隧道稳定性分析与设计方法讲座之三：隧道设计理念与方法

本文作为一个讲座对以往研究成果作一综述。回顾了当前采用的3种隧道设计方法,提出了基于数值极限分析的地层－结构法,克服了地层－结构法缺点,可以求得设计所需的围岩稳定安全系数,解决了当前设计中的人为性问题。对隧道深浅埋分界线进行了探索,叙述了基于散体理论的隧洞深浅埋分界标准。提出了基于弹塑性理论的隧洞深浅埋分界标准,并对2种分解标准的优缺点进行了评述。阐述了隧道设计计算的5个基本理念： 1）隧道设计必须满足运行和施工中安全要求,提出初期支护后围岩安全系数必须保证施工安全; 2）隧道设计计算模型必须适应不同工程地质条件、围岩压力特征,符合隧道实际受力情况; 3）必须符合现代围岩压力理论与现代支护原理,充分发挥围岩自承作用; 4）隧道结构计算模型也应符合结构实际受力状态,树立初期支护作为围岩加固材料,按塑性理论计算的新理念; 5）采用合理的计算方法与计算参数,确保隧道设计计算的科学性。最后以一个地铁车站为例,采用本讲座提出的方法介绍了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ级围岩中隧道的设计方法与成果。     

基于分布式光纤的隧道振动监测系统试验研究

运营期隧道突发事件发生频率的不断增高对隧道的健康监测提出了挑战.目前,国内铁路隧道对突发事件自动化监测的研究仍处于初期阶段.为验证京雄高速铁路隧道基于分布式光纤的振动监测系统的实施效果,本文开展了钻机打孔、挖掘机铲土、工程车辆行驶和隧道内落石等振动事件的模拟试验.结果表明:该监测系统对振动事件具有较高的灵敏度,通过时、...     

沉管隧道钢筋混凝土管节预制及下水工艺比选研究

对现有的沉管隧道管节预制方法进行分析，研究固定干坞法、移动干坞法和工厂法的通用工艺流程，分析各个工艺的建设条件、工艺特点及施工难点，提出钢筋混凝土管节预制方法选用表。通过对3种管节预制方法的深入研究，剖析各方法的差异性，得出管节预制方法的3类区别。利用工艺组合的方法，构建了6种工艺，从创新性、效益、可行性等多角度综合分析，剔除成熟工艺和成本投入较大的工艺，提出管节平地流水线预制动态入水新工艺，并就其应用进行深入研究，同时将其与现有工艺在工期、造价等方面进行定量对比分析，分析结果显示，该工艺具有一定的优势。     

TBM刀具岩石磨蚀性CAI值调整系数的应用

为研究TBM掘进不同岩层的刀具消耗规律，解决川藏铁路隧道TBM施工概预算定额刀具消耗量的适用问题，根据岩石磨蚀性指数特性，结合引汉济渭、高黎贡山TBM掘进现场实测数据成果，分析等效石英含量、单轴抗压强度、完整性等不同条件下刀具磨蚀消耗量的变化规律，并结合应用案例研究推导其与岩石磨蚀性CAI指数的对应关系。在此基础上，推导并验证不同CAI值条件下刀具消耗量调整系数，证明通过石英含量、单轴抗压强度等相关参数推导CAI指数的可行性，为概预算定额中岩石磨蚀性CAI值调整系数的应用提供了理论基础。     

铁路隧道穿越瓦斯煤系地层的旋喷围桩防突工法探析

为确保铁路隧道能够快速安全地穿越瓦斯突出煤系地层，依据《铁路瓦斯隧道技术规范》的防突规定及旋喷桩工艺特点，从“堵”“排”结合的角度，提出一种旋喷围桩快速防突的新型施工方法。首先，依据防突原理，针对超前综合防突和工作面综合防突，开展了“堵”“排”结合的旋喷围桩防突工艺研究； 然后，以叙毕铁路欧家湾高瓦斯隧道防突为例，进行了旋喷围桩防突工法中关于围桩桩径与瓦斯释放孔数量的多方案设计；最后，依据施工定额，结合工程量统计数据，从施工成本和施工时间方面将旋喷围桩防突工法与传统抽排防突措施进行比较。研究结果表明： 1)封闭的高强度旋喷桩加固了防突区域轮廓周线上煤层的地质结构，隔离了围桩内外的煤体，截断了煤与瓦斯突出向围桩外扩展的途径； 2)仅对围桩内突出煤层实施地质钻钻孔和瓦斯排放，使消突范围大大减小； 3)与传统抽排消突方案相比，旋喷围桩防突工法桩内释放孔数量减少为原设计的1/5～1/3时，地质钻钻孔总工程量可减少13%～22%，施工成本按基价计仅增加1.7%～10.5%，既安全高效，又简单易行。     

基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用研究

针对目前隧道数字化运营管理中存在的视频碎片化、视频与业务数据分离、缺乏二三维联动响应手段等问题，提出一种基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用方法。1）对隧道运营过程中视频监控的应用现状与需求进行分析，为三维视频融合技术应用与创新实践提供方向； 2）利用BIM与点云重建技术构建隧道场景三维模型，形成隧道虚实融合的静态模型基础； 3）提出一种隧道监控视频三维注册与虚实融合绘制方法，将多路视频实时融合到三维隧道场景模型中； 4）在融合后的三维场景中汇聚融合多源物联传感数据，形成与真实隧道交通运行场景基本一致的数字孪生场景； 5）基于视频融合场景开展二三维联动的隧道保畅、事故救援、设施管理、应急响应等运营管理应用实践。示范应用结果表明，该方法有助于实现更加实时、高效、智能的隧道管理与服务。     

大断面地铁越江隧道施工难点分析及其应对措施

杭州地铁1号线下沙江滨站至滨江一路站区间是杭州地铁建设的第1条大断面穿越钱塘江的盾构隧道工程。在阐述该工程概况及隧道断面和结构设计的基础上,分析了该工程在设计、施工过程中面临的工程难点,主要包括:下穿钱塘江大堤、下穿江底输油管、高水压下管片接缝防水等。采用工程类比、工程实测等手段,针对各个难点提出相应的应对措施,确保了工程的顺利实施。这些应对措施可为类似的越江隧道工程提供参考。     

滇西地区复杂地质条件下隧道施工技术研究

随着经济社会的快速发展,我国西南地区公路、铁路、城市轨道交通等建设密度越来越高。西南地区地质构造复杂,隧道施工难度大,施工工期长。为了提高隧道施工进度及安全性,施工方法的选择尤为重要。围岩的自稳能力决定了施工方法的选择,无论何种施工方法,均应在围岩自稳时间内完成初期支护,确保围岩稳定,防止隧道塌方、变形。基于围岩自稳时间的三台阶施工方法,在各个工序中加入时间要素,改变了开挖工法频繁转换的现状,做到了复杂地质条件下快挖、快支、快成环,提高了隧道施工进度,保证了施工安全。     

集通铁路长大隧道GSM-R冗余方案研究

针对集通铁路的长大隧道,论述分布式基站和数字光纤直放站的两种冗余方案,通过分析比较两种方案的单网交织以及同站址双网冗余覆盖方式,推荐采用分布式基站单网交织冗余方案。     

膨胀性地层铁路隧道衬砌结构及防排水措施优化建议

结合膨胀性地层铁路隧道病害概况以及单、双线铁路隧道断面、防排水设计现状,提出相应的衬砌结构及防排水措施优化建议。衬砌结构的优化建议如下:对单线隧道而言,适当增大其边墙曲率、仰拱矢跨比,提高边墙、仰拱的强度和刚度;对双线隧道而言,适当增大其仰拱矢跨比,提高仰拱的强度和刚度;隧道仰拱处二次衬砌应采用钢筋混凝土,同时在隧道仰拱填充中增设格栅钢架或在隧道仰拱填充顶部增设钢筋。防排水措施的优化建议如下:将设置在仰拱填充内的中心水沟下移至仰拱下方,在仰拱下方设中心水沟或改设为排水渗沟,可将隧道衬砌背后积水均引入仰拱下方的中心水沟排出洞外;而改设的中心渗沟主要用于排出仰拱下方积水。