南京和燕路长江隧道 总体设计研究

南京和燕路长江隧道是国内水深最大、水压最高的超大直径盾构隧道,也是首条一次性穿越强透水砂层、软硬不均复合地层、硬岩层、岩溶地层和区域断裂等多种复杂地质条件的水下隧道。本文结合工程建设环境条件、隧道施工安全与风险等因素,对工程总体设计的平面设计、纵断面设计、横断面布置、疏散救援等技术问题进行了分析研究,确定了合理的工程总体设计方案,可为类似工程提供参考。     

基于土压平衡模式的盾构穿越密集建筑群变形控制技术研究

沈阳地铁4号线劳动路站—望花屯站区间隧道采用盾构法施工,隧道在曲线段穿越密集建筑物群,且建筑物变形控制标准高,隧道穿越地层为富水黏土地层。根据试验段的土压平衡和泥水平衡两种模式掘进效果对比,提出采用土压平衡模式穿越建筑物。详细探讨了穿越过程的盾构掘进参数、土仓压力设定、B型管片注浆孔设置以及曲线段测量控制技术,研制了适合地层特点和盾构结构特点的同步注浆浆液及刀盘开挖轮廓与盾体外缘之间的间隙填充浆液。建筑物变形监测结果表明:隆起及沉降变形均在允许范围内,极大提高了盾构掘进工效。     

南京富水松软地层新建盾构隧道穿越引起的既有隧道工程安全等级划分

为定量评估既有地铁盾构隧道受穿越施工扰动后的结构安全状态与服役性能，采用MIDAS软件建立了新建盾构隧道穿越既有盾构隧道的三维数值模型。通过调整隧道间的竖向净距，对南京地区以富水砂层、软土层为主的松软地层条件下的盾构隧道穿越施工引起的既有隧道的竖向位移响应进行了定量研究，并根据隧道的力学衰减特性分析了既有隧道的安全等级。结果表明：盾构隧道下穿、上跨施工引起沿既有隧道纵向土体的沉降曲线分别呈“W”型、“M”型，相同地层条件下上跨施工引起的既有隧道变形的绝对值比下穿施工小；南京富水砂层、软土层新建隧道穿越引起既有隧道沉降半槽范围分别约为3.5倍与5.0倍隧道外径；结合既有隧道力学性能衰退特征，以隧道纵向差异变形量作为指标将盾构隧道穿越工程划分为微弱影响、一般影响、显著影响、强烈影响等四类；根据数值模拟和历史变形数据，预测了南京地区3个典型的盾构隧道穿越工程施工完成后既有盾构隧道的竖向差异变形量，据此计算了相应的影响等级及其同等级下的竖向变形余量。     

盾构隧道穿越泉域强富水灰岩地质掘进控制技术

以济南轨道交通1号线盾构隧道穿越泉域强富水灰岩地质为工程背景,分析盾构掘进效率的影响因素,提出强富水灰岩地质刀盘、刀具选型与掘进参数控制技术。研究结果表明：影响盾构掘进的主要因素为灰岩强度高达122 MPa、裂隙水量大、盾构开挖面涌水突泥、螺旋机喷涌以及出渣与外运困难;根据刀具磨损规律,将滚刀优化为一体式滚刀,刃宽减小为19 mm,刀具中心采用楔形镶齿滚刀且刀盘增加耐磨格栅,以提升掘进效率;制定盾构穿越富水灰岩地质关键掘进参数控制范围,同步注浆量应控制在5.0～5.8 m³/环,在岩溶水丰富区域应控制注浆材料的胶凝时间。     

复合地层大直径盾构刀盘及扭矩计算

刀盘作为盾构机的关键执行部件,设计、制作得好坏直接关系到盾构机的工作效率及成败。通过分析狮子洋隧道工程的地质特点,给出刀盘结构设计、开口率和刀具配置方案,并给出刀盘扭矩计算公式,使盾构在开挖过程中避免因刀盘强度不足而引起的施工问题。     

2010年度中国土木工程詹天佑奖获奖项目之二 武汉长江隧道工程

武汉长江隧道连接武昌、汉口主城区汽车过江交通的主通道,是第一座穿越长江的大型水下交通隧道,也是我国迄今为止修建难度最大的水下盾构隧道。工程位于武汉长江一桥、二桥之间,主     

大直径泥水平衡盾构在南京越江隧道工程施工中的关键技术综述

由于存在地下水丰富和地质条件复杂等诸多不利条件,目前越江隧道建设仍面临着诸多困难及施工难题。南京长江隧道克服了诸多难题,成功贯通并投入运营,在建设过程形成了一套可靠高效的越江隧道施工技术体系。以南京长江隧道工程为例,针对该工程大、高、强、薄、长、险的特点,从盾构冷冻始发、超浅覆土掘进、大堤穿越和带压开舱换刀等方面,对大型泥水平衡盾构在其施工中的关键技术进行了系统分析和总结。该技术体系对大直径泥水平衡盾构的推广及应用有借鉴意义。     

复杂地质海底隧道设计

研究目的:台山核电海底隧道工程是我国首条盾构海底隧道,隧道外径9 m,穿越中风化岩层、软土、砂层及土石交界面,地质条件复杂且位于海底。主要工程特点:大直径、长距离、复杂地质条件下盾构施工。存在难点包括:隧道工法选择、纵断面设计、结构设计、盾构选型及刀盘设计、盾构穿越土石分界及孤石群处理方案。通过理论分析研究和工程类比,确定安全合理设计方案。研究结论:(1)本工程海底隧道设计采用复合式泥水平衡盾构,钻爆法结合盾构法施工,通用管片+二次衬砌的复合式衬砌模式,能有效解决复合地层长距离水下掘进难题;(2)复合式盾构刀盘设计、水下孤石爆破处理能有效地解决盾构在土石交界面掘进高风险、低效率的难题;(3)通过实践证明本工程设计能有效地解决海底隧道相关技术难点,施工风险得到有效控制,可为今后同类工程及海峡隧道研究建设提供借鉴。     

超大直径盾构机的组装技术

在盾构工程施工中,盾构机的组装技术是盾构施工的基本条件和保障,对隧道工程建设的进度和质量起着决定性的作用。作为超大直径的盾构机,在其组装时有异于其他盾构工程,具有一定的特殊性,是南京长江隧道施工中的重点和难点。主要结合南京长江隧道盾构机组装的经验,介绍了经过优化改进的盾构组装的技术及相关经验。     

大粒径漂石地层盾构机刀盘及刀具选型研究

北京地铁9号线06标段军事博物馆站～东钓鱼台站区间盾构工程穿越永定河引水渠、玉渊潭公园东湖及北小湖;盾构隧道穿越的地层为含大粒径漂石的砾岩层和湖底富水卵漂石⑦层,该种地层在国内外盾构隧道施工中均无类似工程实例,盾构机选型对于该工程至关重要,尤其是盾构刀盘选型和刀具配置更是重中之重。通过总结和分析盾构在两类地层结构中掘进的施工数据,为盾构今后穿越类似地层积累宝贵的经验。     

武汉三阳路越江盾构复合地层 施工关键技术研究与应用

详细阐述武汉三阳路长江隧道工程越江盾构在粉细砂、泥岩与砾岩复合地层中所碰到的掘进困难和刀具 磨损严重的难题,通过对掘进困难、刀具磨损严重的原因分析,主要从盾构掘进参数、刀具配置、泥饼消除与防 治等方面着手进行研究与实践,形成武汉三阳路长江隧道复合地层盾构施工关键技术措施,从而解决粉细砂、泥 岩与砾岩复合地层盾构施工的难题,同时也提出后续同类工程的改进方法。     

超大直径泥水盾构隧道综合施工技术控制

针对南京长江隧道复杂的地质条件,结合已施工地段的特点,对超大直径泥水盾构的掘进参数设定、掘进姿态控制、泥水管理、同步注浆、管片拼装、同步施工等综合施工技术进行较系统的阐述。     

兰州地铁1号线黄河隧道盾构施工难点及应对措施研究

兰州地铁黄河隧道为国内首条交通工程类下穿黄河隧道,地质条件极为独特。为解决盾构连续性长距离在大粒径高压富水弱胶结高硬度的砂卵石地层中如何安全顺利掘进下穿黄河,采用理论分析与现场施工反馈紧密结合的方法,研究盾构下穿黄河施工难点及应对措施。研究表明:土压盾构在穿黄施工中相继遇到刀盘卡机、刀具磨损、螺旋机喷涌、固结泥饼、地面塌陷等问题;泥水盾构相继遇到掘进困难、卵石积仓滞排堵管、破碎机故障频发、刀盘刀具管路磨损、泥浆击穿河床等问题,通过设备改造,优化掘进参数,做好区间降水、工法辅助、泥浆制配、渣土改良、刀具改进、气压稳定等工作,有效解决盾构在砂卵石地层中掘进的相关问题,确保黄河隧道顺利建成。     

昆明地铁盾构选型设计分析与探讨

研究目的:随着昆明地铁建设的快速推进,地下区间隧道陆续开工进入盾构施工阶段,在环滇池冲沉积层复杂水文地质及主城区特殊施工环境情况下,如何在盾构主要系统选型设计方面取得优势,将盾构施工对周围环境的影响降到最低成为亟待解决的问题。本文针对目前昆明地铁掘进中的盾构施工情况及其他城市地铁盾构施工经验,对昆明地铁特殊地质情况下盾构主要系统选型设计进行了比较、分析和探讨。研究结论:昆明地铁除施工过程中采取必要的技术措施外,首先在盾构机机体尺寸结构、刀盘、推进及掘进等主要系统选型设计上保证良好的施工环境适应性,而从根本上降低掘进过程中的风险才是关键。     

盾构开挖区锚杆（索）快速清除施工技术

锚杆（索）侵入盾构隧道开挖范围内,可能使盾构施工面,I岳刀盘被缠住,刀具损坏,螺旋机被卡和被迫开仓检修等施工风险。为保证盾构施工安全、顺利通过锚杆区,在盾构施工前必须完全清除开挖面范围内的锚杆（索）。文章针对地面交通繁忙、地下管线密集、地表施工场地小、工期紧等工程特点,提出了人工挖竖井＋横导洞的锚杆（索）清除方法。该方法应用于武汉轨道交通4号线某标段,成功清除了隧道开挖范围内的267根锚杆,取得了良好的经济效益和社会效益。     

复合地层条件的盾构机适应性评估与再制造技术

针对南京地铁机场线复合地层的特点,特别是复杂多变的安山岩地层特性,以及工程筹划上对盾构设备需求量大的实际情况,选择两段区间隧道拟采用的3台既有复合盾构机进行适应性评估、再制造技术研究,确定设备改制后的性能指标,介绍盾壳、推进系统、刀盘刀具等主要系统的改制方案。改制后的设备均顺利完成了相应区间隧道的实施,可为同类条件下的盾构机选型或改制提供借鉴与参考。     

北京新机场线一期8.8m直径隧道盾构选型研究

依托北京新机场线一期工程07标段,从刀盘类型、刀盘驱动设备、刀具型式、刀具布置、渣土改良系统和同步注浆系统等方面对盾构选型进行研究。通过分析工程特点、总结以往工程经验、理论计算等方法得出结论:在全断面砂卵石地层中,辐条式刀盘适应性更佳;先行刀与刮刀组合的破岩方式以及先行刀的高差设置,有利于盾构掘进开挖土体;渣土改良材料注入口布置应充分考虑地质条件。     

泥水盾构长距离砂卵石地层穿河施工中不换刀技术

针对沈阳地铁9号线一期土建工程泥水平衡盾构在砂卵石及黏土地层中下穿500 m宽浑河隧道工程,对可能遇到的刀盘刀具严重磨损及结泥饼现象进行了预判,通过对地质颗粒成分组成及浑河水位变化情况进行分析研究,优化创新了刀盘结构形式和刀盘刀具耐磨设计,增强了环流系统泵送能力,改进了防结泥饼冲刷管路设计,再辅以施工辅助技术,不但实现了泥水盾构在该工况下不结泥饼和不换刀,还节约了施工成本。该技术的成功运用可为今后类似工程提供参考。     

苏州轨道交通2号线盾构区间隧道设计的特点与难点

结合苏州轨道交通2号线盾构区间隧道的设计,针对盾构隧道下穿沿线大量房屋,深入研究不同房屋建筑的沉降控制标准、盾构同步注浆和二次注浆参数、盾构掘进参数、监控方案等,提出了明确的保护实施方案;对线路绕避桥梁、桥梁拆除和盾构机直接切割桥桩方案做了技术比选,重点介绍盾构机切割桥桩的实施要求如盾构机刀盘改造、桥梁截桩保护、掘进施工和盾构隧道加强措施等;对盾构隧道下穿铁路站场,根据城际高速铁路和普速铁路不同的沉降控制标准,研究制定了不同的加固方案,结合铁路站场改造协调制定了具体的加固实施方案。     

京张高铁清华园隧道复合地层盾构机械配置研究

依据清华园隧道盾构区间的隧道参数和工程地质条件,分析盾构机刀盘和刀具对卵石土、砂、粉质黏土互层的适应性。从地层渗透系数、颗粒级配、地下水压、周边环境影响、隧道规模等方面进行综合考虑,选取泥水平衡盾构作为最终选型。考虑到刀盘跨度较大和中途换刀对盾构稳定性的影响,结合渣土特性和既有工程经验,决定采用辐条面板式刀盘,并确定了开口率和开口尺寸;此外,还给出了以切削型为主且可常压更换的刀具配置方案。最后简要介绍了常压换刀的技术流程和泥水环流系统的设计方案,总结了卵石土、砂、粉质黏土互层的盾构机械配置方案。