海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理关键技术研究——以大连地铁5号线火梭区间海底隧道为例

海底岩溶隧道勘察、设计难度大,施工风险高。以大连市地铁5号线海底岩溶大直径盾构隧道为研究对象,首次采用“跨孔CT物探+钻探”的海底隧道岩溶勘察方案,通过有限元计算确定海底岩溶隧道加固范围,通过抗浮计算确定岩溶隧道基底加固标准,提出海底岩溶的海面预处理具体实施方案和盾构针对性设计方案,从而形成一整套海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理方案。     

新建地铁站基坑临近及无覆土下穿运营地铁站安全技术措施研究

为研究不同工法零距离施工对既有站的影响,提出切实可行的控制措施,以南京地铁上海路站换乘站为例,介绍新建地铁站（5号线）与运营地铁站（2号线）呈十字换乘情况下,对新建地铁站施作临近基坑及采用无覆土下穿运营地铁站技术的风险管控措施进行研究。提出： 1）通过增设隔离桩,在既有车站两侧形成2个完整基坑,基坑施工可确保既有站运营和结构安全; 2）对换乘节点暗挖段,通过釆用10步分导洞开挖、无覆土完整支护体系,可有效控制运营车站下沉,确保运营安全。     

厦门过海隧道超前帷幕注浆方案优化研究

为了解决过海隧道建设过程中安全快速穿越不良地质段的问题,依托厦门地铁3号线本岛至翔安过海隧道工程,针对其不均匀软弱围岩,对超前帷幕注浆方案进行研究。针对原“99孔-25 m”设计方案存在施工效率低下的问题,通过采取以“减少钻孔、配套优化”为主的系列优化措施,确定“56孔-25 m分段前进式”超前帷幕注浆方案： 1）径向加固范围为工作面及开挖轮廓线外5 m; 2）纵向加固范围为25 m; 3）浆液扩散半径为1.5 m; 4）注浆终孔间距为2.2 m; 5）使用普通硅酸盐水泥单液浆、超细水泥－水玻璃双液浆2种注浆材料; 6）注浆终压为0.5~1.5 MPa。结果表明： 方案优化后的扫孔效率提升至200 m/d以上,注浆效率提高3倍以上,综合施工速度平均达到1.72 m/d,为原计划的2倍,证明了优化方案的合理性和有效性。     

基于双层规划模型的地下综合管廊PPP项目入廊定价研究

为解决地下综合管廊项目PPP模式运作过程中存在的入廊定价难的突出问题,首先,基于现阶段入廊价格管制的需要以及各参与方在入廊定价决策过程中的主从递阶结构特点,决定利用双层规划模型研究PPP模式下地下综合管廊项目的入廊定价问题,将政府方作为定价决策的上层,社会资本方和管线单位作为决策的下层,建立政府、社会资本方与管线单位分别以社会福利最大化、预期收益最大化和保留效用最大化为目标的双层规划模型,以期求解得到令三方满意的入廊费、日常维护费与补贴额度。然后,以延安市地下综合管廊PPP项目为例,检验模型与求解方法的可行性。最后,基于研究结论提出加强顶层设计、强化价格监管、建立动态调价机制的合理化建议。     

隧道微差爆破的延时计算及电子雷管减振应用

为实现复杂环境下隧道爆破减振,根据微差爆破延时计算理论,综合考虑围岩的物理力学参数及隧道爆破施工参数,提出采用电子雷管进行微差爆破的延时计算方法。研究起爆药量对爆破地震波振速和主频的影响,并将研究成果应用到成渝客专新红岩隧道爆破工程中。结果表明： 1）微差爆破的合理延时需要考虑岩石破碎及沿裂缝扩展到掌子面并抛掷足够距离的时间; 2）采用微差爆破延时计算方法,可合理设置电子雷管延时,实现单孔间隔微差爆破,有效降低峰值振速、提高振动主频; 3）在新红岩隧道爆破工程中,采用电子雷管爆破相比毫秒非电雷管爆破振速减小60%以上,证明电子雷管微差爆破延时计算方法的准确性和合理性。     

瓦斯爆炸隧道内冲击波特征及衬砌损伤机制数值研究

为探究隧道瓦斯爆炸致灾机制,以成都洛带古镇隧道瓦斯爆炸为工程背景,基于等效爆能理论对隧道内积聚瓦斯进行量化研究,采用LS-DYNA中ALE技术建立与隧道几何结构一致的流固耦合数值模型,以RHT模型模拟衬砌并修正关键参数,研究隧道内冲击波特征并与经验解析式计算结果对比,同时将衬砌损伤特征的数值模拟结果与现场调研情况进行对比。结果表明： 1)流固耦合模型可以再现隧道内的爆炸过程; 2)受衬砌约束,爆炸冲击波在隧道内发生反复、无规则反射,致使其强度剧增、衰减缓慢且流场复杂,曲边墙脚处的反射效应最强; 3)爆心距5 m范围内的衬砌在冲击波剧烈冲压作用下完全破坏,5~10 m的衬砌在较高压、拉应力共同作用下严重受损,10 m外的衬砌主要在较高拉应力下形成损伤裂缝。经对比,衬砌损伤的数值模拟结果与现场情况基本一致。     

斜井盾构推进系统的栽头调整能力研究

为降低斜井掘进过程中盾构推进系统在栽头调整上存在的主观性与不确定性,从地基沉降量的角度入手,提出栽头的沉降量描述,并基于温克尔弹性地基模型,建立斜井盾构栽头的沉降量描述模型。然后结合载荷对于栽头调整的影响,进一步建立用于描述斜井盾构推进系统栽头调整能力的数学模型,并给出其上下限值的计算条件。基于栽头调整能力的数学模型,以内蒙古新街台格庙煤矿斜井工程为背景,研究隧道设计坡角变化对栽头调整能力的影响。结果表明： 1）随着下坡角度不断增大,推进系统的栽头调整能力的上下限不断下降; 2）随着下坡角度不断增大,盾构下滑力的迅速增长是造成推进系统栽头调整能力不断下降的主要原因。     

基于玻璃纤维锚杆微应变测试的软岩隧道松动圈测试技术及应用

为解决软弱破碎围岩地层隧道松动圈测试的难题,分析现有松动圈测试技术现状,以全长黏结型玻纤锚杆为载体,提出一种适用于破碎软岩隧道的围岩松动圈测试技术。该测试技术以锚杆微应变变化趋势为基础,结合锚杆中性点理论,可大致确定围岩松动圈范围。将该技术应用在大（理）临（沧）铁路杏子山隧道破碎炭质板岩大变形地段进行验证,结果表明： 全长黏结型玻璃纤维锚杆在松动区可与软弱破碎围岩有效协调变形,锚杆微应变变化趋势与中性点理论相符,采用锚杆微应变变化趋势表征围岩松动圈范围合理可行。同时该技术测试精度可通过调整沿锚杆长度粘贴应变片的密度来控制,有效弥补传统物探松动圈测试技术对岩体要求高的问题,在软弱破碎围岩地层中具有较好的操作性和适用性。     

全自动液压栈桥式仰拱移动模架一体机施工技术研究

为解决隧道仰拱施工中传统设备简易、工艺落后导致的施工质量难以保证,在仰拱开挖、出渣等工序作业时过往的人员、车辆、机械设备无法正常通行以及现有客运专线隧道仰拱施工设备机械化程度底、集成度不高等问题,以沪昆客运专线贵州段CKGZTJ-3标栋梁坡隧道为例,对仰拱栈桥、模板体系、走行机构等进行研究,研制的全自动液压栈桥式仰拱移动模架一体机集成了栈桥、仰拱模板、中心水沟模板、走行机构、液压和液电装置等结构件。在施工过程中,先优化仰拱段施工作业区,利用全自动液压、液电系统功能控制栈桥行走、仰拱和中心水沟模板安装及定位作业; 在仰拱施工期间,与过往的人员、车辆、机械设备以及掌子面施工形成互不干扰、平行推进的局面。该全自动液压栈桥式仰拱移动模架一体机有效减少了作业人员和辅助材料的投入,工效明显提升,安全步距可控,并保证了仰拱衬砌和仰拱填充以及中心水沟的质量。     

高压富水隧洞硬岩地层径向注浆堵水施工技术及应用

引汉济渭工程岭南隧洞TBM施工穿越高压富水破碎带等不良地质段,施工过程中隧道断面高压突涌水严重。为解决高压富水破碎带的大量出水问题,本文提出"钻孔分流+表面嵌缝+浅层封堵+深层加固"的裂隙径向注浆堵水处理技术,配合新型注浆材料,实现了对高压富水裂隙出水的有效封堵。结合岭南隧洞工程隧道断面出水情况,给出裂缝宽度、注浆量、注浆压力等计算公式以及注浆过程控制标准。通过对工程现场8个出水段实施径向注浆堵水技术,洞内出水量由原来的46 000 m3/d降至7 800m3/d左右,实践证明该技术方法有效,可为同类高压富水破碎地层径向注浆提供参考。