BIM虚拟技术在铁路隧道施工管理中的应用

针对铁路矿山法隧道施工中的进度和技术管理现状,利用建筑信息模型（BIM）可视化技术,研究面向工程结构化对象的施工BIM模型创建方法,包括结构化的构件命名规则和建模精度要求,同时探索施工技术方案的3D模型可视化设计的方法及优势。利用BIM虚拟仿真技术,研究施工方案的4D模型虚拟施工推演及优化的方法和流程。最后,建立基于BIM软件的自动核算阶段工程量的方法和流程。依托项目进行具体的技术和方案示范,结果表明,BIM虚拟技术有益于提高隧道施工进度和技术管理水平,提供施工组织设计和项目管理决策的可视化技术手段。     

大直径土压平衡盾构及其车站PBA法扩挖技术

为克服城市复杂环境下地铁车站和常规双线隧道布局受限难题,建立采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站的建设新思路。以北京地铁14 号线东风北桥站（不含）-将台站-高家园站-望京南站（不含）为背景,介绍利用外径为10.22 m的大直径盾构进行区间隧道施工以及在区间隧道成型基础上采用洞桩法（Pile Beam Arch,PBA）扩挖地铁车站的施工工艺和技术,重点介绍区间与车站施工衔接工序（穿越风道）和管片拆除等关键技术。工程实施结果表明： 大直径盾构施工及其暗挖车站扩挖技术是一种工艺新颖、技术先进、安全可靠的集成建造技术,且对周边环境影响受控,是值得进一步推广应用的施工工法。     

小净距双洞隧道下穿建筑物爆破振速控制技术研究

重庆轨道交通五号线石新路站-石桥铺站区间隧道属矿山法小净距双洞隧道,下穿众多建筑物。采用节能环保水压爆破技术,辅以分部、分次施工方法,结合延时爆破控制技术,通过不断优化钻爆设计参数,加密减振孔数量或加大直径,利用水压爆破降尘减振优点,采取信息化监测技术手段,控制爆破振动对环境影响。通过优化钻爆设计,有效控制爆破振速,现场监测结果表明,爆破振速达标可控。为解决隧道下穿建筑物爆破振速控制技术难题,采用减振孔+水压爆破+延时爆破技术,得出结论即最大振速集中在掏槽眼,其中3个方向振速垂向最大、径向次之、切向最小,且隧道下穿后比建筑物正下方振速大,采用水压爆破比常规爆破振速降低13%～22%,增设减振孔比水压爆破振速降低16%～28%。     

喀-双深埋超特长输水隧洞建设关键技术

深入分析喀-双深埋超特长输水隧洞施工中存在的主要工程地质问题,围绕超特长隧洞TBM快速掘进与安全控制等重大需求,在隧洞规划选线布置、TBM及配套系统适应性设计、主洞和支洞施工建设、施工风险控制、TBM机群施工综合管理等主要环节,提出需重点研究解决的关键技术问题。从已探明的工程地质情况来看,发生地质灾害的可能性不大,适合TBM快速施工。由于隧洞沿线地形较为平坦,开挖深长缓斜井、深埋中间竖井是不可避免的,但超长距离的独头掘进,给隧洞高速掘进与高效率的出碴、通风增加了难度,应结合现代化的科学手段进行系统攻关。     

新考塘隧道出口三线渐变段结构选型与施工工法研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,且处于三线渐变段,开挖跨度大,隧道埋深小,最大开挖跨度达到30.3 m,最大开挖面积为396 m2,为国内外铁路隧道工程所罕见。为安全、经济、快速修建此隧道,基于工程所处具体地形地质条件,对浅埋软岩特大跨度渐变段隧道的结构选型与施工工法进行研究,形成了应用于喇叭口渐变段的隧道内轮廓采用多个分段阶梯式变化的设计方法。渐变段共计215 m,分6段阶梯式加宽,加宽值分别为0.8、2、4、6、8、10.3 m,轨面以上净空面积从85.16 m2到 200.02 m2变化。除加宽0.8 m段按常规双线段考虑外,加宽2、4、6 m段分别采用了四步CRD法、双侧壁导坑法、大墙脚复合双侧壁法,加宽8 m和10.3 m段采用了“靴型大边墙+加劲拱”复合工法,且其支护参数不同。目前新考塘隧道已施工完毕并投入运营,实践证明设计的隧道结构型式及相应的工法是合理可行的。     

多位移反分析浅埋偏压隧道初期支护荷载分布研究

为了直接求解浅埋偏压隧道支护结构承受的围岩压力荷载,确保隧道支护结构施工稳定性,解决监控数据难以直观反馈施工优化的技术难题,采用拱顶沉降与水平收敛相结合的多位移反分析法,建立平面有限元模型,引入应力释放率与荷载偏压参数,结合浅埋偏压隧道特点,运用影响值加载原理,推导了围岩偏压分布公式。结合工程实例,对比同断面压力盒数据表明,利用多位移反分析法推导的偏压围岩分布公式可靠,计算结果可靠,公式系数的调整能有效配合并指导施工变更,以期为相似地质条件下隧道监控量测反馈施工再设计提供参考。     

昔格达组地层大断面隧道变形特征分析

为掌握昔格达组地层大断面隧道变形特征,确保大断面隧道施工期间围岩的稳定性,以改建铁路成都至昆明线米易至攀枝花段桐梓林隧道为依托,采用数值模拟与现场多断面监测相结合的方法,研究在三台阶临时仰拱法施工中昔格达组地层大断面隧道变形的时空效应。研究结果表明： 昔格达组地层大断面隧道洞周围岩变形以竖向沉降为主;拱顶先行沉降与上台阶开挖引起的拱顶沉降之和占总沉降的41.3%,超前影响范围为1.3D;隧道开挖期间拱顶沉降和拱脚水平收敛主要受中台阶开挖的影响;隧道拱顶沉降随时间变化的预测公式为U=102.105·exp(-5.33/X);隧道拱脚水平收敛随时间变化的预测公式为L1=19.552·exp(-7.49/X);隧道墙腰水平收敛随时间变化的预测公式为L2=17.862·exp(-23.26/X)。     

南昌红谷隧道E4管节轴线纠偏案例的分析与应用

南昌市红谷隧道沉管段全长1 329 m,分为12节管节,是目前国内内河最长的沉管隧道工程,其管节安装的轴线精度控制是工程施工的重点及难点。为保证管节安装精度,同时兼顾经济性、便捷性和可行性,以本工程管节安装为例,对管节安装的主要影响因素进行计算,提出利用现有横调系统对管节安装轴线进行纠偏的方案。理论计算与实测数据对比表明,提出的方案可对管节安装轴线进行有效的纠偏,对其他沉管隧道工程也可起到一定的借鉴作用。     

运营铁路隧道衬砌背后较大空洞的精确检测技术

目前采用地质雷达等无损检测技术可快速、准确检测衬砌厚度和衬砌中钢筋数量等参数,并可有效判识衬砌背后空洞等缺陷沿隧道纵向和环向长度,但对这类缺陷的径向尺度因介电常数的差异、反射面的识别等原因而无法准确判识。依托西南地区某运营铁路隧道衬砌背后存在较大空洞的工程实际,结合现场钻孔调查和地质雷达无损检测,首次运用钻孔三维激光扫描技术对运营铁路隧道衬砌背后空洞进行扫描,实现精确检测,得到衬砌背后空洞的三维形态和具体尺寸,检测成果可为隧道病害整治提供准确的数据,可设计出更具针对性和操作性的整治方案。提出的“物探+钻孔三维激光扫描”技术,能实现衬砌背后空洞“粗中有细”的全面检测。     

隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即： 经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek（1999）对围岩挤压大变形的预测和判定方法（半经验半理论法）应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。