城市轨道交通盾构隧道管片内径选择研究

盾构隧道管片内径选择的合理与否直接关系着隧道的整体性能,为优化盾构隧道的管片内径,调研国内外各大城市既有盾构隧道管片内径的情况,从隧道寿命、建筑限界、轨道铺设和技术经济性方面对管片内径选择进行研究,得到以下结论： 为确保特殊地段道床的减振效果,建议将盾构隧道的建筑限界调整为5 300 mm;地铁盾构隧道寿命应与城市发展寿命相一致,管片内径加大到5 800 mm及以上是符合实际需求的,可为后期二次衬砌加固预留空间,并且能够大幅降低后期的维修保养投入。     

冻融循环对阳曲隧道黄土强度影响对比试验研究

为了研究冻融环境对黄土强度的影响,以山西阳曲1号公路隧道不同含水量的黄土为研究对象,设计冻融循环次数和含水量变化的对比试验,通过进行冻融前后的直接剪切试验,获得含水量不同的黄土经过不同次数冻融循环后的强度变动规律。结果表明： 原状土样和重塑土样在含水量变大的过程中,抗剪强度与黏聚力均在减小,内摩擦角基本保持稳定,但原状土样的抗剪强度与黏聚力始终高于同含水量的重塑土样。在含水量较高的情况下进行冻融试验,发现黄土干密度变化非常明显,此现象表明影响黄土冻胀劣化的主要因素是含水率的大小,黄土中水分含量越大劣化征象越显著。     

邻近基坑卸荷-加载对既有软土盾构隧道影响分析

为了减少和避免地铁盾构隧道发生运营中断事故,提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,应用数值模拟的方法,以上海某典型工程为例,研究了软土地层中,邻近基坑卸荷-加载作用下,盾构隧道位于基坑拐角特殊位置的变形机制,并对地下连续墙支护方案的隔离效果和盾构隧道与基坑边缘净距l的影响进行了分析。研究结果表明： 1）当基坑位于盾构隧道侧方浅部时,基坑卸荷-加载诱发盾构隧道产生朝向基坑方向的位移,随着基坑加载的进行,竖向位移可得到适量恢复,水平位移恢复较少; 2）当盾构隧道位于基坑拐角特殊位置时,受基坑临空面范围和卸荷-加载作用共同影响,最大竖向位移出现在基坑拐角位置附近,最大水平位移出现在隧道轴线距离基坑边缘约1.5h（h为基坑深度）位置; 3）近地铁区域采用地下连续墙加固方案,可使盾构隧道水平位移减小50%,加固效果明显; 4）当盾构隧道与基坑边缘净距l大于1.5h时,邻近基坑卸荷-加载对既有盾构隧道影响较小。     

泥水盾构穿越浅覆透水层施工关键技术研究

针对我国关于繁华城区大直径泥水盾构施工关键技术研究不足的现状,以杭州环城北路地下通道工程大直径泥水盾构隧道施工为例,结合其工程施工难点,从浅埋地层大直径盾构始发、铁路桥变形预测、泥水分离系统及其适应性改造等方面,对工程中所遇到的难题进行了研究和针对性分析。研究结果表明： 1)端头加固长度以大于盾构主机长度加1环管片的长度为宜; 2)盾构下穿时铁路桥变形实测结果与理论预测结果相吻合,验证了理论预测的重要性; 3)采取增加棒条和改造下层筛板等针对性措施,显著提高了泥水分离效果。     

双模式TBM刀具破岩试验台设计

盾构施工受岩层条件和刀盘设计的影响很大,可利用试验装置对刀具与岩石的相互作用关系进行研究。结合现有的单一回转或直线切割破岩试验装置,提出了双模式TBM刀具试验台设计方案,可在同一台装置上实现2种模式,具有成本低、功能多的优势。根据已有的单一模式试验台的研究成果及设计经验,设定双模式试验台的工作参数。通过设计试验台的机械结构及液压系统,实现了刀具下压、直线切割和回转切割破岩等试验动作,以及刀具贯入度、破岩力、破岩速度等参数变化;并利用ANSYS软件对机架结构进行静力学分析,验证方案设计的强度和刚度的可靠性;同时设计控制系统对试验数据进行采集,满足研究刀具破岩试验的要求。     

基于刀盘摩擦扭矩参数的刀具磨损状态识别

盾构在砂卵石地层掘进时,刀具磨损量大一直是困扰施工的难题。从土压平衡盾构的工作原理及砂卵石地层特性2方面分析刀盘扭矩的构成,并通过数学和力学分析建立了摩擦扭矩计算模型。以成都地铁3号线红牌楼南站-红牌楼站区间为研究背景,依托盾构施工安全风险监控系统,对计算模型进行验证;分析刀具磨损时,根据地质条件将摩擦扭矩进行分段计算,同时将摩擦扭矩除以总扭矩得到摩擦比例系数,运用比例系数跟踪判断刀具磨损程度。研究结果表明,砂卵石地层中构成刀盘扭矩的主要组分是刀盘正面、背面和侧面上的摩擦扭矩;摩擦扭矩计算模型符合工程实际;得到的摩擦比例系数与换刀形态具有较好的对应性,可定性判断刀具磨损程度,指导工程实践。     

新场特长公路隧道双洞互补式通风方案设计

新场隧道为特长公路隧道,采用单向坡,左、右线需风量差异明显。针对新场隧道右线通风负荷过大的情况,提出双洞互补式通风方案,即增设横向换气风道,将左、右线隧道形成网络通风系统,利用左线中富余的新鲜风稀释右线中的污染空气,使左、右线隧道内空气质量均满足规范标准。根据新场隧道工程情况,通过方案比选,对双洞互补式通风方案的可行性与合理性进行研究,并对新场隧道双洞互补式通风方案进行设计。结果表明： 新场隧道采用双洞互补式通风方案可以在保证隧道内通风需求的前提下,取消斜竖井以及地下风机房等设施的设置,以较小的初期投资和后期运营管理费用,完善通风系统功能并提高行车舒适性和安全性,具有显著的社会经济效益。     

临江破碎地层基坑涌水综合分析方法研究

岩溶破碎地层是地铁基坑水害的常见地质条件,复杂的水文地质条件是灾害频发的主要原因。以南京上元门车站为例,运用水文地质资料、地球物理探测及连通试验手段对南京上元门车站基坑岩性、岩溶裂隙发育特征及相对富水性进行深入研究。根据薄弱地层围岩及裂隙类型,可将基坑划分为4个区域,并提出针对性的治理措施,形成临江破碎地层基坑涌水综合分析方法。最后通过选择适当的注浆材料和配套工艺对临江破碎带进行综合治理,取得较好的治理效果,验证了此方法的可行性,同时实现了临江破碎地层治理的信息化施工。实践表明,该方法能有效减少注浆治理的盲目性,大大降低治理成本,保证注浆治理的效果。     

成都地铁4号线二期盾构隧道漂卵石专项勘察分析

为探索漂卵石地层地质勘察方法,查明成都地铁4号线二期工程西延段漂石分布、含量、粒径、强度等工程特性,通过现场井群降水、人工大口径探井开挖、钢筋混凝土护壁、井下地质编录和漂石的量测、现场K30试验、密度试验、取样和水文地质试验等综合方法,查明了漂石的空间分布、含量、粒径大小、形状、强度等特征以及漂卵石土的机床系数、天然密度、水文地质特性。从地质条件、周边环境、工程经验等综合考虑,分析了地铁隧道工法的选择、隧道埋深、盾构选型,预测施工中可能出现的岩土工程问题,并提出针对性的工程措施建议以及漂卵石地层勘察方法的选用建议。     

水文监测技术在岩溶隧道施工中的应用

为探析岩溶隧道开挖过程中隧址区水文地球化学特征、岩溶水补径排条件以及隧道涌水与地表水文环境的相关关系,以华蓥山隧道工程施工为依托,开展动态水文监测和分析。利用水文动态监测体系反馈的水质和水量信息研究隧址区地下水水文地球化学特征、判定隧道开挖后地下水影响范围。结果表明:1)常规水质分析和同位素分析显示隧址区地下水径流条件较好,径流途径较短,并且受大气降水影响密切;2)隧址区地表布设的4个水文监测点均呈现流量、水位减少趋势,证明隧道建设对本区地下水系统造成一定影响,其影响程度不一;3)相关分析表明隧道涌水与龙古井、龙神洞2个地表水点呈强相关性,具有显著性。