2019年12期消息

消息1：241项工程荣获中国建设工程鲁班奖 (1948)；消息2： 鹿岛建设开发盾构掘进管理可视化系统“KaCIM′S” (1956)； 消息3：深中通道首节约6万t钢壳沉管完成浇筑并纵移成功 (1992) 消息4：世界最大水下铁路盾构隧道———佛莞城际铁路狮子洋隧道贯通 (2035) ；消息5：《全球工程前沿2019》报告发布 (2049)； 消息6：国内首台中心螺旋出渣双模盾构顺利通过验收 (2057) 。     

2019年12期消息

消息1：241项工程荣获中国建设工程鲁班奖 (1948)；消息2： 鹿岛建设开发盾构掘进管理可视化系统“KaCIM′S” (1956)； 消息3：深中通道首节约6万t钢壳沉管完成浇筑并纵移成功 (1992) 消息4：世界最大水下铁路盾构隧道———佛莞城际铁路狮子洋隧道贯通 (2035) ；消息5：《全球工程前沿2019》报告发布 (2049)； 消息6：国内首台中心螺旋出渣双模盾构顺利通过验收 (2057) 。     

日本隧道智能技术大合集

正如今,全世界卷起了一场人工智能的风潮,智能盾构、自动化施工等相关信息持续受到关注。近几年日本的隧道智能化技术总结如下。"A4CSEL"系统该系统由鹿岛建设、小松制作所联合开发,可以实现建设机械自动化。通过平板电脑控制振动压路机和推土机,实现无人自动化操作。目前该系统已在大分川大坝工程中进行了应用。SOCS沉井工法该沉井工法由鸿池组开发,将沉井施工分为挖掘取土、下沉管理和预制式主体结构3部分,与其对应开发了3个自动化系统,     

京张高铁隧道智能建造技术

为实现高速铁路向信息化、智能化方向发展,以京张高铁为背景,介绍京张高铁隧道智能建造采用的关键技术:1)清华园隧道建设过程中采用轨下结构全预制拼装技术,利用自研拼装机器人,实现了智能化拼装,极大地节约了人力成本,保证了施工的进度及安全要求; 2)清华园盾构隧道建设过程中,搭建可视化智慧施工管理监控平台,实现对风险的可视化实时预测和分析,保障隧道建设安全; 3)东花园隧道外包防水采用自动化喷涂防水技术,极大地提升了作业效率,降低了作业人员的危险性; 4)新八达岭隧道项目和正盘台隧道项目中采用基于三维激光扫描技术的隧道断面质量管理系统,满足了对隧道断面量测进行过程控制和预警处理的需求。     

鹿岛建设采用子母盾构开挖东京雨水干线隧道

<正>鹿岛建设于2013年12月4日公开了采用子母盾构开挖东京雨水干线隧道的现场照片。东京都下水道局为业主的雨水引水隧道"东大岛干线及南大岛干线二期工程"(江东区)施工长度约为1 540 m。鹿岛建设采用外径为7.1 m的母机开挖了700余m后,再使用内置的外径为5.34 m的子机始发,目前子机掘进了大约300 m。     

“智慧盾构”重要一环!日本开发盾构洞内自动测量系统

<正>近日,日本大林组与从事测量业务的演算工房共同开发了一项用于盾构隧道洞内自动测量的系统"OGENTS/SURVEY"。该系统可通过移动终端远程操控自准直全站仪,实现自动化的测量作业。相比以往测量方式可减少30%的作业时间。开发背景盾构施工中,为了管理工程进度和施工精度需要每天进行洞内测量。目前对于盾构位置和姿态的测量(盾构测量)已实现了自动化,但对于管片的水平和竖直方向蛇形量的测量(管片测量)等依然采用手动方式。由于作业空间狭小,并且对测量仪器进行视准时测量员需弯腰操作,身体负担较重。此外,为了不影响盾构掘进进度,测量作业时间也受到限制。因此亟需一种自动化测     

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。     

日本开发新型管片快速接头 可取代传统螺栓连接方式

正日本户田建设和HUME联合开发出一种管片快速接头——HGA接头,目前已在一项盾构隧道工程(内径2 800 mm)中投入应用。该接头能够取代以往的螺栓连接方式,实现管片分块间的快速拼接,从而提高施工效率,并且利用接头的高紧固力提升盾构隧道质量。通过此次工程应用,验证了该快速接头的施工性能和优势。开发背景传统盾构隧道管片拼装通常采用螺栓接头,需要进行封堵螺栓手孔等作业,存在后续工序施工时间较长等问题。对此,日本开发了多种仅需轴向滑动即可完成拼装的管片快速接头,具有缩短拼装时间、省略后续工序等优点,从而提升了施工效率。基于免二次衬砌和施工快速化、自动化理念,今后这类快速接头在管片拼装中的应用将会进一步增多。     

提高土压平衡盾构掘进效率研究

为了在确保工程质量及施工安全的同时,进一步提高盾构掘进施工效率,获取更大的经济效益,根据土压平衡盾构施工特点,从盾构掘进的施工工序进行综合研究,以石家庄地铁1号线一期工程和平医院站-烈士陵园站区间施工为例,确定了影响盾构掘进效率的主要因素,并对掘进影响因素进行分析总结。得出了： 1)盾构掘进时间、管片拼装时间工序较为单一,主要和地质情况和作业人员熟练程度有关; 2)管片吊运下井时间、渣土吊运出井时间、其他外部原因对现场施工的影响等会受施工场地布置影响,在盾构施工前应进行合理的施工场地布置; 3)对盾构、后配套设备维修保养及易损件更换时间、盾构施工测量及移站影响时间的优化,能进一步提升施工效率。     

类矩形盾构法隧道关键技术研究与应用

在宁波地铁4号线工程中,创新采用"科研—设计—施工一体化"的管理模式,开发了"轨道交通类矩形盾构隧道"技术体系。该技术体系在类矩形盾构法隧道的衬砌结构设计方面,解决了管片设计、结构优化等问题;在类矩形盾构方面,开发了全断面切削刀盘与驱动系统、壳体铰接与密封、环臂式拼装机等技术;在施工技术方面,研究了同步注浆技术、管片拼装仿真与工艺优化、盾构轴线控制等关键技术。这一新的技术体系将为我国地铁建设提供一种全新的单峒双线隧道类型,以解决都市核心区和老旧城区"地下空间摆不下、邻近设施碰不起"的普遍问题。     

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。     

超大直径盾构负环精细化拼装工艺研究——以南京和燕路过江通道工程为例

负环拼装是盾构始发过程中十分重要的一道施工工序。为解决超大直径盾构始发时负环拼装较为困难、拼装工序不规范、拼装尺寸偏差大等施工问题,以南京和燕路过江通道工程项目为研究对象,采用理论研究、三维模拟、数值计算等方法对超大直径盾构负环精细化拼装的施工过程及真圆度拟合检查方式进行研究,重点对负环拼装定位方法及相关施工测量内容进行研究,并叙述施工过程中的控制要点,总结得出管片定位特征点的选取方式、管片推出时的控制方法、减小管片下沉影响的方式、管片拼装的控制标准等结论,形成一种超大直径盾构管片平整度的计算方法。将研究结论应用于依托项目后,和燕路过江通道项目负环拼装过程顺利,负环拼装精度及真圆度的控制均高于设计及规范要求,最大程度减少了错台和椭变,大大提高了管片成型质量。     

泥水盾构施工实时管理信息系统的研发与应用

以北京铁路地下直径线盾构区间隧道工程为背景,对泥水盾构施工中自动采集的数据进行研究和分析,研发了泥水盾构施工实时管理信息系统。本系统能够对盾构施工过程进行实时监控,提供可视化图形数据分析界面,并对盾构施工中的耗材进行统计分析,既便于分析盾构施工的全过程及其可能出现的各种问题,又可以对盾构施工成本和质量进行控制,还能形象地显示工程进度。本系统通过调试和试用,能够实现信息反馈和盾构的施工监控,便于用户对盾构施工进行有效地信息分析、合理地施工组织和管理。     

马蹄形盾构的工程应用解析

相较于圆形断面,马蹄形隧道有空间利用率高的优势,浩吉铁路白城隧道在国内首次采用马蹄形土压平衡盾构施工，具有安全、快速、环保的特点。通过梳理盾构施工的统计数据，发现其月平均施工效率达203 m，且每环拼装效率为38～43 min，但突遇姜石地质给施工带来很大的困难。本文阐述了盾构4个施工阶段的应用效果，解析了开挖盲区对多刀盘开挖和推进系统的影响、渣土改良和双螺旋输送机对陕北黄土地质施工的应对措施、马蹄形管片拼装机在应用中的优势与不足。为拓宽马蹄形盾构适用地质领域和提高施工效率，建议盾构今后的技术突破方向： 全断面仿形刀盘的开发和管片拼装系统的智能化，前者可实现盾构无盲区开挖、提升出渣系统效果和降低总推力的需求，后者有利于减少人员操作难度，提高拼装工艺的精准度。     

全断面硬岩条件下的盾构掘进与管理

通过调研重庆轨道交通六号线二期和会展中心支线项目中铁盾构和LOVAT盾构的应用情况,分析盾构使用中出现的中心刀异常损坏、卡盾以及螺旋输送机磨损严重、马达故障频发等问题的主要原因,提出在全断面硬岩条件下盾构掘进需要注意的重点事项,包括改变传统观念、树立硬岩掘进理念、加强刀具管理、合理选择掘进参数、严密控制盾构姿态等,对于从事盾构施工的技术和管理人员不断提升盾构法施工管理水平,真正实现盾构法施工的“3个和谐”具有一定的指导借鉴作用。     

盾构施工沉降多源数据实时交互平台开发

针对现有的平台无法实现盾构施工过程中多源信息的实时交互，造成施工关键信息沟通不畅而引发沉降过大的难题，以施工过程中盾构PLC掘进参数、隧道周边建（构）筑物情况、掘进土层信息和监测数据等多源信息为对象，开展多源数据的自动获取与时空融合方法的研究，开发基于移动互联的盾构掘进多源信息实时交互平台，使项目参与人员实时了解盾构施工情况并针对特定问题开展互动讨论，以解决盾构施工过程中信息沟通不畅的难题。通过在济南地铁R3线穿越老旧居民楼群的应用，实现了穿越施工地上地下数据联动，解决了盾构施工沉降控制过程中的协同管理难题，实现了既有老旧居民楼沉降控制在-5 mm以内的微沉降控制目标。     

我国首个盾构法地下停车场、综合管廊试验项目在郑州开建

正2017年4月15日,我国首个采用盾构法施工的地下停车场试验项目在郑州市经开区中铁装备集团厂区广场下方开始掘进施工。本次投入试验项目施工的组合式盾构为国内首创,由中铁装备集团自主研制。该设备由2台小矩形盾构拼装组合到一起,形成1台5.74 m×5.02 m的大矩形盾构,既能实现组合模式推进,也能实现分体推进。设备掘进运用土压平衡原理,可保证施工过程中地面环境安全,具有良好的地质适应性。     

我国轨道采用“新型地铁盾构隧道管片拼装连接”技术

<正>2019年8月6日,上海轨道交通18号线沈梅路站至工作井区间入场线贯通,标志着我国轨道交通建设领域正式采用"新型地铁盾构隧道管片拼装连接"技术。在城市轨道交通建设中,隧道管片拼装环节对工程质量及后续运营影响重大。目前,我国轨道交通盾构隧道施工普遍采用螺栓拼装方式,密闭性、牢固性均有待提高。为提升工程质量,上海申通地铁集团2017年携手中铁一局、上海市隧道工程轨道交通设计院、同济大学等,共同研发"新型地铁盾构隧道管片拼装连接"技术     

盾构及掘进流程虚拟现实系统开发

为进行盾构施工研究和降低盾构掘进现场培训给盾构施工相关人员带来的风险,采用数字样机结合虚拟现实技术以拓展传统的虚拟样机的概念,功能上具备虚拟装配、运动仿真、工作过程及各种标矢量场可视化的仿真能力,实现了盾构设备及施工场景的虚拟样机实例研究和实验室盾构操作、维护等培训。     

并联式泥水/土压双模式盾构施工技术与冷冻刀盘开舱技术的创新与实践

针对盾构施工过程中经常遇到的2大问题:1)盾构在复杂地层中掘进遇到的盾构选型难问题,如盾构区间一段适合土压盾构掘进,另一段适合泥水盾构掘进,而采用单一掘进模式的盾构都无法应对较大的地层变化; 2)盾构在复杂地层、长距离掘进施工时,开舱检查并更换刀具不可避免,盾构在上软下硬/软弱地层/含水砂性地层开舱存在极大的工程安全风险。在原有盾构的基础上,通过采取改造盾构内部结构、搭载冷冻设备、改进设备系统等手段,研制出并联式双模式盾构及搭载冷冻刀盘式盾构。通过广州地铁9号线、广州地铁21号线、220 kV石井—环西电力隧道(西湾路—石沙路段)工程案例,总结出双模式盾构施工技术与冷冻刀盘技术。并联式泥水/土压双模式盾构兼具土压平衡盾构和泥水平衡盾构的功能及施工优势,可根据隧道沿线地表环境条件和隧道穿越地层条件,合理划分采用泥水或土压模式施工的地段,且盾构施工环境适应性强,可在不拆装任何部件的情况下安全、快速地实现掘进模式的切换。将冷冻法与盾构刀盘结合在一起,使盾构刀盘具备冻结地层的功能,通过冷冻刀盘在隧道内对土舱外土层冻结加固,使其达到常压开舱的要求,与双模式盾构相结合,兼容性好,不存在功能上的冲突。