土压平衡式盾构始发技术

文章结合沈阳地铁一号线第五合同段土压平衡式盾构始发工程,阐述了盾构始发施工工艺、关键技术及施工措施,根据实际情况总结了盾构始发掘进的注意事项,为同类工程施工提供了宝贵经验。     

超高水压越江海长大盾构隧道工程安全

随着中国交通建设和城市建设的迅猛发展,越江跨海盾构隧道工程大量增加,而且工程规模(隧道的直径和长度等)和水压条件也在增加。现阶段,仍未明确定义高水压,但一般以0.5 MPa作为高水压的分界线。近期,中国在长江、黄河以及珠江等所建设的高铁、公路以及地铁等盾构隧道工程水压均超过了0.5 MPa,正在筹划建设的琼州海峡隧道等水压更大,将高达2.0 MPa,面临巨大挑战。为此,国家决定针对超高水压(2.0 MPa)越江海长大盾构隧道工程安全问题展开“九七三”计划基础研究。研究采用理论分析、物理试验(室内、室外试验和模型试验)、数值模拟分析和监控测量等多种手段,针对其中涉及的多元、多相和多场耦合物理本质,对高水压水土与结构静动相互作用机理、盾构掘进中的动静力学机理、隧道结构特性及防水特性动态演化机理等核心问题进行深入系统的基础研究,提出了高水压下考虑渗流条件下的水土荷载计算理论和深水盾构隧道地震分析方法,建立了“机-土”动态作用力学模型,提出了盾构姿态、刀具磨损、开挖面稳定和高压成膜及闭气控制方法,提出了高水压大直径盾构隧道衬砌结构设计理论和高水压盾构隧道接缝长期防水安全与监控技术,最终形成超高水压越江海长大盾构隧道工程安全控制理论体系。为确保超高水压越江海长大盾构隧道工程安全提供设计理论依据,为实现大直径泥水盾构在超高水压等复杂条件下安全长距离施工提供理论支持。     

大峡谷隧道进口段施工通风方案设计

目前针对隧道施工通风已开展了较多研究,但是对于长距离公路而言,其施工规划受隧址区地质情况、工期等因素影响,因此其施工规划不尽相同。本文以大峡谷隧道为例,通过对不同区段地质情况的研讨和分析,综合考虑了现有通风设备以及现场施工情况,进行通风方式选择、施工工区划分,再进行风量计算、风阻计算、通风设备选型,形成一套完整的长大公路隧道通风设计方案。     

盾构大数据预处理方法研究

在盾构法隧道施工过程中,合理设置盾构机运行参数,确保盾构机能够按照一定速度掘进,是整个工程流程控制中非常重要的工作。针对现有的盾构参数预测方法缺少对数据系统性的分析和处理,导致预测效果不及预期的情况,文章提出了一整套新的数据预处理流程。该流程分为数据分析和数据处理两个阶段,第一阶段通过主成分分析、皮尔森相关性系数分析进行特征筛选,第二阶段通过插值平滑、卷积平滑进行数据平滑。经过这两个阶段的原始数据处理后,能够在盾构产生的海量数据中提取出特征更明显、价值更高的数据。通过选取真实盾构机数据集进行对比实验,结果表明,所提出的数据预处理流程,能够有效提高盾构机参数预测模型的准确率。     

复合地层盾构掘进参数相关性分析及掘进速度预测

掘进速度预测对于提高复合地层盾构掘进施工效率具有重要作用。本文依托南京轨道交通工程复合地层区段现场盾构掘进数据,在盾构区间地层分区的基础上对主要掘进参数进行研究,分析各掘进参数与掘进速度之间的相关性。结果表明:地层越硬,刀盘转速、扭矩、推力均越大,土仓压力越小,软硬不均复合地层刀盘扭矩明显偏大;在复合地层中仍存在掘进速度与贯入度、螺旋输送机转速成正比关系,但掘进速度越大,刀盘扭矩和推力不一定越大。在复合地层中引入硬岩复合比作为回归参数,采用多元线性回归建立掘进速度预测模型,将相同区段预测掘进速度与实际掘进速度进行对比,以验证模型的的准确性和可信度。本文分析方法可为复合地层掘进施工提供指导。     

基于不同燃料下隧道火灾模型试验火源热释放速率研究

为得到不同燃料油池面积与热释放速率的数学关系式，针对国内外33起隧道火灾模型试验的火源种类、油池面积、热释放速率等数据进行系统分析，对比不同油池面积下不同火源燃料的热释放速率，以及不同醇类、烷烃和化石燃料的热释放速率，并进行小尺寸火灾试验，对90#汽油拟合的数学关系式进行验证。结果表明： 1）国内隧道火灾模型试验的火源中化石燃料约占56%，醇类燃料约占31%，国外隧道火灾模型试验的火源中烷烃和化石燃料各占29%； 2）油池面积越大，燃料燃烧速率、质量损失率及热释放速率越大，得到不同燃料的热释放速率和油池面积的线性关系计算公式及误差公式； 3）相同油池面积下燃料热释放速率由大到小依次为0#柴油、正庚烷、90#汽油、99%酒精、甲醇，油池面积越大，五者之间的差异越明显。     

风机机舱火灾热流场特性数值研究

为研究风机机舱发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于风机机舱火灾计算的数学物理模型,对描述质量、动量和能量运输的通用方程进行简化和变形,用数值程序进行了求解,得到火灾发生后热释放速率及机舱内温度、热流、烟气高度等参数数据;分析典型火灾工况下各参数变化的反应延迟时间和变化规律、以及典型工况下特征参数的阈值,通过分析火灾流场特性变化规律,为风机消防设计提供参考。     

浅覆土砂层土压平衡盾构始发掘进对环境的影响分析

盾构始发和到达安全掘进控制技术是困扰盾构隧道施工的主要难题之一。盾构进出洞施工中,面临掌子面失稳、土体坍塌、涌水涌砂、地表沉陷、盾构"抬头及磕头"等诸多施工风险。本文从基坑及隧道的破坏模式,塑性区分布范围出发,通过有限差分法针对易受扰动的浅埋砂层地层盾构始发段进行了研究,为加固区范围大小的选择提供了依据。研究表明,在不采取加固措施时,基坑开挖后隧道始发段的竖向位移、拱底的隆起和最大纵向挤出变形量均过大,显示基坑将发生坍塌等破坏。当盾构始发段主要加固措施为旋喷桩,加固后的土体的物理参数得到了显著的提升。本文在此基础上得出了旋喷桩的合理加固区域。