悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化方法

铣挖施工顺序是悬臂式掘进机隧道铣挖施工的关键技术。首先结合悬臂式掘进机隧道铣挖施工特点及其机械设备工作条件,确定出可能的悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案,其次,以上述可能铣挖施工顺序方案为评价对象,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案优化分析模型,并提出该模型参数的确定方法,然后,联合采用数值分析与灰色关联分析方法,基于上述隧道铣挖施工顺序优化分析模型,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化分析方法,并获得悬臂式掘进机隧道合理铣挖施工顺序方案,完善悬臂式掘进机隧道铣挖施工技术。该模型与方法不仅反映了隧道围岩稳定性和机械设备条件对铣挖施工顺序的影响,还反映了铣挖施工顺序对铣挖施工效率与经济性的影响,较现有同类方法具有明显的合理性与优越性。     

贵阳地铁悬臂掘进机隧道开挖对围岩变形及控制探讨

在城市地下工程施工过程中,其常用的地下隧道开挖方法有盾构TBM法,矿山法爆破施工等工法。在贵阳由于受地下强岩溶的影响,为了规避不必要的地质风险带来的工程灾难,首次在地铁隧道开挖中大规模采用岩石悬臂掘进行施工。施工前为了保证地铁掘进施工下穿既有建筑时的安全,保证地面及周边环境的安全,采用曙光三维软件对悬臂掘进机在隧道开挖及支护过程中,地层变形及控制进行数值模拟分析,其结果用于指导施工,顺利地通过复杂地质段落,保证了施工过程安全。     

隧道铣挖法施工试验研究

针对浏阳河隧道开挖设计的铣挖法,在武广客运专线XXTJⅡ开展铣挖法工艺试验,对铣挖法工艺与设备进行简介,对不同地质条件下的隧道铣挖工艺的效率和成本进行统计分析,得出铣挖法适用范围,为浏阳河隧道以及待建或已建的同类型隧道开挖施工提供借鉴。     

新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

为解决新乌鞘岭隧道8号、9号、10号斜井工区正洞在千枚岩、板岩等软弱破碎岩体前期施工中出现的掌子面频繁溜塌、初期支护开裂、变形扭曲等问题,在对地质预报、监控量测和围岩松动圈等数据分析以及三台阶钻爆法施工支护存在的问题研究的基础上,采用现场试验的方法,研究玻璃纤维锚杆超前加固、超前大管棚支护、悬臂掘进机预留核心土两台阶机械法开挖工法、合理预留变形量以及增强初期支护的锁脚锚固、桁架结构加强初期支护纵向连接、径向注浆加固围岩等措施。经现场应用表明： 1）对于高地应力软弱围岩隧道,采用预留核心土两台阶大断面悬臂掘进机铣挖法施工技术是可行的,结合超前加固、支护结构补强等措施后,支护结构累计变形较前期减小一半以上,支护结构变形可控。2）采用悬臂掘进机开挖,隧道平均线性超挖量可控制在15 cm以内,相比钻爆法喷射混凝土平均超挖率由120%减小至60%,工序循环时间减少3 h左右,月施工进度由25~35 m提升至50~60 m。3）高地应力软岩大变形控制应在合理工法、合适设备、合理预留变形量和具有一定抵抗变形能力的支护结构之间找到平衡点。     

地铁暗挖站台近距离下穿运营线路施工技术

以珠江三角洲地区某城市地铁11号线暗挖站台隧道近距离下穿地铁运营5号线为例,通过加强超前地质预报,采取超前大管棚、超前小导管对围岩地层进行预注浆加固,主隧道与斜通道CRD法、横通道CD法施工,上半断面悬臂掘进机施工、下半断面控制爆破等相结合的方法,各洞室初支及时封闭成环,顺利穿越了既有地铁5号线,保证了隧道施工安全和地铁运营安全。     

城市叠交隧道明挖施工对邻近建筑的影响分析

以重庆两江桥渝中连接隧道叠交段近接金禾丽都高层建筑为工程背景,提出了主隧道明挖施工,在主隧道基坑内明挖施工下穿匝道隧道的工程方案。采用有限元数值模拟主隧道与匝道明挖施工过程,分析隧道基坑开挖引起的金禾丽都筏板基础变形。结果表明基础沉降与倾斜均在可控范围内,本文提出的隧道设计方案用于下穿建筑是可行的。     

悬臂掘进机在滇西红层隧道中的应用研究

为解决滇西红层隧道支护变形风险高、单线小断面铁路隧道由于空间受限施工速度慢等问题,结合滇西红层以紫红色泥岩、砂岩为主,节理裂隙较发育,围岩强度适中等工程地质特征,依托大瑞铁路秀岭隧道进口平导,在滇西红层小断面隧道中引入悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在滇西红层地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。应用研究结果表明:1)悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩(较)破碎、节理裂隙(较)发育以及地下水不(弱)发育的隧道;2)悬臂掘进机对滇西红层围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;3)悬臂掘进机在滇西红层隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;4)悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4～5倍。     

隧道铣挖法施工技术

对采用铣挖机进行隧道掘进施工的适用条件、设备配套、施工工艺及有关技术措施进行详细论述,并结合武广客运专线几座不同地质条件的大断面隧道采用铣挖法施工的实际情况,对隧道铣挖法的施工工艺、工效、围岩变形控制、存在问题、注意事项及改进措施等进行分析探讨,认为铣挖法在隧道不允许爆破、围岩强度适中、节理裂隙发育、变形控制严格的条件下,不失为一种经济有效的方法,对提高我国隧道的施工机械化水平作用较大。     

公路隧道悬臂式掘进机技术与钻爆法施工对比分析

传统的钻爆法施工因其投入少,施工操作方法较简单,目前在隧道施工中占主导地位。但钻爆法开挖时易造成周边围岩整体性破坏,施工时常出现安全事故,其对施工的危险性较大,开挖方式也较为落后。悬臂式隧道掘进机,因其移动与掘进开挖工作灵活,安全性相对可靠,逐渐在一些公路隧道施工中出现。此文着重在悬臂式隧道掘进机与传统钻爆法施工之间比较分析。     

新建地铁车站长距离下穿既有公路隧道工法比选研究

北京地铁15号线奥林匹克公园站零距离平行下穿既有大屯路隧道工程穿越长度达到205．5m,如此长距离的穿越工程在国内尚属首次。为保证施工过程中大屯路隧道的运营安全,采用数值分析方法对洞桩法、盖挖逆作四导洞法及盖挖逆作三导洞法施工引起的既有隧道沉降进行分析,结果表明盖挖逆作三导洞工法对车站施工引起的既有隧道沉降的控制效果最好。综合考虑3种工法的沉降控制效果、施工特点、安全性、工期及造价等因素,明确了盖挖逆作四导洞法为最优施工工法。     

联合机械开挖在复杂结构暗挖隧道中的应用

针对第三系泥质粉砂岩富水地层中开挖施工和下穿建筑的特点,对超深管井降水后的非爆破机械联合作业隧道施工技术进行介绍。通过分析对比选择挖机搭载高频振动破碎锤、铣挖头组合联合机械作业,采用三台阶法对复杂地铁车站结构深埋暗挖隧道进行开挖,避免了因爆破震动对隧道群施工产生的安全风险、对周边建筑物扰动大的问题,解决了单一机械设备施工速度慢等问题。结合施工的监测数据分析,证实了非爆破联合机械开挖技术在泥质粉砂岩富水地层中的成功应用,为其他类似工程提供参考。     

悬臂式隧道掘进机成功下线

<正>近日,XTR260悬臂式隧道掘进机成功下线,作为国内首台专门用于隧道施工的悬臂式掘进机,其定位切割面积大,切割高度超过7.1 m。对于大断面山体隧道,断面高度可一次切割到位,不需要分层施工,切割断面形状自由、尺寸可控,具有掘进幅度大、破岩能力强、施工成本低和施工效率高等特点,将有效提升隧道施工质量和效益,促进国内隧道施工模式的转变,填补国内悬臂式隧道     

高原铁路TBM预备洞浅埋软硬不均频变地层开挖与爆破关键技术

以某高原铁路隧道左右线进口2台开敞式TBM预备洞为例，针对钻爆法施工中所遇到的富水浅埋、软硬不均且频变的Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ级围岩地层，以“岩变我变，主动应对，减震防坍”为原则，分别采取变换台阶高度动态光面爆破关键技术、三台阶预留核心土环形导坑松动爆破技术、爆破先掏槽与液压破碎锤后扩修边技术、悬臂掘进机（铣挖机）开挖上台阶与下台阶松动爆破技术、液压破碎锤开挖上台阶与反装松土器扩修边及拱脚弱爆破等开挖与爆破关键技术。采取了开挖与爆破关键技术后，施工安全、快速，顺利完成了预备洞施工。     

基于离散元的铣挖法施工关键参数研究

以岐山隧道为依托，建立三维离散元数值计算模型，对铣挖法的吃刀深度、截割厚度、截割方式三个施工关键参数进行研究。结果表明:在全风化花岗岩条件下，铣挖机最优吃刀深度为13.0 cm；随着截割厚度增大，平均垂直力和平均滚动力均增加，截割厚度12.5 cm为艾卡特ER1500-3L铣挖机最大截割厚度；从节能和减少刀具磨损来说，顺切更有利。     

基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法

准确划分悬臂掘进机施工围岩对其广泛应用具有重要意义,传统施工围岩分级大都是基于围岩稳定性建立的,而悬臂掘进机具有施工复杂性、动态性和非线性的特点,导致传统施工围岩分级并不适用,因此本文建立了一套基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。首先,以贵阳地铁1号线为工程背景,分别对前进速度的时间衰减规律及影响悬臂掘进机利用率的主要地质因素进行分析,建立地层适应性分级评分方法; 其次,在已有的Q分级系统基础上,提出悬臂掘进机围岩适应性分级的BQ机模型,采取钻掘指数RPI和刀具寿命指数CLI对模型进行修正,建立施工可掘进性分级评分方法; 最后,综合考虑施工围岩地层适应性评分方法和可掘进性评分方法,以前进速度AR为指标,建立基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。结果表明,本文建立的悬臂掘进机施工围岩分级方法可以实现前进速度AR的预测,从而有效预测掘进性能、节约隧道开挖成本、提高施工效率,为建立具有普适性的悬臂掘进机施工围岩分级方法提供科学参考。     

区间隧道暗挖施工对近距离既有铁路隧道的影响

以重庆轨道交通4号线一期工程民安大道站—重庆北站(北广场)区间隧道下穿渝怀铁路隧道施工为背景,采用数值模拟的方法对岩质地层隧道常见的全断面法和台阶法2种施工方法近距离下穿既有隧道的影响进行有限元数值模拟分析,以研究不同施工方法对既有隧道应力、位移的影响。计算结果表明:2种隧道开挖方式在未穿越上部既有铁路隧道时,对围岩的影响无明显区别,而在穿越既有隧道及开挖完成后,对既有隧道产生的不均匀沉降全断面法较大,但全断面法在施工速度上较台阶法开挖更快。     

盖挖法在重罗山隧道浅埋偏压段的应用

针对重罗山隧道左线出口段与V形冲沟斜交下穿和最小埋深2.47 m的工程特点,采用盖挖法施工。运用数值模拟方法,分析隧道受力、变形的变化规律,总结了浅埋偏压段盖挖法施工要点。结果表明:在隧道浅埋偏压段用盖挖法施工,可避免大面积明挖对生态环境的破坏,又规避了隧道冒顶坍塌的危险,同时对缩短工期、保证质量等都有积极的作用,是浅埋偏压隧道最佳的施工方案。     

管幕隧道法在引水工程下穿高速公路的应用

随着地下工程大量修建,下穿既有运营高速公路时有发生,保证既有高速公路正常运营和安全尤为重要。本文以管幕隧道法引水工程下穿高速公路为背景,对管幕隧道工程设计和施工方案进行阐述,并运用MIDAS/GTS NX有限元数值软件,对管幕隧道法下穿高速公路段进行路基沉降分析。分析可知,管幕隧道法可有效控制开挖过程中路基沉降,确保高速公路运营安全,为类似下穿工程提供有益参考。     

繁华城区浅埋隧道应用单臂掘进机开挖适用性研究——以新红岩隧道下穿地下商场工程为例

为进一步探索单臂掘进机在浅埋、近接既有建(构)筑物和铁路大断面隧道开挖中的适用性,以成渝客专新红岩隧道下穿地下商场为工程背景,从隧道非爆法开挖方法的比选、外围环境及围岩岩性的分析、数值模拟计算和现场试验等方面进行了分析研究。主要结论如下:1)在浅埋、近接既有建(构)筑物环境中应用单臂掘进机切削法进行隧道开挖,在减小对周边围岩及建(构)筑物的扰动、控制沉降方面效果明显,安全性高; 2)在围岩强度为30 MPa左右时,单臂掘进机的开挖掘进效率较高; 3)从经济效益上分析,单臂掘进机开挖的成本由于设备投入、功效等因素,较普通机械开挖成本有比较大的增加,在开挖Ⅳ、Ⅴ级围岩时单臂掘进机的施工成本基本一致; 4)单臂掘进机开挖受大断面隧道尺寸、隧道安全步距控制等方面的制约,影响其功效正常发挥,导致开挖过程工序相对繁多,降低了隧道掘进速度。对于单臂掘进机切削法,建议在特殊环境、敏感工点、短距离隧道掘进中应用,对于长距离隧道掘进还需进一步优化单臂掘进机开挖的工法体系,以及在砂岩、泥岩夹砂岩围岩环境中的降尘措施。     

渭河隧道施工对上覆滑坡体扰动影响及施工控制技术研究

以宝兰铁路客运专线渭河隧道下穿北山滑坡体工程为背景，采用数值计算方法分析隧道下穿施工对上覆滑坡体的扰动规律，同时针对有无超前支护措施进行数值模拟分析。数值计算结果表明:隧道施工并未促使滑坡体滑动，仅对滑坡体存在一定影响，超前支护能有效减轻施工对滑坡体的扰动。在得到隧道施工对滑坡体的扰动影响后，制定相应的施工控制技术措施。现场监测数据表明，采用超前支护、三台阶临时仰拱法和径向注浆加固地层的施工控制技术能够保证施工安全。