施工期盾构顶推时,双管盾构造成的地层扰动大且范围广,故双管方案导致的地表油罐群沉降及倾斜率大于单管方案;当油罐群下方范围隧道发生火灾时,双管盾构同时发生火灾对油罐群的变形影响大于单管盾构发生火灾时带来的影响,而双管盾构中某一条隧道发生火灾对油罐群的影响介于以上二者之间;地震作用下,建设单管隧道与双管隧道后地面油罐的地震响应相对于未建隧道时的地震响应差异不大。     

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。     

盾构隧道下穿国铁站区工程安全性分析

以天津地铁3号线盾构隧道下穿国铁天津站工程为依托,采用荷载-结构模型,验算盾构隧道受力及校核管片配筋及采用地层-结构模型三维数值模拟盾构穿越天津站南北广场联络通道、雨棚基础的地层及结构变形,分析预测盾构隧道施工对既有铁路设施的影响,评估工程安全性,并对施工中采用的工程措施及对策提出建议,保证了既有铁路运营及结构安全。     

狮子洋隧道盾构施工危险源分析及对策

以广深港铁路客运专线狮子洋隧道盾构工程为依托,通过对狮子洋隧道盾构施工中的重大危险源:带压进仓、常压进仓、泥水系统、盾尾密封等进行分析,制定了针对性的应急措施和安全控制要点,施工中有效规避了重伤以上安全责任事故的发生,细化并规范了特长水下盾构隧道施工防灾、救灾管理,以期为类似工程特别是大直径水下盾构工程施工提供参考。     

矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道施工技术

郑州市地铁2号线左线隧道与1、2号线联络线隧道交叉段合建,为解决其周边环境复杂及施工工期紧张的问题,在部分合建段采用矿山法扩挖盾构隧道修建大断面区间隧道的技术,即小直径盾构先通过扩挖段,并使用全环特殊钢管片拼装隧道,然后结合矿山法,采用中立柱+临时仰拱的台阶法施工工序,反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道。工程实践表明,采用该技术节约3个月工期,并将地面沉降控制在25.1 mm以内,取得了较好的应用效果,可为类似工程提供参考。     

超大直径盾构隧道标准化设计研究

在超大直径盾构隧道的设计中,不同地区、不同设计院,通常采用各自的标准和技术指标,导致盾构机、钢模、同步施工设备不能通用,从而需重新采购盾构机、钢模等施工设备,造成不必要的浪费。为了减少浪费,提高经济效益,开展超大直径盾构隧道标准化设计的研究非常必要。鉴于此,基于国内外有关超大直径盾构隧道工程案例的统计数据,从管片环宽、厚度、连接方式、楔形量及内部结构等方面,对该种隧道标准化设计进行了分析。     

地铁盾构隧道弯矩和变形控制值研究

为评估紧邻基坑施工对地铁盾构隧道结构安全和运营安全的影响,需确定盾构隧道结构的弯矩和变形控制值。以广州地铁一号线黄沙车站地铁上盖基坑工程为背景,首先,根据盾构管片尺寸、配筋和接头螺栓情况,计算盾构隧道管片的弯矩控制值,评估依托工程盾构隧道结构的应力水平;其次,通过等效轴向刚度模型理论和简易接缝张开量计算方法,分析盾构隧道纵向变形曲率与管片环缝接头张开量的关系;然后,结合地铁盾构隧道保护经验和管片环模型试验结果,提出盾构隧道变形的控制值;最后,通过依托工程地铁盾构隧道结构的三维变形实测数据分析,评估目前盾构隧道结构的安全现状,并对隧道变形的监测工作提出建议。研究成果可为今后类似工程地铁盾构隧道的安全保护提供指导。     

上海轨道交通11号线南段地铁隧道中隔墙施工技术

上海轨道交通11号线南段工程在国内首次采用1158 m泥水平衡盾构施工,并运用钢筋混凝土墙板结构分隔单圆空间,形成单管双线地铁隧道。结合施工进度要求和现场环境条件,首创特制机械拼装预制中隔墙技术,可大幅度提高施工效率和工程质量。文章就中隔墙施工关键技术（如预制件吊装施工技术、预制中隔墙安装临时支撑技术、预制件顶部传力杆安装技术）进行阐述。     

大直径盾构隧道精益施工理论应用

盾构隧道精益施工是精益思想在大型盾构隧道建设中的应用,是结合隧道施工特点的理论创新。针对大直径盾构工法,引入起源于汽车制造业的精益思想,提出盾构隧道精益施工体系,并结合钱江隧道工程,从理论和实践2方面对盾构隧道精益施工体系进行详细的阐述。通过分析盾构隧道精益施工的5S现场管理、盾构隧道精益施工标准化、精益运输模式以及PDCA循环,提出了全新的盾构隧道施工理念,并在实际工程中证明了其适用性和有效性。     

先导管盾构隧道——水下隧道构筑新方法的构想

为进一步提高隧道防水的可靠性,特别是针对超大水深和沿线地质条件变化较大情况下建设水下隧道的需要,对现有的沉管隧道和盾构隧道结构及施工技术进行对比分析,采取提炼基本技术元素加以创新组合的方法,提出全新的先导管盾构隧道构想及其施工方法和施工用水盾构。以在水底铺设的管道作为先导管和防水结构,在管道内推进盾构进行排水,创造干施工条件进行隧道管片拼装;然后压力注浆填充间隙,使先导管和隧道管片形成整体,构成隧道主体结构。这种隧道的构筑方法和专利技术对地质条件要求低,能适应较大的水头压力,且具有较好的防水可靠性,同时顺应建筑工程产业化的技术发展趋势,为提高建筑装配化率和构件标准化水平提供了空间,有望在不久的将来成为新的主流技术。经济指标对比分析结果表明:1)先导管盾构隧道防水结构费用占比增加; 2)相较盾构隧道,盾构推进挖土费用大幅减少; 3)相较沉管隧道,主体钢筋混凝土费用和主体结构总费用均大幅减少,具有一定的经济优势。     

盾构隧道结构计算分析方法研究

为了应对盾构隧道因复杂赋存环境、多元结构形式及使用功能所面临的计算模型精细化、荷载取值合理化、计算模型精准化等高要求,通过调研盾构隧道结构分析方法的发展现状,综述了当前盾构隧道结构计算分析中荷载计算方法,并结合近10年来笔者所开展的相关研究工作对盾构隧道静、动力分析方法与计算模型进行了汇总和梳理。在盾构隧道荷载取值方面,阐述了深层空间水土荷载作用机理、施工阶段流固耦合效应以及岩质地层地震荷载合理取值等方面的问题及进展;在结构分析理论及模型方面,重点论述了盾构隧道整体化分析方法的内涵及思路、盾构隧道复杂接缝面力学行为、基于接头非线性抗弯刚度计算的结构分析方法以及结构整体受力特征及破坏模式的试验与实测手段验证三方面取得的成果;综述了以地层-结构组合体系反应位移法和纵向广义反应位移法为代表的盾构隧道横、纵向抗震分析方面的研究成果,并对盾构隧道结构分析中考虑耐久性因素的研究现状做了介绍。最后,针对大深度、高水压、特殊环境等盾构隧道工程的建设形势,展望了盾构隧道结构分析方法的发展趋势。     

南京地铁过江隧道总体设计与施工

以南京地铁3、10号线过长江隧道为背景,针对其距离长、风险高、施工难度大等特点,在国内地铁行业首次提出采用单洞双线大直径盾构隧道的断面形式。分别从设计与施工难点及采取的措施出发,通过工程类比、仿真计算、现场试验等研究手段,确立了11.2 m外径的单管双线三层内部结构的地铁过江大直径盾构隧道横断面,解决了地铁大直径盾构隧道衬砌环分块形式,提出了利用隧道顶部富裕空间的纵向通风模式。实践证明,在直径为10～12 m类大直径盾构隧道的常压换刀的应用中是可行的、安全的。研究成果可为城市大断面越江地铁盾构隧道工程提供借鉴。