地热利用型盾构法隧道施工探索——以清华园隧道能源管片设计、制作及安装为例

土建工程中的隧道结构兼作浅层地热换热构件时被称作能源隧道。盾构隧道中可先将热交换管安装在预制管片中形成能源管片，现场施工时将各管片连接形成回路，这种隧道称为能源盾构隧道。文章基于国外已有的2个能源盾构隧道管片施工和安装研究实例，结合京张铁路清华园隧道3环27个能源管片的设计、制作及安装工作，从管材的选用、管片的预制、管片的现场安装等方面对地热利用型盾构法隧道的施工方法进行总结梳理，根据施工中遇到的具体问题，从管片制作和现场施工的角度对能源管片规模化施工面临的问题提出可能的解决方法。     

基于安全系数的盾构隧道下穿房屋安全性影响分析

城市地铁隧道盾构施工技术的应用，虽避免了大量房屋建筑的拆迁，但对房屋的不利影响也逐渐凸显。现有的将绝对沉降量与相对沉降量作为控制指标的方法，虽然对于房屋因变形导致的破坏能够进行判断，但对沉降量未达到控制值的房屋的安全性则没有明确的规定，对所造成的不利影响也无法评估。本文将安全系数作为评估参数，利用 FLAC3D有限差分软件，对砖混结构房屋在盾构隧道下穿时的安全性进行研究，并验证了该方法的有效性。     

盾构隧道下穿邻近污水管施工方案研究

以成都地铁18号线一期工程ZDK15+242.34施工断面为研究对象，采用外加厚度为0.02 m的钢套筒加固超近距离（与盾构隧道净距0.324 m） DN800污水管，运用MIDAS/GTS软件对盾构掘进过程进行数值模拟，分析了钢套筒对DN800污水管的加固效果。结果表明:钢套筒可以保证该污水管的安全。在施工过程中，盾构机与钢套筒的距离小于5 m时，钢套筒应力变化最为明显，且在左隧道施工完成时，钢套筒的应力值最大。盾构机在污水管前12 m到后8 m范围内施工时，距离隧道越近，污水管的沉降变化越大。污水管横穿废弃污水管及其内部填充的混凝土，会使污水管的沉降增大，与不穿越废弃污水管相比，污水管最大沉降差值增大1.5倍。     

基于独立覆盖等几何壳的盾构隧道虚拟接头试验方法研究

针对工程类比、物理试验、数值模拟在深埋、大断面、异形盾构隧道接头抗弯刚度获取与性能研究时的局限，建立了基于独立覆盖等几何壳的虚拟接头试验方法与平台。研究讨论了虚拟试验实现的关键理论、算法与技术，对照物理试验分析了虚拟试验的可行性与优势，并采用虚拟试验分析了某大断面深埋隧洞的接头抗弯性能及其影响因素。研究结果表明：在虚拟试验平台中输入非敏感参数即可获得与物理试验吻合的接头抗弯曲线，其计算代价仅约为实体有限元模型的0.75%；在研究范围内，大断面深埋隧道接头刚度取值范围为2.98×10⁵～2.57×10⁶kN·m/rad，接头刚度随管片变形缝长度增大而明显减小。     

复杂条件微型市政盾构隧道施工关键技术研究

南京某污水隧道工程采用直径2.8 m的泥浓式盾构,在穿越秦淮河下粉质黏土、风化粉砂质泥岩等软弱复合地层时,面临小竖井盾构始发、小半径曲线转弯、岸坡既有桩基拔除等难题,是目前中国典型的城区复杂条件下的微型盾构隧道工程。针对工程面临的技术难点,结合现场具体施工情况,采用筛分-压滤相结合的浓泥浆处理技术,解决了大量废弃泥浆处理问题,形成了小竖井盾构先推后盾分体始发、基于双主动铰接的小半径曲线转弯、旋转钻机配合套管钻头的桩基拔除等关键技术,提出了MMA底漆-瓷釉面涂的内壁防腐方案,可为今后类似工程建设提供参考。     

石大华出席“中国中铁一号”盾构天津地铁贯通汇报会

2009年6月12日，“中国中铁一号”盾构天津地铁营和区间贯通汇报会在津召开，中国中铁股份公司董事长、党委书记石大华，副总裁段秀斌出席会议并作重要讲话。中铁隧道集团总经理张继奎主持汇报会。中国中铁股份公司工业设备部、科技设计部、市场营销部、宣传部负责人，中铁一局至十局、中铁科工、中铁电气化局主管领导参加了汇报会。     

水下盾构隧道管片钻穿引起的涌水突泥治理技术研究

水下盾构隧道管片钻穿会引起大量涌水突泥，对隧道建设及运营造成重大影响，且采取的隧道修复措施将影响隧道的长期运营安全。以某地铁隧道被意外钻穿的实例为工程背景，为确保水下隧道意外钻穿破坏时，可以做到临时封堵有效，永久修复满足百年使用要求，提出修复思路。在水面利用浮船进行海上袋装水泥封堵，然后筑岛截断隧道与海水的联系； 临时封堵后监测管片变形、复核隧道中线，明确钻孔对隧道限界的影响； 通过计算对结构安全性进行评价，明确钻孔对管片结构受力影响较小。在确保隧道钻穿对隧道限界及结构的影响可控后，采取地面注浆、洞内注浆、倒锥形封堵、洞内设置内撑钢板相结合的方案，对隧道钻穿处进行治理，保证隧道的安全运营。在隧道周边施工时，应加强隧道保护意识，避免对既有隧道造成破坏。     

盾构施工耗电的影响因素分析

为了探究了解盾构机的用电规律,研究盾构施工耗电的影响因素,利用刀盘驱动做功理论研究四类影响因素(土质情况、盾构埋深、施工参数和技术参数)对盾构机掘进过程用电量的影响,结合深圳地铁九号线的工程背景资料验证,得知切削土的性质对刀盘耗电的影响最为明显;其次是隧道埋深,两者呈线性关系,埋深加大11%,耗电量增加17%左右;另外,盾构机总功率与推进的速度之间也有明显的线性相关性,即推进速度越快,盾构耗能越多。     

水压作用下超大直径泥水盾构掌子面主动破坏模式研究

随着中国跨海隧道技术的不断发展,超大直径泥水盾构的应用范围越来越广。该文以广东珠海马骝洲交通隧道工程为研究背景,采用有限差分软件FLAC^3D对中粗砂和淤泥地层条件下超大直径泥水盾构掌子面破坏过程进行模拟,得到无水条件和水压条件下掌子面主动破坏模式及极限泥水支护压力变化规律,并将数值计算结果与楔形体极限平衡理论结果进行对比。研究表明:水压作用提高了泥水盾构掌子面极限支护压力,但对掌子面破坏形态影响较小;掌子面破坏形态受泥水重度影响较大,具体表现为掌子面上部变形较大,下部变形较小;数值计算与理论计算结果对比表明:盾构掘进为中粗砂地层时,楔形体极限平衡理论得到的结果偏不安全。     

全断面卵石地层泥水盾构环流系统针对性优化设计及应用

为解决泥水盾构在全断面卵石地层掘进时环流系统的堵塞滞排问题，结合洛阳地铁2号线博物馆站—九都西路站盾构区间泥水盾构全断面卵石地层中施工穿越洛河工程，提出一种并联式采石箱设计方案。先后进行普通并联式采石箱、串联采石箱、新型格栅滚筒式采石箱及直通管道自落式旁通采石方案等应用研究，并开展工业性试验，逐步总结方案并优化完善。结果表明： 1）直通管道自落式旁通采石方案，可以较好地解决泥水盾构在卵石含量高、卵石粒径大的地层中掘进时的管路滞排问题，大大提高掘进效率； 2）新型格栅滚筒式采石箱若能解决滚筒卡顿的问题，也能较好地处理类似工况； 3）对于新制造盾构，建议采用优化的新型格栅滚筒式采石箱方案，理论上该方案应更加高效。