高海拔寒区隧道施工粉尘及有害气体监测与控制技术

高海拔寒区隧道恶劣的施工环境是限制施工进度的瓶颈,为了研究施工粉尘、有害气体的浓度及分布规律,采用滤膜测尘法和便携式CO检测仪分别对鸡丑山隧道粉尘和CO进行现场监测,用统计法对数据进行处理。结果表明： 不同的施工工序粉尘和有害气体含量差别较大,喷浆作业粉尘浓度最高,爆破作业有害气体浓度较高,出渣作业粉尘和有害气体浓度均较高,只有立架作业时隧道空气条件相对较好,无轨出渣是制约高海拔寒区隧道施工环境问题的最关键因素。结合高海拔地区隧道施工环境的特殊性,提出粉尘和有害气体的控制措施,并对提出的措施进行现场监测效果验证。研究结果对高海拔寒区隧道施工环境的控制具有借鉴意义。     

地铁施工扰动区探测及注浆效果评价

地铁施工引起土体疏松、松散和空洞,进而影响地铁运营和地铁周边建筑物的安全。为探索地铁施工扰动区探测及注浆效果评价的有效手段,介绍了SSP技术的原理和特点,并结合SSP技术在北京地铁14号线甜水园中街区段的应用实例,说明了该技术在地铁施工引起的土体扰动探测及注浆效果评价中的应用效果。结果表明： 注浆区在SSP的波速图像中表现为高速异常,扰动区表现为低速异常,根据SSP波速图像中高、低波速异常的分布可判定注浆区与地铁施工扰动区的位置与形态。该技术还具有抗干扰能力强、探测深度大和分辨率高等特点,是城市地铁施工与环境影响探测与评价的有效手段。     

盾构施工阶段管片衬砌结构受力分析研究

为了解盾构管片衬砌结构的受力特性,解决盾构衬砌结构受力的数值分析难点,首先采用ANSYS分析系统对衬砌管片接头力学建立计算模型,通过模拟载荷试验确定管片接头刚度系数,进而利用销钉单元对衬砌管片按梁-弹簧计算模型进行分析,根据管片接头力学处理方式不同,与惯用计算方法和修正惯用计算方法的结果进行对比,最后对盾构在辅助油缸推力作用下管片的纵向受力进行三维模拟,对均匀施加油缸推力和偏心施加油缸推力进行分析对比,研究成果可对盾构衬砌管片设计提供依据。     

新建花东铁路过河隧道案例探讨

花东铁路电气化新建工程之溪口隧道(3 140 m)及光复隧道(2 360 m)是平原区浅覆盖隧道,内空净宽11.3 m,布设2股轨道及两侧维修步道。隧道施工以明挖覆盖工法为主,但在过河段穿越寿丰溪北岸(75 m)及南岸(85 m)堤防段、马太鞍溪北岸(170 m)及南岸(120 m)四处堤防段则采用隧道钻掘工法施作。钻掘隧道覆土高6～18 m,穿越砾石层,开挖断面宽度13.7 m,断面积131.3 m2。钻掘隧道开挖采新奥工法(NATM)进行,因覆土浅且地质松软,拱作用难以形成,开挖时需配合地盘改良及先撑管幂进行。施作方式依序为地表垂直钻孔进行固结灌浆、打设先撑管幂,隧道开挖时则以钢支保、喷混凝土及岩栓作为临时支撑,最后施筑钢筋混凝土内衬砌。     

宁和城际矿山法隧道下穿国铁隧道影响分析

为验证矿山法隧道设计的合理性和下穿货运铁路隧道的安全性,采用数值模拟方法,对宁和城际矿山法区间下穿宁芜货运铁路隧道的影响进行了研究分析。结果表明,区间隧道施工完成后,宁芜货运铁路隧道的最大沉降为6.7 mm,最大水平位移为1.2mm,引起的最大附加弯矩为32 k N·m,变形值满足货运铁路的运营要求,内力值也在结构的设计范围内。说明定向管棚+超前小导管的地层加固措施是可行的,矿山法隧道下穿铁路的设计是合理的,可为类似工程提供参考。     

复合地层下盾构施工模态系统刀盘荷载及振动特性研究

基于苏埃通道盾构工程和盾构及掘进技术国家重点实验室的盾构施工模态系统的刀盘实体,利用JHC本构模型对岩体进行仿真,通过显示动力学软件LS-DYNA对不同模式下的滚刀群切削复合地层进行数值模拟,并结合滚刀、刀盘的力学分析及傅立叶变换函数,得到滚刀和刀盘的三向荷载-时间历程曲线及荷载的频谱图。通过分析荷载曲线及频谱图可知:1)在荷载特性方面,切削过程中滚刀和刀盘荷载均具有突变性、随机性和冲击性;当滚刀运动经过软硬岩层交界面时,滚刀切点荷载发生突变,有可能发生剧烈震荡。2)在振动特性方面,刀盘荷载的频率主要集中在0~5 Hz,属于典型的低频振动,并与滚刀的频率分布一致;软岩及硬岩仅对滚刀荷载的幅值产生影响,对其频率分布影响有限。结合刀盘在软硬不均地层条件下静力学的分析结果,确定刀盘在不均匀受力状态下的最大应力、应变位置,为苏埃通道滚刀破岩物理模型试验刀盘测试系统的构建提供了依据。     

TBM拆卸洞及拆机起重系统优化设计研究

TBM洞内拆机一般是在隧道内修建大断面拆卸洞,安装桥式起重机拆机。大断面拆卸洞施工难度较大,施工工期长,成本投入大。为了缩短TBM拆卸洞施工及拆机时间,减小施工难度,以南疆铁路吐库二线中天山隧道TBM拆机为例,研究设计适应性更好的小车式电动葫芦+倒链起重系统。该系统采取在隧道拱顶布设锚杆来固定导轨和独立吊点。通过对拆卸洞结构原设计方案与优化设计方案进行比选,确定优化断面的结构形式和断面尺寸,优化后拆卸洞断面缩小1/3,施工难度降低,达到安全快速拆卸TBM的目的。     

开敞式TBM隧道仰拱衬砌同步施工关键技术

为实现TBM掘进与仰拱衬砌同步施工,缩短工程关键线路工期,提高隧道施工效率,设计出双通道仰拱同步衬砌台车。台车断面为非对称结构形式,以满足TBM掘进施工及其相关配套设施的布置及运行。台车采取\"前斜坡段+前道岔段+4个标准段+后道岔段+后斜坡段\"的布置方式,台车下方划分成多个作业面,具备仰拱混凝土浇筑准备、浇筑、养护等的功能;根据施工支洞距离长、坡度大以及TBM掘进段交通条件受限的特点,采用支洞轮式运输和主洞有轨运输的联合运输方式,保障物料运输快捷有序;台车前后采用升降坡轨道搭接装置,实现TBM配套标准轨道竖向搭接的平顺过渡。工程实践表明:仰拱同步衬砌台车应用效果较好,施工进度最大可达到648 m/月,在不影响TBM正常掘进的前提下可有效缩短关键线路工期。     

基于岩土控制变形工法的公路隧道施工变形分析——以野猪山隧道为例

宁波野猪山公路隧道右线出口段埋深浅、围岩差,采用岩土控制变形工法施工。该工法在我国公路隧道施工中几乎未有使用。本文通过数值模拟和现场监测数据对比分析,得出:1)隧道地表沉降的开挖空间效应约为0.6倍跨径,并据敏感程度划分为沉降敏感区、敏感过渡区、稳定区3个区域;2)隧道拱顶沉降约60%发生在掌子面到达监测断面前,开挖空间效应稍大于单倍跨径;3)隧道掌子面挤出变形呈外凸抛物面形态,建议施工中纤维锚杆的搭接长度设为6 m,并据挤出变形发展速率划分为快速发展、稳定发展、基本稳定3个阶段。     

天目山隧道掘进粉尘监测与人员急性中毒原因分析

天目山隧道施工过程中,作业人员出现眼睛红肿及皮肤红肿、脱落等急性中毒症状。为探明急性中毒原因,通过监测隧道内粉尘体积质量变化、分析粉尘化学组分,辨识出引起中毒的有害物质。经检测发现,爆破后以2 274 m~3/min的风量通风10 min,作业区的粉尘体积质量可降低至接触限值(1 mg/m~3)以下;超前小导管钻孔时,作业区的粉尘体积质量为接触限值的56倍,作业人员会出现显著的急性中毒现象。另外,天目山隧道粉尘中钒、镍、锰和铬的含量以及围岩中砷、铜、铬、镍和钒的含量均较高,特别是急性中毒发生时隧道空气中钒和砷的体积质量最高,作业人员的症状与钒、砷的中毒诊断标准相符。可以判断,隧道作业人员急性中毒主要由以钒和砷为主的粉尘所致。