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。     

新型酸性水玻璃注浆材料的研究与应用

针对城市地铁穿越砂层时注浆预加固的材料问题,研究磷酸-水玻璃注浆材料的凝胶时间、凝胶形态和砂土固结体强度的影响因素以及工程应用材料配比,设计磷酸-水玻璃注浆材料室内凝胶性能试验和砂土固结体强度试验,并与传统的硫酸-水玻璃注浆材料进行系统性对比,最后根据室内试验选择合适的材料配比进行现场注浆试验。试验结果表明:1)磷酸-水玻璃混合液中,当磷酸的掺量增大时,磷酸与水玻璃的体积比增大,混合液的pH值减小,凝胶时间增大,存在一一对应的关系;2)磷酸-水玻璃混合液的pH值是磷酸-水玻璃浆液凝胶时间和凝胶形态的决定性因素;3)磷酸-水玻璃浆液中磷酸质量分数、水玻璃波美度和混合液体积比分别变化时,加固体抗压强度稍有变化,影响较小。     

双线盾构施工管隧平行或相交时地下管线的安全判别

为保护地下管线在盾构施工时的安全,研究双线盾构隧道施工时,邻近地下管线与隧道平行、相交工况下管线的安全性判别方法,将不易监测的管线状态转化为可见的地表沉降。管隧平行时,根据偏离系数建立管线与地表沉降关系式;管隧相交时,建立相应计算模型,提出管线与横轴的夹角、管线与横轴交点到纵轴的距离等参数,建立管线与地表沉降关系式。考虑管线连接方式,将管线分为连续管线与非连续管线,分别推导管线和隧道平行、相交时,连续管线的应变与地表沉降关系式和非连续管线的转角与地表沉降关系式。将预测值与实测值进行对比,研究结果表明:此方法具有可靠性;施工前可采用此方法对管线安全进行预测,避免事故发生。     

浅埋大跨偏压隧道的破坏模式分析

为研究浅埋大跨偏压隧道破坏模式,利用有限元强度折减法对三心圆曲墙式断面隧道和马蹄形断面隧道在不同埋深、坡比工况下的塑性应变和安全系数进行研究,得到隧道的破坏模式及发展规律:无偏压条件下,随着埋深增加,三心圆曲墙式断面隧道最大塑性应变由拱肩向下转移到边墙附近,而对于马蹄形断面隧道,当埋深较浅时,在拱肩和边墙出现破裂面,随着埋深的增加拱肩的破裂面逐渐向边墙脚转移;当存在偏压时,三心圆曲墙式断面隧道浅埋侧先破坏,随着埋深的增加,最大塑性应变由浅埋侧拱肩移到浅埋侧边墙位置,对于马蹄形隧道,破裂面从浅埋侧拱肩和深埋侧边墙转移到墙角;在同一埋深条件下,三心曲墙式断面隧道安全系数高于马蹄形隧道安全系数。     

城区繁忙交通道路下方残留桩基精确探测技术

在某城区顶管隧道始发井和接收井开挖施工过程中均发现基坑中存在未知的建筑残留桩基。因时间久远,施工区域内残留桩基的位置和范围均无法获知。为保证顶管隧道顺利施工,需在施工前调查清楚其影响范围内是否存在残留桩基。由于顶管隧道横穿繁忙交通道路,地表没有大范围钻孔勘查的条件,只能采用地球物理方法进行探测。经比选,采用探地雷达和磁法探测相结合的方法可满足探测要求。根据探测结果,在异常区域进行钻探验证,并采取针对性的处理措施,保证了顶管隧道的安全施工。     

隧道安全风险管理系统在高铁隧道工程中的应用研究

依托某高铁隧道施工概况,基于安全风险开发隧道监控信息化系统。该系统基于现场检测组网的理论基础,包括检测数据的采集传输、管理分析及远程接收子系统等部分,运用该系统对隧道围岩变形、锚杆应力、围岩与钢架之间喷锚混凝土应力开展全天候的实时监测,形成监测量程应变、应力及压力时程曲线。该系统对隧道进行超前地质预报检测和环境净空扫描检测,及时掌控隧道地质情况和环境安全,为隧道施工方案调整和变更提供更有效的依据,增加了现场管控的时效性。     

蒙华铁路中条山隧道施工关键技术

针对蒙华铁路中条山隧道在施工过程中遇到的围岩软弱易风化、仰拱开挖后基底承载力不足、斜井砂砾层承压富水和隧道涌水量大等问题,介绍施工过程中所采用的软弱围岩微台阶带仰拱一次开挖快速封闭成环、铁路单线隧道二次衬砌仰拱及仰拱填充大区段、碎石换填基底加固并在基底埋设排水管以及分段截流、反坡排水等关键施工技术。主要研究结论如下:1)仰拱与下台阶一次爆破成型,减少了爆破围岩的二次扰动,能有效控制周边收敛和拱顶沉降;2)采用24 m单线隧道全液压履带式栈桥,有效减少了仰拱之间施工缝隙对接次数,提高了仰拱的整体性;3)对有水软岩地段采用碎石换填并注浆加固,起到了良好的堵水效果;4)采取分段截流,减少了反坡施工掌子面的排水量,加快了掌子面的施工进度。     

机制砂在隧道喷射混凝土及二次衬砌中的应用

为解决机制砂混凝土应用中存在级配不良、性能指标波动幅度较大、回弹率高及强度低等缺陷,以贵广高速铁路隧道施工为依托,采用室内试验和现场试验对机制砂加工系统的设备选型与在喷射混凝土及二次衬砌中的应用进行研究。研究结果表明:1)粉煤灰掺量为40%、水胶质量比为0.37的大掺量粉煤灰机制砂喷射混凝土能够满足规范及设计要求;2)选择喷射混凝土配合比时,可加大粉煤灰掺入量,降低单位用水量和水胶质量比,提高混凝土的工作性;3)施工现场喷射工艺成熟时,还可适当降低坍落度值,以确保混凝土的喷射效果和实体质量;4)水洗机制砂石粉含量并非越低越好,在8%~12%时混凝土的物理性能、力学性能以及耐久性能达到最佳。     

软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

为得到能真实反应软土地基大直径盾构隧道结构受力特点又能保证衬砌结构安全的设计模型,结合广州轨道交通4号线南延段大直径地铁盾构隧道结构现场实测结果,采用ANSYS软件研究适用于软土地基大直径盾构隧道衬砌结构设计的计算模型。基于反分析得到的设计模型,对水平侧压力系数、地基弹簧刚度、管片厚度、管片接头位置、管片分块数量等影响大直径盾构隧道衬砌结构受力特性的因素进行敏感性分析。结果表明： 1）采用地基弹簧模拟底部反力并通过调整弹簧的范围可得到既能真实反映衬砌结构受力特性又能保证结构安全性的计算模型; 2）衬砌结构受力对侧压力系数和管片厚度敏感,对地基刚度不敏感; 3）接头位置变化和管片分块数量主要影响布置地基弹簧范围内的管片受力。     

长距离大直径盾构隧道洞内单车道段车辆调度模型研究

为研究盾构隧道洞内无轨运输具体的车辆调度方案,依托苏通GIL综合管廊工程(工程采用预制中间箱涵、现浇两侧箱涵的方式建成双层结构),根据本工程物料运输的特点,以重要物料优先考虑、减少车辆等待时间为原则,提出单车道段车辆调度方案,并针对方案中各车辆行驶和卸料用时之间的关系,建立运输车辆调度数学模型,对该车辆调度方案的可行性进行论证分析。通过模型分析可得出结论： 该车辆调度方案能满足工程中物料供应的要求,单环运输周期和单车道长度呈线性关系。并得出本工程设定工况下的运输间歇为0.48 h,最小掘进周期为1.52 h,单车道极限长度为1.16 km,掘进速度最大可提升32%。