全断面竖井掘进机研制及关键系统试验

传统矿山法竖井施工面临着涌水、地热和地应力等危险性问题,钻井法对地层的适应性较差,沉井法受开挖深度的限制。为解决竖井施工效率低、环境恶劣、安全性低和机械化程度低等问题,结合隧道掘进机技术及矿山法竖井施工工艺,研发设计一种集开挖、出渣和支护平行作业的全断面竖井掘进机。根据目前竖井施工的支护方式,取消后配套改用吊盘结构,采用多地层同步清渣的破岩系统、多机构联合排渣技术、环形支撑推进系统、专用导向系统和设备远程控制系统等多项创新性设计。该研制成果已在厂区基坑内完成关键系统的功能试验,可实现掘进、出渣同步作业,试验成井井壁质量较好,为竖井全断面施工提供了一种可靠的工法,有助于竖井施工的机械化发展。     

漏碴孔在山岭地区竖井施工中的运用

为解决山岭地区竖井施工中快速出碴问题,对重庆地铁6号线支线竖井施工中大量采用漏碴孔出碴的情况进行分析。得出以下结论： 1）当竖井深度较深、断面较大、底部有施工通道与外界相连时,采用漏碴孔出碴,可以显著提高施工速度、节约成本;2)施工过程证明,漏碴孔采用旋挖钻机的方式成孔,具有快速安全且适用性广泛的特点。     

上排渣型全断面竖井掘进机凿井工艺及工业试验

为解决传统钻爆法和钻井法在大深度和盲竖井施工中的局限和不足，研究并提出上排渣型全断面竖井掘进机机械化凿井工艺，即采用全断面钻进、机械式上排渣，实现一次性成井。首先，介绍上排渣型全断面竖井掘进机的设计理念，并对整机的开挖系统、出渣系统、支护系统、导向系统以及纠偏系统的工作原理和整机的具体性能参数进行介绍； 然后，针对竖井掘进机施工应用时的始发井修建要求、设备组装顺序、调试步骤、井身段施工的具体工艺流程、拆机顺序等各工序的施工技术要点进行详细说明，并进一步总结上排渣型全断面竖井掘进机的工法优势及应用前景； 最后，基于上排渣型全断面竖井掘进机在宁海抽水蓄能电站竖井施工中的工业试验，分析竖井掘进机的施工进度并阐述竖井掘进机穿越不良地层中的应对措施。     

地铁隧道施工竖井降水开挖引起的地表沉降分析

为评估城市地铁隧道竖井施工产生的地表沉降,结合深圳地铁5号线某暗挖区间竖井施工,采用有限元和流固耦合方法对该竖井的降水及开挖施工进行三维数值模拟分析,得到竖井降水和开挖引起地表沉降的变化和分布。根据地表沉降计算结果可得到如下结论:1)竖井单纯进行开挖而不降水引起的地表沉降远小于开挖和降水耦合作用引起的总沉降;2)距竖井越近,开挖引起的沉降占总沉降比例越大;距竖井越远,降水引起的沉降占总沉降的比例越大;3)在地表最大沉降处降水产生的沉降占到了总沉降的65%。     

深埋地铁车站通风井漏渣法施工过程分析

为了了解在建重庆市轨道交通10号线红土地车站通风井施工过程中围岩受力和位移变化情况,利用Midas-GTS(NX)建立超深地铁车站通风结构-风井和通风道交叉段三维有限元计算模型,分析风井漏渣法施工对风井和通风道交叉段围岩稳定性的影响。分析结果表明,漏渣竖井的开挖对交叉段隧道围岩的位移和支护结构的应力有较大影响,施工过程中应加强监测,避免拱脚和拱肩出现挤压破坏以及隧底出现拉裂破坏。     

明挖隧道施工期间下方共线地铁盾构区间上浮控制技术——以深圳市桂庙路快速化改造工程为例

深圳市桂庙路快速化改造工程与下卧深圳地铁11号线平面共线长达3 km。为解决上方基坑开挖过程中引起的下方既有地铁运营盾构区间上浮变形问题,在施工期对下卧盾构区间隧道进行长期自动化监测的基础上,结合数值分析计算,确定下卧地铁盾构区间产生上浮变形的原因。在对比分析开挖工况、地质条件、结构施工和开挖范围及长度等因素对盾构隧道上浮变形影响规律的基础上,结合项目施工上浮控制经验,提出三重高压旋喷桩和三轴搅拌桩地层加固、调整结构施工工序并采用分幅施工方案、提前施作竖井+抗浮板+抗拔桩等地铁盾构区间上浮变形控制措施。现场实践表明,竖井+抗浮板+抗拔桩措施对地铁上浮控制十分有效,能够确保基坑施工期间下卧地铁的运营安全。     

沈阳地铁暗挖区间竖井及横通道穿越建筑及生活垃圾填埋层综合施工技术

沈阳地铁九号线某暗挖区间竖井及横通道穿越含建筑及生活垃圾的填埋层,该地层组成物质来源复杂,结构疏松,施工沉降难以控制,风险较大。为了保证施工安全,进行了补充勘察,确定了填埋层的组成成分,并提高了风险等级,进行专项设计与施工。通过分析竖井沉降原因,比选了竖井内外注浆加固措施,实施了透水井法层间滞水处理措施,完成了竖井封底;针对横通道风险特征,采取洞内深孔注浆加固、降低拱顶标高、施作临时管道内衬和洞内长短导管结合等措施,实现了横通道封端;同时,凭借监控量测、气体检测等科学手段信息化指导施工,成功解决了沉降难题,化解了工程风险。结合开挖实践以及周边道路、管线、建（构）筑物影响情况,验证了该综合技术的可行性。     

特长公路隧道斜井、竖井设计技术与经验

为解决特长公路隧道斜井、竖井设计中方案比选多、工作繁琐及技术要求高的难题,结合龙潭隧道、大坪山隧道、乌池坝隧道斜井和竖井设计实践,总结和研究斜井、竖井的布置,斜井、竖井方案的比选,斜井倾角与提升方案的选择,斜井与联络风道相交设计及竖井施工方案等关键技术。主要得出如下结论:1)斜井、竖井的布置应利用地形、地质条件,灵活设计;2)斜井、竖井方案比选需改变"竖井通风阻力小,优于斜井"的惯性思维;3)不应仅考虑施工便利而选择缓坡斜井,增加建设成本和运营通风费用;4)斜井与联络风道相交宜采用分岔布置式,虽结构复杂,但风流顺畅;5)反井法具有降低劳动强度和施工成本,提高机械化施工水平的优点。     

地铁竖井设计方案研究

探讨地铁区间隧道组合竖井的设计方案,通过对组合竖井和传统单竖井方案的比较,指出组合竖井方案不仅可减少竖井工程数量、缩短建井周期、降低建井成本、提高经济效益,而且符合国家关于地下空间设计及施工的相关安全法规的规定。结合这种思路,给出一座出碴、进料主井、一座专用逃生副井和一座提供通风、供电、供水等设施的服务副井的设计方案。     

大瑞铁路高黎贡山隧道施工挑战与对策

为解决高黎贡山隧道在施工中遇到的斜井软岩变形、竖井井筒防治水、TBM穿越不良地质卡机等难题,通过对存在问题进行理论分析、现场试验、方案优化、阶段总结,提出解决方案与关键施工技术,现场实践结果表明:1)斜井软岩变形采用"早成环、快封闭"、合理设置开挖轮廓线曲率、加强支护的综合防变形技术,达到初期支护不破坏、不拆换的目的;2)采取"有掘必探、以堵为主、堵排结合"的治水原则和地表深孔S型深孔预注浆关键技术,能够大大降低富水软弱花岗岩竖井建井淹井风险;3)通过采用小导洞工法能使敞开式TBM快速安全通过糜棱化花岗岩不良地层,充分发挥TBM的快速高效施工性能。     

垂直皮带机用于地铁TBM施工的可行性探讨

近年来我国在岩石地层的地铁隧道施工需求越来越大,在青岛地铁双护盾TBM施工过程中,龙门吊垂直出渣方式严重制约了TBM施工速度。虽然龙门吊用于地铁土压平衡盾构施工渣土垂直提升,技术成熟且应用广泛,但在岩石掘进机施工中的应用效果不佳,因此有必要进行探索和变革,采用更加适用的方法以充分发挥TBM快速施工的优势。分析龙门吊垂直提升石渣对双护盾TBM施工效率的影响,调研相关行业的物料垂直提升方法,从技术、经济和工期3方面分析龙门吊与垂直皮带机出渣的差异。在城市地铁双护盾及开敞式TBM施工中,垂直皮带机出渣技术具有运输效率高、不占用TBM掘进时间、故障率和综合成本低的优势,可为充分发挥TBM掘进效率提供良好保障,具有很大的市场推广价值。     

米仓山隧道深大竖井建井新法

为解决目前公路行业面临的大直径竖井建设缺乏相关规范支撑和竖井主要采用复合式衬砌及单行掘砌作业带来的工序复杂、建井速度慢、缺乏相应施工机械配套和安全性较差等难题,通过吸收煤矿深大竖井主流支护与掘砌技术,结合公路运营情况考虑送风井与排风井分设或通过中隔墙合设的布置方式,在公路行业现有支护与掘砌技术的基础上,对米仓山隧道通风竖井进行多方案研究,最终选定单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混合作业单井布置方案,并采用该方案安全快速地建成净直径9 m、深431.8 m的深大竖井。工程实践表明： 1)在同等通风面积下双井工程量要小于单井工程量,但由于其配套施工设备造价高,单井造价要低于双井造价; 2)单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混合作业方式在进度和施工安全等方面优于复合式衬砌及掘砌单行作业方式,可作为公路深大竖井建井新方法。研究结果可为今后深大竖井的修建提供技术支撑和为规范的修订积累经验。     

北京地铁区间隧道马头门工程综合施工技术

地铁隧道马头门既是隧道结构的薄弱环节,也是工程施工过程中结构受力转换的关键环节。在马头门施工过程中应采取有效措施,避免开设马头门时出现拱顶坍塌等工程事故。通过总结北京地铁区间隧道马头门工程施工经验,分析了工程地质及水文条件、周边环境、施工竖井设置位置等因素对地铁区间隧道马头门工程施工风险的影响,系统地总结了降低马头门工程风险的综合施工技术措施。     

双臂暗挖台车在土质地铁隧道施工适用性探讨

浅埋暗挖法土质地铁隧道施工机械化程度不高。结合暗挖台车在西安地铁5号线15标黄土地层区间隧道的首次应用,介绍暗挖台车的设备构成和施工工艺流程。对传统人工开挖和暗挖台车开挖的施工工效、安全性、能源消耗、围岩变形控制和作业环境改善等方面进行对比分析,根据实际应用情况分析暗挖台车对水文地质、施工断面、施工工法、吊装下井及巷道直角转弯的适用性,并提出在出渣系统、挖掘臂铲斗、铣刨头、暗挖台车遥控器、自动收缩线盘、台车灵活性等方面的改进提升建议。     

狭窄空间土压平衡盾构分体始发施工技术——以新加坡地铁C715项目盾构隧道为例

新加坡地铁C715项目盾构隧道工程始发竖井空间狭小，采用常规分体始发工艺存在掘进效率低、管线消耗量大、设备运行效果差等工程难题。通过改造8号后配套台车、出渣设备及管片转运小车，重组地面后配套台车，增设PLC中继柜，提出一种在长度仅22 m竖井中的盾构分体始发施工技术，可节约大量电缆管线，有效提高掘进效率，顺利完成管片转运及拼装，并解决长距离连接管线造成油脂堵管及线路信号传输不稳定等问题，实现更加安全、高效、经济的盾构分体始发。     

地铁车站施工竖井开辟多个工作面工序设计

为缓解地面空间紧张和控制投资,尽可能减少暗挖地铁车站施工竖井的设置,并利用已有竖井开辟更多的工作面,使得各工序统筹合理、稳步推进。以北京地铁10号线某站施工竖井为切入点,突破传统意义上的竖井在单向开设工作面的结构型式,在1个竖井上开辟多个工作面,优化工序设计,使开挖和受力转换相对合理。在没有增加投资的情况下,确保了竖井和风道的施工进度,保证了周围既有建、构筑物的安全。     

宝兰客专渭河隧道1号竖井设计

宝兰客专渭河隧道全长10016 km,设置3竖井2斜井辅助施工,1号竖井深544 m,开挖断面230 m2,属于深大竖井,地层上软下硬,选择安全合理的结构型式及施工方法意义重大。结合实际地质情况及受力分析,采用钻孔咬合桩加喷锚支护的联合支护型式,逆作法施工,并设置内衬墙,保证了竖井施工安全;竖井回填加设钢筋混凝土隔板,确保正洞隧道结构受力安全。