中国TBM施工技术进展、挑战及对策

总结我国近30年来TBM设计与施工技术的发展历程,可归纳为以下5个阶段:1)研发探索和试用阶段;2)以国外施工承包商为主体,采用国外设计制造TBM施工我国隧道工程阶段;3)独立进行TBM招标采购和选型设计,并建立起自主的TBM施工队伍阶段;4)与国外厂家联合设计制造TBM,工程应用和自主施工快速发展阶段;5)实现TBM国产化,面向国内外TBM工程市场自主施工阶段。通过我国不同时期TBM施工的典型工程,介绍我国在复杂地质、大坡度、高海拔、不同直径、不同机型、超长隧洞TBM施工方面取得的经验、技术积累和业绩,展示我国TBM在穿越断层破碎带、软弱变形、岩爆、涌水等不良地质洞段取得的一系列施工新技术,以及最高月进尺1 868 m、平均月进尺超过600 m和掘进作业利用率超过40%的掘进技术水平。分析TBM在极硬岩、大断层破碎带、软弱大变形围岩、强岩爆围岩、涌水突泥洞段、高地热隧洞和超长隧洞工程中施工面临的风险和挑战,并提出一些相应的技术措施和对策,期望这些措施和对策在未来大量实际工程中进一步得到实践验证、优化和改进,不断积累和创新TBM设计与施工新技术。     

广东山区高速公路挖方边坡常见病害及防治策略

广东省山区高速公路发展迅速,但诸多挖方边坡在修建过程中就产生了不同程度的病害。这些病害产生的原因包括气候、地质条件和人为因素,给施工工期、造价及安全管理造成较大影响。鉴于塌方病害在广东地区山区高速公路挖方边坡中较为常见,根据破坏方式及影响范围的深度将其划分为浅层溜塌、浅层滑塌和深层滑塌(滑坡)。结合工程建设经验,提出了山区路堑边坡的防治策略,可为类似工程的设计、施工提供借鉴。     

汕头苏埃隧道方案设计关键技术研究

根据汕头苏埃隧道的建设条件,对工程方案设计中的几个技术难点进行研究,并提出解决方案。通过采用"多级分流"理念,实现隧道与北岸4条城市主干道的交通衔接;选择"抛石+排水板"方案解决海域深厚淤泥地层中的围堰设计;8度高烈度震区选择合理的抗震减震措施解决隧道结构抗震;采取双道密封垫和加大密封垫断面的防水设计,满足地震时管片接缝张开量大的防水要求;针对复杂地层,对盾构选型和配置提出建议;对海底凸起进入隧道内的硬岩进行爆破预处理,以降低盾构施工风险。     

CCS水电站引水隧洞双护盾TBM施工围岩分类研究

为了对双护盾TBM隧洞施工中的围岩进行分类,以厄瓜多尔CCS水电站引水隧洞为例,参考RMR围岩分类方法,通过伸缩护盾的间隙和刀盘的空隙对洞壁和掌子面围岩进行观测,结合岩渣及掘进参数,获取岩石的质量指标RQD、节理间距和节理性状等信息。通过综合分析,选取岩石的回弹值、围岩的完整性、岩石的质量指标RQD、刀盘推力、刀盘扭矩、片状岩渣含量和地下水渗流量作为围岩分类的指标,然后对7个指标分别赋值,建立围岩的分类标准,并通过求和的方法进行综合围岩分类。分类结果表明:选取的7个指标可以克服双护盾TBM施工时无法对围岩进行全面地质素描的困难,可以满足TBM快速施工的需要,并且能较真实地反映围岩的情况,分类结果可靠。     

薄基岩顶板隧道爆破施工围岩稳定性分析

为更有效地进行薄基岩顶板条件下隧道施工安全控制,以某高速公路隧道为工程背景,运用数值模拟的方法,分别研究不同顶板厚度下隧道爆破施工引起的围岩振速分布特征及其对围岩的损伤情况,并进行围岩稳定性分析。结果表明:1)当顶板厚度在5 m及以上时,围岩是稳定的;2)当顶板厚度为3 m时,最危险横断面上基岩顶板内开始产生严重的拉伸裂缝及一些径向裂缝,将形成超挖;3)当顶板厚度≤2 m时,径向裂缝贯穿顶板岩体,围岩稳定性较差,在掌子面后1 m内可能发生塌落、掉块等事故。     

复杂地形条件下桥隧相连隧道洞口结构设计研究

蒙华铁路坪桥1号隧道进口洞顶基岩外凸、洞顶以下岩面高且直立、洞顶上部地形偏压高陡,地形条件极其复杂。营盘山大桥与坪桥1号隧道进口紧密相连,存在桥台与隧道洞门结构相互干扰以及边坡防护、隧道出洞和洞口场地布置等一系列难题,设计难度极大。为解决这些难题,通过对现场实际地形、地质情况进行研究,对比分析"整体式"与"分离式"桥隧相连结构的优缺点,提出桥台与隧道相结合的"整体式"桥隧相连结构方案;同时,针对地形偏压高陡,提出非对称结构设计方案,实现了隧道"零"仰坡出洞,解决了洞口边坡防护的难题;最后,提出架立临时贝雷梁的方案,解决了隧道出洞及洞口场地布置的难题。     

极高地应力软岩隧道超前导洞应力释放及多层支护变形控制技术

为了解决极高地应力软岩隧道大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下主要结论:1)提出了"先放后抗,抗放结合,锚固加强"的变形控制理念;2)得出了该隧道岭脊核心段"超前导洞应力释放+圆形4层支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)超前导洞应力释放效果明显,正洞累计变形减小幅度约为34%;4)得到了圆形多层支护结构变形规律;5)累计变形均控制在设计预留变形量内,保证了该隧道岭脊核心段大变形控制效果。     

附加质量对水中平面板振动噪声特性的影响

在结构的生产加工和使用过程中,由于结构设计、施工工艺、使用安装及维修保养等过程中存在种种问题,导致结构的附加质量成为一种普遍存在且无法避免的现象,同时又对主体结构的声振特性存在着较大影响,因此研究附加质量对主体结构振动及噪声特性的影响具有重要的基础意义。以水中平板结构为例,对由不同分布情况的附加质量所引起的水中平面板声-振特性的变化进行数值分析。建立带有附加质量主结构的有限元模型,将其与声流体介质的瑞利积分相互耦合用于求解流固耦合问题,以获得耦合系统的响应。通过模型降阶法求解由附加质量所引起的结构模态参数变异。数值计算结果表明,不同分布情况的附加质量的影响有所不同,对于主结构声振特性的影响随频率的变化而变化。在主结构低频振动时,附加质量的影响主要反映在主结构固有频率和阻尼系数的改变上。     

镇江地区非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定性分析

针对非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定问题,结合镇江地区非饱和土的室内试验,对边坡的动态过程进行分析.分析了不同雨强、地下水位情况下降雨入渗的情况,对降雨入渗下的非饱和土边坡进行渗流场的数值模拟,得到非饱和土边坡降雨入渗下的若干规律,以及随降雨发展边坡稳定性的变化情况,为镇江地区的非饱和膨胀土边坡的稳定分析提供依据.     

灌浆法在治理岩体渗漏中的应用

针对许家崖水库取水口处溶蚀、透水性强的岩层渗水冒水的问题,对岩体采用GIN灌浆法进行处理。介绍了浆液的配制和GIN值的选择,着重介绍了钻孔、灌浆、封孔等施工工艺。施工实践表明采用GIN灌浆法充分发挥了其稳定浆液抗溶蚀性强、与岩石结合力强的特点,治理效果良好,并且节约了水泥、提高了功效,可为今后类似工程提供借鉴。