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。     

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。     

曲线盾构隧道施工数值模拟及稳定性分析

因受地质条件和施工条件的限制,超大直径小半径曲线连续盾构隧道在施工过程中带来的剧烈围岩扰动可能致使地面发生较大的隆沉现象。主要原因与隧道开挖面难以保持平衡稳定息息有关,因此,研究隧道开挖面的稳定性对确保超大直径小半径曲线盾构隧道的施工安全十分必要。依托武汉两湖隧道超大直径小半径曲线盾构隧道工程,采用ABAQUS有限元分析软件进行三维数值模拟,分析标准工况下隧道掘进产生的地层变形,总结开挖面支护压力的变化对隧洞周围围岩的影响规律,计算得其最小极限支护压力为47.34 kPa。     

近十年来中国超大直径盾构施工经验

随着国内城市基础建设的快速发展,在采用盾构法建设隧道面临直径更大、埋深更大、距离更长以及地质条件更加复杂的情况下,中国已经应用不同的超大直径盾构完成了各类项目,文章结合工程案例对盾构设备、隧道内部结构施工、盾构始发和到达施工工艺、近距离穿越建(构)筑物等对国内超大直径盾构的应用进行了介绍,并探讨了相关施工技术经验。     

海底超大直径盾构隧道造价分析研究

为填补海底超大直径盾构隧道造价研究的空白,为相关企业的造价管理提供理论支撑,对珠海横琴马骝洲隧道的盾构造价进行分析研究。通过对现场盾构工艺的实际工、料、机消耗量的测定,研究海域条件如基岩凸起、海水腐蚀、复杂地层、潮汐影响和大风环境等因素对盾构隧道造价的影响,分析盾构安拆、盾构掘进、同步注浆和管片拼装等工艺的工、料、机消耗量,形成海底超大直径盾构隧道成套企业定额,可为企业的概算、结算精细化管理提供可靠支撑,为国家出台相关盾构隧道施工定额、提高生产效益提供依据,填补国内海底超大直径盾构企业定额的空白,推进社会生产力的发展。     

水底隧道上软下硬地层超大直径盾构掘进技术难点与对策探讨

为了解决水底软硬不均地层超大直径盾构施工技术问题,以某水底盾构隧道工程为依托,对超大直径盾构在水底上软下硬地层掘进中面临的技术难点、盾构机选型、施工方案选择、试验段掘进效果、方案可行性以及掘进管理控制等进行了分析和探讨。结果表明,采用有针对性设计功能的盾构机,在低刀盘转速、低掘进速度下,超大直径盾构直接掘进通过水底上软下硬地层的施工方案具有很高的可行性,并得到了成功实施。     

超大直径泥水盾构常压换刀设计关键技术——以汕头海湾隧道及深圳春风隧道为例

统计国内外超大直径盾构工程应用案例,并分析超大直径盾构设计选型时需考虑的关键因素,重点以汕头海湾隧道和深圳春风隧道超大直径盾构项目为依托,阐述超大直径盾构研发制造和施工中遇到的难题,探索解决高水土压力下刀盘维护及换刀、破碎地层长距离掘进等一系列难题的关键技术。主要从刀盘设计、常压换刀、主驱动伸缩摆动及可靠密封系统、防滞排双破碎机布置等方面开展针对性设计,对超大直径盾构的研制和应用推广有较好的意义。     

我国大直径盾构隧道数据统计及综合技术现状与展望

通过对国内大直径盾构隧道进行统计可知,截至2021 年底,国内开工修建的大直径盾构隧道工程共65 项,超大直径盾构隧道工程59 项。同时,对国内大直径盾构隧道在勘察规划、工程设计、装备制造、规范、材料和施工技术管理等方面的综合技术现状调查分析。总结目前大直径盾构隧道面临的主要问题,包括隧道设计标准不统一、盾构装备关键部件国产化需突破、再制造产业化存在困难、大直径盾构隧道的关键技术及施工技术管理水平仍需提高等。针对面临的问题提出建议,指出今后大直径盾构隧道设计和盾构装备应尽可能遵循标准化的原则,向着标准统一、施工安全、高效率、高质量、高智能方向发展,以期为推动我国大直径盾构隧道综合技术走向成熟起到积极作用。     

软土地区超大直径盾构下穿轨道交通影响分析

随着地下空间不断开发,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道、地下通道、地下管线等的现象越来越普遍。由于新建盾构隧道对原地应力场的改变,必然会引起既有隧道的变形,对既有隧道的结构安全产生影响。结合上海市北横通道大直径盾构隧道工程实例,采用Midas_GTS有限元分析软件建立三维数字模型,分析软土地区超大直径盾构隧道穿越施工,对已运营轨道交通盾构隧道的影响。     

超大直径土压平衡盾构复杂地层中下穿机场滑行道沉降控制技术研究

以上海虹桥枢纽内超大直径土压平衡盾构下穿机场滑行道工程为背景,结合复杂地层情况和工程特点,针对超大直径土压平衡盾构施工引起的地层沉降对机场滑行道影响,以及相应的施工技术措施进行了分析研究,给出具体的盾构施工沉降控制参数,为今后超大直径土压平衡盾构施工提供了借鉴。     

新型单液浆在地铁隧道施工中的应用及适应性分析

在上海上中路越江隧道工程中开发出了一种新型抗剪型同步注浆单液浆材料。该新型单液浆具有大比重、低稠度、高抗剪的特点。采用该种新型单液浆在上中路隧道、上海长江隧道等超大直径盾构隧道的施工过程中,对于控制周围土体变形及隧道的稳定起到了十分显著的效果。该文对该种新型单液浆在上海地铁隧道盾构施工中的应用进行了叙述,并对该新型单液浆在地铁隧道施工中的适应性进行了分析。     

超大直径泥水盾构出洞施工风险管理

盾构法隧道出洞段施工是盾构施工的关键环节,风险控制点多面广,风险管理是其中的重点工作。该文以上海长江越江隧道工程上行线盾构出洞段施工为工程实例,阐述了盾构出洞如盾构设备管理、洞口土体加固、浅覆土段推进、止水密封装置、隧道上浮、地面建构筑保护等重要风险控制点的风险分析及控制措施。     

地铁隧道盾构法施工全过程风险分析

由于地铁隧道盾构法施工工程中勘察、设计、施工等方面存在大量的风险因素,其不确定性、复杂性都增加了风险分析的难度,一般的风险分析方法不能较好地评估地铁隧道盾构法施工工程风险。本文提出了基于模糊综合分析的地铁隧道盾构施工风险评估方法,以初步统计的地铁隧道盾构法工程质量安全事故数据和专家调研数据为基础,首先构建地铁隧道盾构法施工的风险清单,然后采用模糊对数概率和模糊对数损失率的概念对风险事件进行定量分析,再求出风险事件的风险值及风险等级隶属度,最后确定地铁隧道盾构法施工工程的总体和每个风险事件的风险等级,该方法的结果与上海市地铁隧道盾构法施工风险水平现状相一致评,其结果可为下一步风险预防和控制提供科学依据。     

琼州海峡铁路跨海隧道全寿命风险评价

为研究琼州海峡铁路跨海隧道工程建设的可行性以及合理的隧道工程线位、施工工法,以琼州海峡铁路跨海隧道工程预研阶段设计方案为研究对象,从隧道工程建设全寿命角度对设计方案进行风险识别和分析。通过专家调查表方式收集中线盾构法、西线盾构法和西线沉管法3种方案在建设条件、结构设计、工程施工及运营管理阶段的风险评价基础数据,利用模糊层次综合评价法对专家调查表统计结果进行分析,建立模糊评价模型和模糊评价矩阵计算风险评价结果。根据风险评价结果和专家建议,从预研阶段设计方案中选出中线和西线盾构隧道方案为推荐方案。最后结合琼州海峡铁路跨海隧道工程条件,从地质勘查处理、结构设计优化和工程施工措施3方面,提出控制和降低盾构法方案重大风险的建议和措施。     

基于云模型与D-S证据理论的盾构施工隧道管片上浮风险评价

为定量评价分析盾构隧道管片的上浮风险并进行针对性的风险管控,以武汉地铁8号线黄浦路站-徐家棚站盾构区间段为 背景,构建隧道管片上浮风险评价指标体系和评价标准,建立基于云模型与D-S证据理论的盾构施工隧道管片上浮风险评价模型。 依据工程施工实测数据,对监测区段的上浮风险等级隶属度进行计算,经归一化形成证据并进行D-S证据融合; 基于条件化线性 组合规则,将历史证据与当前时刻证据进行证据更新,得出当前时刻该监测区间上浮风险的安全风险等级为较安全状态,最后针对 安全等级不高的材料因素给出相应的处理措施,为施工阶段隧道管片上浮风险评价与管理提供一种新的思路和方法。     

黄土隧道马蹄形盾构工法选择及应用

目前铁路隧道施工以矿山法为主,但在黄土等软弱围岩隧道施工时风险大、进度慢;而盾构法已在地铁、水下隧道等软弱地层中得到了广泛应用。针对蒙华铁路砂质新黄土隧道:1)通过矿山法与盾构法比较确定采用盾构法施工。2)从开挖内轮廓、刀盘开挖特点、管片拼装方式、管片受力及配筋4个方面对马蹄形盾构隧道和圆形盾构隧道进行对比分析,得出马蹄形盾构隧道的断面利用率更高,马蹄形管片与圆形管片受力有所差别而马蹄形管片配筋量更低。3)介绍马蹄形盾构设备概况,并对马蹄形管片设计进行研究。4)例举马蹄形盾构掘进过程中遇到的防寒防冻、管片底部开裂和遇到含姜石的老黄土掘进困难等问题以及相应的处理措施。经过1年多的施工实践证明,在黄土隧道马蹄形盾构施工风险低,质量高,安全可靠。     

盾尾密封全过程管理要点与实践

为解决盾尾密封损坏导致的工程安全和进度问题，通过跟踪、统计多项盾构隧道工程盾尾密封使用和更换情况，总结盾尾密封的失效形式，并分析盾尾密封失效的原因，主要表现在盾尾密封设计缺陷、盾尾刷制造与安装质量差、油脂填充质量不高、施工过程控制不严以及应急预案准备不充分等方面。提出基于全过程管理理念的盾尾密封管理方法，从盾尾密封设计、盾尾刷制造和安装、初装油脂、施工管理、应急管理5个阶段，对盾尾密封的全过程管理要点和对策进行系统研究。该方法在中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程得到成功应用，保障了盾构施工中盾尾密封安全，为盾尾密封的科学管理提供了新的思路和举措。     

标准环+转弯环的双面楔形盾构管片排版技术研究

为提高盾构隧道掘进的施工效率、降低盾构管片排版错误的风险,针对管片类型为标准环+转弯环（为双面楔形）组合的盾构隧道,提出一种错缝拼装形式的管片预排版方法,并采用几何迭代法求出与目标线路偏差最小的一种盾构管片拼装姿势,可有效解决盾构隧道掘进过程中管片类型选择和拼装点位选取的施工难题。最后以南京地铁3号线某区间为例验证所采取方法的正确性,对盾构隧道掘进的施工组织和施工误差控制具有重要的指导意义。     

基于事故机理和追责的地铁隧道坍塌事故分析与防范策略

为掌握地铁隧道坍塌事故机理,强化生产安全事故防范和地铁隧道施工中重点环节、关键工序的风险管控,对当前城市地铁隧道施工中出现的坍塌事故原因和类型进行分析,深化对地铁隧道施工坍塌形成机理的认识,提出预防事故发生必须以安全生产法律法规和施工安全标准规范为准则,构建风险管控和隐患排查双重预防机制。结合具体案例对盾构隧道事故发生的直接原因及所存在的问题进行深入分析,在探究事故原因和违法违规追责行为分析基础上,从安全生产管理原理出发,完善地铁施工安全责任体系、完善地铁施工安全法规和技术标准体系、完善分级分类建立地铁施工安全风险管理体系、加快信息技术与安全生产的深度融合等方面,提出地铁隧道坍塌事故的防范措施。     

集成GIS/BIM的盾构隧道全寿命管理系统研究

为解决在盾构隧道工程中,地理信息系统（GIS）标准缺失和建筑信息模型（BIM）分析功能薄弱的问题,在分析GIS的数据管理和BIM的数据标准基础上,建立集成GIS/BIM的盾构隧道全寿命期管理系统。首先,概括总结系统采用的技术路线; 其次,基于IFC标准扩展统一的盾构隧道信息模型,涵盖盾构隧道地质、结构、线路、施工、监测和病害等数据; 然后,介绍系统信息的关联,包括隧道编码、GIS和BIM的集成方案; 最后,以上海地铁盾构隧道为依托,描述系统在工程全寿命期的应用,包括隧道地质勘察、结构设计、运营监测和养护维护等阶段。该系统制定了统一信息模型,方便数据交换和管理,在信息模型基础上实现了信息可视化与不同分析功能,提高了盾构隧道的全寿命数字化管理水平。