广深港大断面特长水下盾构隧道的技术难点分析

设计时速达350km/h的广深港客运专线狮子洋隧道,在我国水下隧道建设史上具有里程碑的意义,如何把握该工程的技术难点,适时开展相关科研工作,并采取针对性措施,对提高工程的建设质量至关重要,也为今后高水压、特长水下隧道的建设提供借鉴。     

马蹄形盾构负环管片拼装技术

盾构负环管片拼装是盾构始发中的一个重要环节,其拼装工法将直接影响工程工期、盾构的顺利始发及后续管环的拼装质量(倾角、滚转角等)。以应用世界首台马蹄形盾构施工的蒙华铁路MHTJ-01标白城隧道为例,介绍盾构始发时负环管片的拼装步骤,研究负环管片拼装过程中管片的定位与固定方式,并针对性地设计马蹄形管片在管片推出时的支护方式与支护工装。最终形成一套科学、安全、高效并具有指导意义的异形盾构管片施工方法。     

武汉长江隧道盾构始发井深基坑施工技术

武汉长江隧道工程盾构始发井为深基坑工程，在长江附近、地质条件复杂、地下水位较高的武昌地区修建大跨、长距离的深基坑难度极大，结合工程实践，详细阐述了武汉深基坑施工技术，重点论连续墙施工、基坑降水、基坑开挖、主体结构施工以及监控量测等施工技术。     

低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构快速分体始发技术

依托成都地铁18号线土建4标兴隆站—天府新站大直径盾构低瓦斯区间,分析了开发快速分体始发技术的详细原因,提出了分体始发工艺过程、三阶段掘进以及掘进参数控制,建立了快速分体始发技术。该技术的应用提高了效率,缩短了工期,可以提前15~20 d实现盾构正常掘进,社会经济效益明显。     

低瓦斯隧道大直径土压平衡盾构快速分体始发技术

依托成都地铁18号线土建4标兴隆站—天府新站大直径盾构低瓦斯区间,分析了开发快速分体始发技术的详细原因,提出了分体始发工艺过程、三阶段掘进以及掘进参数控制,建立了快速分体始发技术。该技术的应用提高了效率,缩短了工期,可以提前15~20 d实现盾构正常掘进,社会经济效益明显。     

特大断面盾构隧道施工主要问题探讨

基于盾构工法本身的特点,将大断面盾构隧道施工中的主要问题归纳为:正面稳定问题、管片上浮问题、刀盘下沉问题以及土体扰动问题等,简要分析了各种问题产生的机理,并将正面稳定问题归结为泥水压力作用、法向挤压效应、竖向摩擦效应以及环向摩擦效应等共同作用的结果,将土体扰动区分为初次扰动、二次扰动和三次扰动。最后,针对特大断面盾构隧道施工提出了几点建议。     

超大断面马蹄形盾构盾体系统研究设计及应用

为探索超大断面马蹄形盾构盾体载荷分布特性,解决超大马蹄形盾体设计关键技术问题,针对适用于单洞双线铁路隧道的超大马蹄形盾构护盾薄壳体轴向、周向载荷分布特性和传递规律展开研究,构建了盾体受载数学模型。基于上述载荷分析与功能需求详细探究了超大断面马蹄形盾构盾体的结构设计,明确了马蹄形盾体受力的薄弱环节,通过三维建模和有限元分析优化了盾体结构:壳体结构采用多半分体组合式结构,并通过法兰连接,满足了吊装和运输要求;壳体箱型环梁结构设计,在保证结构强度要求的同时节省了材料、减轻了质量;此外,进行了盾体的梭式结构、帽檐设计和超前注浆通道设计等针对性设计,有效提高了马蹄形盾构的适应能力。该马蹄形盾构的应用和盾体变形工业性监测试验表明,马蹄形盾构盾体结构满足整机平稳掘进、盾体微变形的要求,也印证了该数值模拟分析方法的正确性。     

孟加拉卡纳普里河水下隧道大直径泥水盾构钢套筒始发关键技术研究

孟加拉卡纳普里河水下隧道工程具有近海域、大潮差、大坡度、大直径、穿越富水粉细砂地层等特点,盾构始发涌水、涌砂风险 极高。为有效减小盾构始发穿越富水砂层的突涌问题,采用大直径气垫式泥水加压平衡盾构设备,从加固松软地层、切断地下水来 源和减轻突涌后果3 方面入手,提出三重管旋喷桩加固技术、降水技术和大直径钢套筒始发技术。大直径钢套筒始发技术包括大 直径钢套筒及支撑体系设计与安装技术、大型钢套筒及反力架变形监测技术、钢套筒内始发泥水建仓技术。钢套筒密封代替常规 帘布橡胶洞门密封装置,变局部密封为整体密封,大幅度降低了盾构进入富水粉细砂层时洞门涌水、涌砂的风险,提高了盾构始发 的安全性。     

盾构钢套筒始发和接收关键技术研究

为实现无端头加固条件下盾构钢套筒的始发和接收问题,解决盾构始发和接收过程中存在的安全和经济问题,针对目前盾构钢套筒始发和接收过程中存在的问题,采用类比分析、仿真计算和工程试验等手段对钢套筒的刚度、密闭性、保压性和施工关键技术进行分析研究,并对钢套筒设备进行改进,将反力调节装置和三通管装置应用于盾构钢套筒中。工程实践表明:1)采用3个长弧形+3个半圆形组块对钢套筒进行改进设计后,施工更加便利、整体性更强;2)反力调节装置能有效减少钢套筒与洞门环板连接处以及钢套筒拼装缝处的变形和位移,提高钢套筒的密闭性能。     

小断面细长型泥水盾构在不同地质条件下始发方案的确定

盾构工法近年在我国城市隧道中得到快速发展,尤其在城市排污隧道、供水供电、供气等隧道中小断面盾构机得到广泛的应用.而盾构始发乃是盾构的关键技术之一,通过工程实例介绍小断面细长型泥水平衡盾构机在不同地层始发技术,分析比较各种方案的优劣.     

膏溶角砾岩地层大断面隧道快速施工技术

通过施工方法比选,确定能在膏溶角砾岩地层实现安全、快速施工的台阶法方案,并通过优化实施施工工艺、确定台阶长度、分析确定最佳开挖进尺、各施工工序间的合理距离,实行同步作业、分区钻孔、分区装药等手段,实现大断面隧道的快速施工。对软岩条件下的大断面隧道的快速施工具有较好的实用性。     

突变大断面地铁隧道施工的数值模拟

根据施工过程动态规划最优化原理,以地表沉降作为目标函数,建立地铁隧道突变大断面施工过程的数学模型,寻找最优施工方法。以北京地铁五号线突变大断面为例进行研究,结果表明,数值模拟计算的地表沉降在可控范围之内,对施工起到了超前预报和预测作用。研究结果为控制地表沉降及围岩变形采用有效的施工措施提供了可靠的依据。     

铁路隧道软弱围岩大断面机械化施工经济性研究与分析

为分析铁路隧道软弱围岩大断面机械化施工经济性的影响因素,以及各因素的影响程度,依据郑万高铁软弱围岩大断面机械化施工和普通机械化施工（台阶法）2套设计图的工程量,结合现行铁路造价标准与部分软弱围岩大断面机械化配套工艺单价分析,编制3套概算方案从工程量优化和工艺工法变化2个方面进行对比研究。研究结果表明： 1）影响大断面机械化施工经济性的主要因素是超前加固; 2）Ⅳa、Ⅳb、Ⅴa级围岩大断面机械化施工较普通机械化施工延米概算指标分别增长了-9.41%、10.81%和6.24%; 3）Ⅳ、Ⅴ级围岩大断面机械化施工较普通机械化施工月进尺分别提高了9.33%和22.22%,体现出一定的综合经济性。     

高速公路深覆土超大跨明挖隧道断面形式研究

为探索深覆土超大跨明挖隧道的合理断面形式及优化思路,以覆土厚5 m、单孔跨度31 m的广州新白云国际机场第二高速北段工程为依托,开展结构力学行为、技术经济、施工工艺等多方面分析。借助有限元法建模计算,明确直墙折板式断面总体最优,适用于高速公路深覆大跨隧道断面; 且通过探讨不同直墙折板尺寸对隧道结构内力的影响,得到折板最优尺寸(2 m×1.25 m)方案。同时设置不同断面高度与增设横隔梁等方式,提出在隧道顶覆土大于5 m区段断面抬高1.5 m的措施,并对超大跨的断面分析可知,难以通过加大隧道结构顶板厚度来满足深覆土承载要求,为此制定了在隧道顶设置空心板的结构设计方案。     

隧道工程大断面深竖井施工安全计算分析

针对隧道工程大断面竖井施工技术复杂、施工难度大、安全隐患集中等难题,文章以甘肃省武罐高速公路麻崖子隧道竖井施工为例,从施工方案的选择,设备提升、钢丝绳选型、校核验算及施工过程的安全监管等方面进行安全监控探讨,确保了施工安全,可为同类工程提供借鉴。     

大断面隧道装配式约束混凝土施工体系研究与应用

为解决大断面隧道软弱围岩控制难题及人力施工效率低、安全性差的问题,结合约束混凝土支护研究成果,研发拱架智能安装系列设备、装配式约束混凝土拱架（FCC拱架）及相应的配套装置,形成大断面隧道装配式约束混凝土施工体系。开展FCC拱架机械施工过程力学模拟试验,对拱架机械施工过程中的变形及受力进行实时监测,明确拱架机械施工过程力学特性,提出增设肩部节点区抗弯护板的加强措施,进行装配式约束混凝土支护机械化施工现场试验,分别对隧道围岩收敛变形、围岩与初支接触压力、加强后的拱架内力分布特征与规律进行了研究。结果表明：在FCC拱架自重及机械施工双重影响下,拱架肩部节点区变形产生突变,发生明显的应力集中,为受力变形关键部位;加强后的FCC拱架现场举升安装过程中未见有明显的变形;现场试验段围岩偏压现象明显;上台阶围岩变形及受力呈现三阶段波动增长,以拱顶及拱肩部位波动最为强烈;拱架受力整体呈现"上大下小"的特点,最大应力值出现在拱顶外侧,其次左拱肩部位;机械化施工能够有效提高施工效率及装配化水平,保障施工安全可靠,有效控制大断面隧道围岩变形,可为类似工程建设提供借鉴。