新型智能衬砌台车施工自动控制系统研究与应用

为减少隧道二次衬砌空洞、裂缝、掉块等病害，解决普通衬砌台车在隧道衬砌施工中存在的搭接部位易损坏、浇筑量状况不能有效监控、拱顶不能有效振捣等问题，结合新型智能衬砌台车功能设计方案和传统施工工艺，基于引进信息化、智能化设计理念，研发出一套集成台车浇筑状况、台车布料系统、振捣系统、顶部压力监测、搭接监测系统、液压系统、侧部压力监测、行走控制系统、衬砌数据报表等功能的新型智能台车施工自动控制系统，并应用在张吉怀铁路1标吉首隧道。结果表明： 该系统可实现衬砌施工自动化、信息化和智能化，极大提高衬砌施工自动化水平，降低工人劳动强度，有效减少衬砌背后空洞，提高衬砌施工质量。     

小净距地铁盾构重叠隧道施工影响的三维有限元分析

深圳地铁三号线红岭中路站—老街站—晒布路站区间盾构隧道上下完全重叠1 045 m。为了研究重叠地铁盾构隧道施工影响规律,采用ANSYS三维有限元分析软件,模拟围岩、支护结构及开挖过程进行了计算模拟分析,论证了盾构重叠隧道"先下后上"的施工顺序的可行性,其结果可供设计及施工参考。     

地铁区间重叠隧道近接施工数值分析

城市隧道建设中,由交叉重叠的隧道施工引起对周围环境的多次干扰通常是不可避免的,这将对地面结构和既有地下工程产生负面影响。如何控制盾构隧道施工引起的沉降和隧道变形,确保隧道及邻近建筑物的安全,是设计和施工过程中必须考虑的问题。对此,依托某地铁隧道工程,运用有限差分软件FLAC3D模拟先下洞后上洞的开挖施工条件,计算上下洞盾构掘进引起的地表沉降、既有隧道连续墙侧移和下洞隧道断面收敛,分析总结了重叠隧道下穿既有隧道引起周围环境变形的规律。     

新建隧道近距离上跨既有隧道方案分析与研究

本文通过新建隧道近距离上跨既有铁路隧道具体工程实践,分析了沿线既有建(构)筑物外部控制因素、工程地质及既有隧道支护结构等限制条件,提出了明挖隧道、暗挖隧道及明挖路基路堑等3种不同上跨方案。文章对明、暗挖隧道施工方案进行了数值模拟研究,通过对上下隧道重叠断面处铁路隧道拱顶随施工步变形曲线、铁路隧道变形曲率半径、不同施工步时铁路隧道纵向拱顶变形曲线等3方面的综合比较,并考虑该工程的环境保护要求、施工风险、工程造价及工期要求等具体情况,推荐采用更为合理可行的明挖隧道方案。     

穿越紧邻隧道时盾构开挖面稳定性分析

当盾构近距离穿越邻近隧道时,由于存在既有隧道的刚度约束,隧道周围土体的破坏模式会受到既有隧道影响。考虑盾构近距离穿越紧邻已有隧道的特殊施工形式,构建三维弹塑性有限元计算模型,分析盾构处于不同位置时其开挖面失稳破坏形态、开挖面支护压力与盾构掘进位移之间的关系以及隧道上方地表沉降规律;基于极限平衡法,推导盾构近距离穿越紧邻隧道时开挖面极限支护压力变化模式,并对相关参数的敏感性进行验证讨论。研究结果表明:既有隧道的存在使得破坏区域受到抑制,沿开挖方向两滑动面不对称,靠近既有隧道的滑动面张开角比另一滑动面张开角小;随着楔形体倾斜角增大,相同内摩擦角条件下的开挖面支护压力不断增大,同时由于盾构掘进产生的土拱效应和盾构开挖面上方既有隧道的刚度约束,随着内摩擦角的不断增大,开挖面支护压力呈先增大后逐渐减小的抛物线形变化;相同参数条件下,盾构在黏性土层中掘进时,由于黏性土层中产生的土拱效应较弱,所需提供开挖面稳定的支护压力略大,开挖面支护压力较盾构在砂性土层中掘进时略大,随着埋深比的增加,维持盾构开挖面稳定的极限支护压力逐渐增大,且随着内摩擦角的增大,开挖面极限支护压力相应增大。研究成果可为类似盾构隧道工程建设提供一定的理论参考。     

铁路隧道二次衬砌施工新方法及衬砌台车方案设计

为解决传统拱部二次衬砌施工存在的衬砌表面蜂窝麻面、裂缝,拱顶空洞及掉块等问题,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,介绍隧道拱部拼装式二次衬砌施工方法及对应的施工台车设计方案。同时,对台车侧边墙浇筑纵向封堵方案进行比选,最终形成了适用于3类不同衬砌结构的模板台车设计方案。方案中3种台车主体结构相通,共用支撑系统、液压系统、行走系统、边模及其他附属系统,可实现低成本改装。理论研究揭示:采用拼装式新方法后,与原二次衬砌整体式浇筑有关的拱部缺陷迅速减少,可减少行车安全隐患,节省混凝土浇筑时间,提高混凝土衬砌施工效率。     

富水软弱地层中麻花型盾构隧道群施工关键技术

为解决富水软弱地层中上下重叠、麻花交叉型盾构隧道群施工的关键技术难题,根据工程地质条件、周边工作环境和4条隧道空间位置关系进行理论分析,确定隧道群最优施工顺序,并通过信息化监测手段进行验证控制。通过控制施工时间,采用自行式智能支撑台车,注浆加固技术等措施确保了重叠、交叉段隧道施工安全;采用注浆预加固和克泥效技术保证了周边建筑物的安全。上下重叠、麻花交叉型隧道群施工技术对于类似空间交叠、始发/接收风险较大隧道、近距离下穿重要建构筑隧道的施工有较强的指导和借鉴意义。     

紧邻地铁隧道深基坑支护技术及监测分析

为确保既有轨道交通线路的正常运营,必须严格控制轨道交通线路周围施工对运营线路的影响。以广州市某运营地铁隧道侧方深基坑工程为背景,对深基坑紧邻地铁隧道侧的支护设计、施工方案及地铁隧道变形监测结果进行分析总结。主要得出以下结论： 1）需严格控制紧邻地铁隧道侧深基坑的施工,选择合理的基坑支护设计和施工方案对地铁隧道的结构安全至关重要; 2）紧邻地铁隧道侧分段施工,部分区段采用双排桩加直撑的支护形式,在提高支护刚度的同时方便基坑开挖,且施工时预留土台,可有效控制双排桩的变形,降低对地铁隧道的影响; 3）通过变形监测分析,地铁隧道变形满足规范要求,同时能确保基坑的安全。     

仰拱台车施工技术在大伙房输水工程TBM2标的研究与应用

为解决辽宁省大伙房水库输水一期工程二次衬砌施工进度与TBM快速掘进相匹配这一问题,降低TBM工厂化作业施工成本,通过对TBM施工配套仰拱台车施工方案与仰拱预制块施工方案的对比论证,最终选择了与传统施工工艺所不同的仰拱台车施工方法,确定了现浇仰拱施工组织形式及施工工艺的研究、仰拱模板台车及其它配套机具的研发、洞内施工运输组织的优化以及现浇仰拱混凝土施工质量控制等关键性问题。仰拱台车制造成功后,通过试验段的检验,先后解决了仰拱台车及配套机械的流水线作业、台车整体上浮、长距离单线运输、冬季混凝土施工质量控制及渗漏水段衬砌施工质量控制等问题,实现了TBM开挖仰拱衬砌施工的高效快速、降低了TBM工厂化作业的施工成本。     

郑万高铁隧道大型机械化施工支护优化

为解决郑万高铁大断面隧道建造过程中初期支护、二次衬砌、超前支护等支护结构安全储备较大、支护不经济的问题,以郑万高铁湖北段大断面隧道工程为依托,基于通用设计图A开展支护结构应力应变现场测试,对测试数据进行分析,并据此提出支护参数优化方案。采用现场实测和荷载-结构有限元方法对优化方案进行检算,最终确定优化设计图B,并进行现场应用。结果表明： 支护结构整体处于安全状态,优化方案合理可行。该支护优化方案不仅可以有效保证大断面隧道的安全性和稳定性,而且能降低成本,提高材料利用率,减少现场作业人员的劳动量。     

凿岩台车采用长短眼配套控制隧道超挖技术

为有效降低施工成本，减小钻爆法隧道超挖量，提高钻爆施工技术及改进施工工艺，通过研究凿岩台车作业模式，分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时，由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等，钻凿周边眼时外插角不易控制，产生的隧道超挖往往较大。结合工程实践，通过对比凿岩台车在初期支护紧跟掌子面及不紧跟掌子面等不同施工工况下长短孔配套施工产生的超挖量，得出在保证施工安全的前提下，保留一定长度的隧道不进行初期支护施工钻孔，并采用长短孔配套钻孔爆破技术，可有效控制凿岩台车钻爆时隧道的超挖量。研究结果表明： 采用长短孔配套钻孔时，Ⅱ、Ⅲ级围岩，Ⅳ级围岩，Ⅴ级围岩相比类似条件只采用长眼时的最大超挖量分别减少约12、19.5、21.5 cm。     

小间距长距离上下重叠盾构隧道施工关键技术

针对重叠隧道小间距、长距离的特点,根据三维数值模拟分析结论提出“先下后上”的总体施工原则,重点阐述盾构掘进控制、夹层土注浆加固和洞内临时支撑台车隧道加固等关键措施,通过监测结果有效验证了其成功,可为今后的重叠隧道设计、施工管理提供经验借鉴。     

蒙华铁路确保隧道施工质量安全关键措施

蒙华铁路隧道沿线穿越多种不良地质,工程施工难度大、风险高,控制性工程多。在总结和借鉴国内外铁路隧道修建技术的基础上,开展系列实践和创新:针对软弱围岩确立快挖快支快封闭成环的施工原则,取消CD法、CRD法等复杂工法,优先选用全断面法,其次选用台阶法;强化初期支护结构实体质量,推行初期支护格栅钢架紧跟掌子面和初期支护仰拱及时封闭成环紧跟下台阶的"两紧跟"措施;优化超前预报,把监控量测纳入工序管理,建立信息化平台,严格监控量测;依托科研试验,优化系统锚杆、钢架和二次衬砌等支护参数,保证结构稳定;推行机械作业,全面使用湿喷机械手、自行式仰拱长栈桥,研发应用马蹄形盾构,开展黄土隧道预切槽技术研究,改造二次衬砌台车等工装设备,确保工程质量;据实及时变更,合理工程造价,提高合同及投资管理效果。蒙华铁路通过多方面的探索和创新,有效解决隧道建设中一些突出的质量安全问题,保证隧道施工质量和施工安全。     

老龙山黄土隧道支护结构设计浅析

结合在建工程太佳高速公路老龙山隧道施工情况,通过对黄土隧道支护结构的分析,提出了锚杆在黄土隧道中的功效、钢支撑与格栅的用途、超前支护在黄土隧道中的注浆效果、仰拱地表加固对湿陷性黄土隧道的必要性,经济、有效地解决了施工中出现的沉降与变形问题,分析结果为支护系统的优化提供依据。     

昆明地铁重叠隧道盾构施工位移数值模拟分析

昆明地铁首期工程一号线临近昆明火车站区间采用近距离重叠隧道方案通过,其上下垂直净距仅1.8~4.0 m,盾构施工期间的地表位移对既有建筑物的正常使用将会造成影响,是地铁施工中应重点控制的关键。因此,运用PLAXIS数值软件,对设计盾构方案施工条件下的地表沉降及上下隧道关键部位的位移,进行数值模拟,以评估设计方案的可行性。对上下隧道的洞顶、洞底及隧道中心线所对应地表的位移进行了数值模拟与监测的对比分析。结果表明:在既有设计方案条件下,各处位移均小于昆明地铁监测项目控制值,可以采用设计方案中的盾构参数进行施工。     

中间风井内盾构隧道管片局部拆除方案研究

为解决苏州地铁盾构隧道直接掘进通过围护结构为玻璃纤维筋连续墙、内部充填土体的明挖风井后, 位于地下空间下方的 深埋盾构隧道与区间风井间封堵困难、整环管片拆除风险过大的问题, 创新性地提出规避风险的管片局部拆除方案, 即盾构隧道 上部管片拆除后增加梁板形成倒“Ω”结构。 对该方案施工中涉及的影响因素进行分析研究, 重点探讨管片局部拆除方案及倒“Ω” 结构的可行性, 并提出多方面的控制措施, 最后对倒“Ω”结构进行理论计算分析。 结果表明: 在地铁区间风井内盾构隧道管片全 环拆除施工风险过大的情况下, 可以通过拆除盾构隧道上部管片并增加梁板形成倒“Ω”结构的方案解决风险过大问题。 此外, 结 合现场施工验证该创新方案的可靠性。     

基于ANSYS模拟分析合理确定隧道开挖支护方案

本文运用有限元分析软件ANSYS模拟隧道围岩开挖支护受力状态,对隧道围岩开挖支护结构的位移、弯矩、应力等进行计算分析,合理确定隧道开挖、支护施工技术方案,优化隧道支护结构设计,降低其建设成本。     

厚填土平台下近邻既有线双连拱地铁隧道关键施工技术研究

该文以西安地铁五号线雁鸣湖停车场出入线双连拱隧道浅埋暗挖工程为依托,基于场地厚填土地层和超近邻既有区间工程条件,提出黄土地区小断面双连拱地铁隧道的若干关键施工技术。通过数值分析的手段验证中导洞+上下台阶法施工的可行性,同时根据不同施工区段地质条件采用不同形式超前支护手段,并适当增大中导洞开挖断面占比,有效降低了左右洞施工的相互影响;此外,工程采用自行设计非对称衬砌台车进行二衬施工,解决了二衬偏压跑模问题。在现场监测数据的反馈中,地表沉降、新建隧道拱顶下沉以及既有隧道拱腰收敛最大值分别为14.1、8.2、3.9 mm,均小于施工控制值,验证了该文所阐述的关键施工技术的合理性和安全性。     

季家坡隧道开挖数值模拟分析研究

采用地层-结构模型,利用有限差分计算软件FLAC对三峡翻坝高速公路的季家坡隧道进行了开挖支护施工过程的数值模拟,文章分析了隧道开挖后支护前和支护后隧洞围岩变形、应力重分布、围岩塑性区范围,进一步证明了隧道支护方案的有效性,并对支护结构做出了安全评价。     

蒙华铁路隧道工程施工技术要点及机械化配套

目前我国隧道钻爆法施工存在整体机械化程度较低、施工环境恶劣、工人劳动强度大的问题。以蒙华铁路隧道工程实践为依托,从建立监控量测信息化平台、大断面开挖及初期支护早封闭施工、提高硬岩地段隧道光面爆破水平、确保隧道支护结构质量等方面总结蒙华铁路隧道工程施工技术要点,即"一强化(强化量测)、二紧跟(钢架紧贴掌子面、仰拱紧跟下台阶)、三超前(超前预报、超前加固、超前支护)、四到位(工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌质量到位)";并重点介绍隧道施工机械化配套情况,包括湿喷机械手、自行式仰拱长栈桥、新型二次衬砌台车工装、马蹄形盾构、预切槽设备、悬臂式掘进机等的应用和创新;为全面统筹全线路隧道施工技术管理及提高隧道施工机械化水平形成示范效应并提供技术支撑。