现代隧道技术
 
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2017年 54卷 4期
刊出日期 2017-08-25

特约稿
研究与综述
分析与计算
施工技术
施工设备与材料
特约稿
1 公路隧道工程品质与技术对策
蒋树屏
文章针对公路隧道的工程品质问题进行了介绍和阐述,以隧道工程经常遭遇的坍塌、岩爆、涌水、突泥、岩溶、滑动、瓦斯等灾害为例,分别举例分析了不良灾害产生的原因,并给出了具体的技术处治对策。同时,还介绍了应用“前置式洞口工法”和“山区公路大跨异型棚洞结构”的隧道洞口品质工程案例。最后,从机械化、装配化、信息化三方面阐述了公路隧道品质工程的保障措施和发展方向。
2017 Vol. 54 (4): 1-12 [摘要] ( 201 ) [HTML 1KB] [PDF 7179KB] ( 423 )
研究与综述
13 BIM及其在地下工程中的应用综述
王建秀 1,2 殷 尧 2 胡力绳 3
文章以建筑信息模型(BIM)的初始发展及其技术意义为切入点,对 BIM的应用现状、技术标准、应用扩展等情况进行了综述。基于国内外BIM在地下工程建设中应用的典型案例,就其优势与不足展开讨论,提出了数字地下空间与工程研究对BIM发展的重要性,并进一步对BIM的现状、标准制定、软件开发、技术人员培养以及在地下空间工程中的应用等进行了分析和展望。
2017 Vol. 54 (4): 13-24 [摘要] ( 181 ) [HTML 1KB] [PDF 2194KB] ( 905 )
25 浅埋暗挖地铁隧道地表沉降研究现状
段宝福 宋立坤 周鑫明 周元成
地铁隧道施工的突出特点是地质条件差、干扰因素多、周围环境复杂。相应地,地表沉降则成为浅埋暗挖隧道工程面临的主要安全问题。随着地铁隧道修建理论和技术的发展,国内外学者围绕地表沉降的预测与控制展开了较为深入的研究和探索。文章围绕国内外地表沉降预测与控制的研究现状,对浅埋暗挖地铁隧道的变形预测、施工方法、监测与信息反馈技术展开分析,并提出了今后的发展方向。
2017 Vol. 54 (4): 25-32 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [PDF 938KB] ( 375 )
33 公路隧道衬砌厚度及密实性缺陷评定技术的现状及发展
雷坚强 1 丁彰芳 2
结合当前公路隧道衬砌厚度及密实性检测工作开展状况,文章具体分析了各种检测方法的适用性及可行性,明确了检测结果的判定依据。针对目前广泛采用的地质雷达法检测过程中涉及的工作平台改进、测线布置与记录、衬砌介电常数标定、检测过程记录、结果分析、检测报告及任务实施部门方面进行了论述,并提出了一些利于今后工作有效开展的建议。
2017 Vol. 54 (4): 33-40 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [PDF 1359KB] ( 242 )
41 隐伏溶洞对隧道施工安全影响的风险评估体系
薛亚东 1,2 李硕标 3 丁文强 1,2 方 超 4
作为岩溶地区隧道建设重大安全隐患的隐伏溶洞,易造成突水涌泥、坍塌和沉陷等严重事故,但对相关的风险辨识预警理论尚缺乏系统的研究。文章通过案例统计与理论分析,将隐伏溶洞致险因子划分为地质因素与施工因素两类,其中,地质因素包括:隐伏溶洞相对隧道所处方位、充填物类型与状况、溶洞与隧道间距、围岩等级和溶洞规模等五项;施工因素包括:超前地质预报和施工监测两项。基于致险因子与岩溶隧道施工事故的关系,采用层次分析法计算各致险因子的常权重值,并考虑到不同岩溶隧道的差异,在常权重基础上提出了变权重算法。针对岩溶隧道安全事故系统演化规律,确定致险因子评估取值范围,并给出了隐伏溶洞风险评估等级划分标准。最后结合工程实例,验证了文章所建风险评估体系的可行性和合理性。
2017 Vol. 54 (4): 41-47 [摘要] ( 159 ) [HTML 1KB] [PDF 1177KB] ( 247 )
48 基于属性识别理论的隧道施工超前地质预报可靠性分析
唐曾智 1 田新成 1 夏沅谱 2 李二兵 2 谭跃虎 2
超前地质预报技术是探测隧道开挖掌子面前方不良地质、降低施工风险的一项重要技术措施。为确保超前地质预报技术探测的地质信息可靠、准确,文章建立了基于属性识别理论的隧道施工超前地质预报可靠性评价模型,在综合分析预报可靠性影响因素的基础上,从预报方案、预报作业人员、预报设备、预报环境、预报管理 5个方面考虑,选取综合预报方法数量、作业人员从事预报工作时间、预报设备维护频率、与预报无关设备及人员数量、预报管理合理性作为评价指标,对各影响因素评价指标进行定性与定量描述,并对其进行等级划分;对于预报可靠性评价模型中各指标权重的确定,采用简单关联函数法来确定各评价指标所占权重;通过现场跟踪调查获取的各评价指标值及构造的属性测度函数计算隧道预报区段的单指标属性测度与综合属性测度,进而应用置信度准则对隧道预报区段的预报可靠性进行评价;最后通过工程实际应用表明属性评价结果与现场实际预报的可靠性情况一致。
2017 Vol. 54 (4): 48-55 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [PDF 1216KB] ( 251 )
分析与计算
56 考虑土拱效应的浅埋隧道松动土压力计算方法
娄培杰 1,2
随着浅埋隧道拱顶位移的增加,土拱结构分别经历上凹拱、三角拱、下凹拱、矩形拱这 4个阶段。对于浅埋隧道施工而言,土拱结构以下凹拱和矩形拱为主,随着拱结构的不断变化,土拱效应的影响也在不断变化。文章首先建立拱结构判断的标准:假定隧道拱结构为下凹拱,根据拱顶位移δ得到理论边部位移δ1′;当隧道施工监测边部两处的位移沉降δ1大于下凹拱理论边部位移δ1′,认为此时土拱结构发展到矩形拱;反之,则认为土拱结构为下凹拱。在上述基础上,通过薄层微分层析法,给出了浅埋隧道的松动土压力计算公式。算例表明:浅埋隧道松动土压力与土拱结构有直接关系,当土体从下凹拱发展到矩形拱时,松动土压力会大幅减小,即土拱效应的影响会增加。上述研究对于丰富浅埋隧道松动土压力计算理论有着重要意义。
2017 Vol. 54 (4): 56-62 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [PDF 1806KB] ( 278 )
63 列车荷载下跨地裂缝地铁隧道围岩土压力分析
袁立群 1,2 杨 觅 2 孟昭博 1 门玉明 2
文章根据相似理论设计了跨地裂缝地铁隧道-地层动力相互作用模型试验,通过对模型试验结果的分析系统研究了以不同分段形式跨越地裂缝的马蹄形地铁隧道在列车荷载作用下的围岩土压力以及围岩与隧道衬砌结构的接触压力。通过对相关试验数据分析,可以得到以下结论:分段隧道在地裂缝上盘没有产生下降活动时,围岩土压力与整体式隧道工况相差不多,但地层下降以后,产生的附加土压力与整体隧道工况相差较大;分段隧道在地裂缝活动下产生的附加土压力比地裂缝未活动前有所增大;尽管如此,两种隧道模式下地裂缝活动所产生的接触压力的分布和大小都比较接近,但上盘下降以后,位于上盘地层中的Y1列土压力由于地裂缝活动脱空导致数值上比处于下盘地层的Y2列土压力有了较大幅度的减小。
2017 Vol. 54 (4): 63-67 [摘要] ( 163 ) [HTML 1KB] [PDF 2629KB] ( 218 )
68 倾斜软硬互层隧道破坏过程的围岩应力研究
陈红军 1,2 刘新荣 1,2 王 成 3 宿钟鸣 4
文章结合重庆南涪高速公路鸭江隧道工程,进行了倾斜软硬互层隧道破坏过程的模型试验。试验结果表明,隧道的破坏从左侧边墙周围的软弱岩层开始。根据破坏特征可以将隧道破坏过程分为五个阶段,且隧道围岩的破坏会导致围岩应力的卸荷效应。采用有限元软件建立数值模型分析隧道破坏过程,数值计算结果表明:围岩的最大主应力极值始终位于隧道左侧拱腰处,与隧道最先破坏的位置不一致。从拱顶路径的应力分布分析,围岩的第三主应力为最大主应力。由于软硬岩层的岩性不同,围岩应力沿应力路径表现出震荡式变化。在隧道破坏的第一阶段,压力拱范围约为隧道开挖跨度的 1.35倍。研究结果对类似隧道工程具有重要的参考价值。
2017 Vol. 54 (4): 68-76 [摘要] ( 153 ) [HTML 1KB] [PDF 4003KB] ( 214 )
77 不均匀地层地铁隧道拱顶荷载计算方法研究
晁 峰 1,2 刘大刚 3,4 杨小荣 5 李 磊 6 黄海斌 3,4
对于断面内地层起伏的盾构隧道,其地层参数差异较大且地层分界线起伏变化,而计算参数的选取将影响荷载的计算精度。文章在经典太沙基松弛土压力公式的基础上,对起伏地层盾构隧道拱顶荷载的计算方法进行研究,分别推导了隧道断面内水平地层和倾斜地层拱顶荷载计算的修正方法。对于水平地层分界线情况,通过分析断面内上部地层所占比例,给出了滑移面宽度取值方法;对于倾斜地层分界线情况,在水平地层分界线情况的基础上,分别对隧道左右侧滑移面宽度进行分析并给了出取值方法。通过对某直径为 6 m的起伏地层盾构隧道的侧向土压力进行现场测试,并与经典理论公式进行对比,其结果表明:修正公式计算结果与实测值吻合较好,验证了修正公式的适用性。文章提出的计算方法可为城市盾构隧道工程提供参考。
2017 Vol. 54 (4): 77-82 [摘要] ( 155 ) [HTML 1KB] [PDF 1632KB] ( 241 )
83 常规和广义反应位移法在浅埋双圆盾构隧道中的应用比较
晏启祥 姚超凡 何 川 耿 萍
文章阐述了常规反应位移法的基本原理、分析方法及其存在的问题,给出了常规反应位移法地层结构滑移和不滑移两种假定下的地层弹簧刚度取值公式,并提出了基于地层-结构模型的有限元广义反应位移法。该法的地震强制位移施加在地层左右两侧边界上,两侧边界受到水平滑移支座约束,底部基岩边界受到固定支座约束,并在结构地层界面之间引入摩擦接触单元模拟界面滑移效应。不同界面条件下,双圆盾构隧道采用常规反应位移法和有限元广义位移法的对比表明:考虑界面滑移的有限元广义位移法能更加真实地反映双圆盾构隧道的地震效应;在地震强制位移作用下,双圆盾构隧道两洞管片衬砌附加弯矩为倾斜的 8字形分布,中柱附加弯矩为线性分布,反弯点出现在中柱中点附近;管片上附加轴力基本为压力,中柱附加轴力为拉力且沿高度基本不变;管片上附加剪力为正8字形分布,中柱附加剪力沿高度基本不变。
2017 Vol. 54 (4): 83-90 [摘要] ( 143 ) [HTML 1KB] [PDF 2945KB] ( 190 )
91 埋深和坡度对浅埋隧道围岩稳定影响的敏感性分析
王 辉 1,2
埋深和坡度对围岩稳定影响的敏感性分析是浅埋隧道选线及施工方案确定的一项重要研究内容。文献[1]应用自行开发的程序分析了浅埋隧道不同偏压角及埋深下围岩的变形规律。在此研究基础上,文章提出了一种敏感性分析方法,研究隧道埋深和坡度对围岩稳定影响(地表沉降、拱顶沉降、围岩塑性区分布)的敏感性。研究结果表明:地表和拱顶沉降对隧道埋深比较敏感,对偏压角的敏感性相对较小;而围岩塑性区面积对偏压角的敏感度要大于隧道埋深。研究结果对浅埋隧道的设计和施工具有一定的指导价值。
2017 Vol. 54 (4): 91-96 [摘要] ( 155 ) [HTML 1KB] [PDF 5387KB] ( 202 )
97 复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力预测分析
傅鹤林 1,2 张加兵 1,2 黄 震 1,2 史 越 1,2 汪 敬 1,2 邢雪生 1,2
为揭示复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力,文章基于Покровский当层法,将该问题等效为求解均质地层位移及应力分布问题,结合Loganathan修正公式,推导了复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移、应变和应力分量表达式,构建了地层位移场分布预测模型。同时基于理论预测模型,对比分析了工程实例的预测位移与实测数据的差别,讨论了上下层土体弹性模量比 n、地层深度 z和土体泊松比μ对隧道开挖的影响;在分析含软弱夹层隧道开挖问题时,提出了软弱夹层等效厚度 K的概念。研究结果表明:随着 n的增加,地表最大沉降值 Smax、地表附加水平应力σx和竖向应力σz的最大值均有所减小;随着 z的增加,地层最大沉降值有所增大;随着μ 的增加,Smax有所减小,地表附加水平拉应力σx和竖向应力σz的最大值有所增加;当软弱夹层等效厚度 K增加,Smax有所增加;隧道施工时,上硬下软地层产生位移及应力扩散现象,上软下硬地层产生位移及应力集中现象。
2017 Vol. 54 (4): 97-106 [摘要] ( 151 ) [HTML 1KB] [PDF 4585KB] ( 213 )
107 软土蠕变对隧道结构荷载及变形的影响分析
刘孟波 1 廖少明 1 朱明勇 2 杨俊龙 3 门燕青 1
软土的蠕变特性会削弱土拱效应,导致作用在隧道结构的土压荷载及隧道变形随时间发生变化。文章考虑软土的粘滞性,选取时间硬化法则与 Druker-Prager屈服准则耦合的蠕变模型,结合上海地区软粘土的室内三轴流变试验数据,采用数值分析软件 ABAQUS建立有限元模型,分析软土蠕变特性对隧道-地层接触压力的影响以及隧道的变形与内力等随时间的变化规律,并进一步探讨软土蠕变对土拱效应以及隧道长期受力性能的影响,研究结果对软土隧道设计中长期荷载的合理取值具有重要意义。
2017 Vol. 54 (4): 107-114 [摘要] ( 135 ) [HTML 1KB] [PDF 3574KB] ( 224 )
115 基于收敛-约束法的预衬砌支护适用性研究
杜林林 王秀英 刘维宁
有效控制掌子面超前核心土的预收敛变形是控制软弱围岩变形的重要措施,采用机械预切槽技术施作形成的横向连续壳体的预衬砌支护能够起到保护超前核心土的作用,从而控制预收敛变形。由于掌子面处时空效应的影响,预衬砌支护与围岩间的相互作用过程十分复杂。根据收敛-约束法的基本原理,文章推导出了预衬砌与围岩相互作用荷载的理论求解方法,并基于安全性对预衬砌适用埋深随混凝土强度、围岩参数、预衬砌支护参数的变化进行了研究。研究结果表明:预衬砌混凝土抗压强度越大,预衬砌适用埋深越大,混凝土抗压强度与适用埋深基本呈线性关系;随着应力释放系数的增大,同一混凝土抗压强度条件下的预衬砌适用埋深增加;预衬砌厚度对预衬砌适用埋深具有显著的影响,预衬砌厚度越厚,预衬砌适用埋深越大;隧道直径减小时预衬砌的适用埋深增加。
2017 Vol. 54 (4): 115-122 [摘要] ( 165 ) [HTML 1KB] [PDF 2295KB] ( 200 )
123 盾构施工引起的地层分层位移测试技术研究
张晋勋 1 江 华 2 江玉生 2 葛振义 2
文章基于对盾构施工引起的地层分层位移的研究分析,提出了一种适用于城市地铁均匀土层盾构施工的高精度地层分层位移的测试技术,并在北京地铁 14号线盾构隧道工程中得到了应用和验证。首先,该技术利用锚固平台、静力水准仪和单点位移计组成的地层分层位移综合测试系统,实现高精度、高频率、低扰动的测量;其次,根据盾构掘进空间位置变化过程,在开挖地层均匀、掘进过程稳定的基础上,以刀盘中心为零点,建立盾构掘进动态坐标系,论证了不同深度测点地层位移转换的可行性;最后,使用多元回归分析方法对因盾构施工过程中各参数不稳定产生的差异进行排除,实现了同一竖向钻孔不同深度地层分层位移的精确监测,可有效指导盾构施工引起的沉降控制及复杂地层和环境条件下穿越工程的设计、施工及风险管控。
2017 Vol. 54 (4): 123-130 [摘要] ( 154 ) [HTML 1KB] [PDF 3153KB] ( 233 )
131 土体力学参数随隧道施工动态变化对地层扰动影响的研究
刘 喆 何 平 张安琪 王秀英
文章基于土的三相体系,并依据隧道施工对土体扰动区域的划分,推导得出土体孔隙比与体应变的关系;运用有限元法计算不同区域的体应变,参考土体力学参数与孔隙比的关系,计算扰动土体力学参数在隧道开挖前后的变化,进而研究考虑土体力学参数变化与否对地层扰动的影响差异。计算实例分析表明:相对于假设隧道开挖过程中土体力学参数恒定的情况,在考虑土体力学参数改变情况下地表最大沉降增大 8.1%,塑性区域范围面积增大 55.6%。
2017 Vol. 54 (4): 131-136 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [PDF 1569KB] ( 200 )
137 考虑盾构隧道壁后间隙与注浆分布模式的地表沉降随机预测方法
陈 亮 1 周泽林 2
盾构隧道施工中的壁后间隙、注浆分布模式、开挖面土体变形是影响地表沉降的三个主要因素,而这些因素又与地层条件和施工工艺密切相关,但现有研究中对这些因素量化分析的成果较少。文章基于随机介质理论,将上述三个影响因素分别用等效间隙量Δ1、等效间隙分布角α和负土体损失量Δ2来表示,推导出了盾构隧道施工中三维地表沉降预测公式,并将计算参数Δ1和α对地表沉降的影响进行量化分析;同时,根据实际工程中的沉降监测数据对参数取值进行反演分析,得出了盾构隧道施工中预测地表沉降的三维解。将文章提出方法的计算值与实测沉降值、修正Peck公式的计算值分别进行对比发现,该方法能更真实地预测实际地表沉降的大小和分布特征,证明了提出方法的合理性和反分析参数的可靠性。
2017 Vol. 54 (4): 137-145 [摘要] ( 141 ) [HTML 1KB] [PDF 2425KB] ( 209 )
146 岩爆等级预测的 Bayes判别模型及应用
潘 翔
文章将Bayes判别法应用到岩爆等级预测分析中,选择了围岩的最大切应力σθ、单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt、应力系数σθ/σc、脆性系数σc/σt 和弹性能量指数 Wet作为基本指标,以108组岩爆实例作为研究对象建立Bayes判别模型。针对Bayes判别模型,提出了优势比概念并将其用于分析岩爆指标与岩爆等级之间的趋势性关系以及岩爆等级对指标的敏感性,在此基础上评价不同指标组合下的Bayes判别模型是否合理。分析结果表明:σθ/σc、Wet指标组合建立的Bayes判别模型是最合理的模型,其预测效果好,所得出的岩爆等级概率表达式可用于地下工程的岩爆等级预测。
2017 Vol. 54 (4): 146-151 [摘要] ( 145 ) [HTML 1KB] [PDF 1107KB] ( 179 )
152 开孔隔墙隧道内单列高速列车运行空气阻力的数值模拟研究
郭安宁 罗禄林 贾永兴 梅元贵
开孔隔墙隧道是一种新型的高速铁路隧道结构型式,与传统结构隧道比较,列车通过时空气动力学性能有较大不同。文章基于一维可压缩非定常不等熵流动模型及广义黎曼变量特征线法,建立了隧道内列车运行空气阻力分析方法,模拟了不同长度的有开孔隔墙隧道和无隔墙隧道空气阻力最大值和空气阻力平均值的变化规律,得出隔墙隧道可较大幅度地降低空气阻力,速度一定时隧道长度对内置开孔隔墙空气阻力幅值没有影响的结论。文章研究了 2 000 m长度内置隔墙隧道的开孔间距、开孔大小和列车运行速度对空气阻力的影响特性,初步探讨了高速列车通过内置开孔隔墙隧道产生空气阻力与压缩波和膨胀波的关系及空气阻力最大值和车速的关系,为今后进一步研究内置开孔隔墙隧道列车空气阻力和该类结构隧道的工程应用提供了一定的基础。
2017 Vol. 54 (4): 152-159 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [PDF 3006KB] ( 167 )
160 双洞互补式通风在公路隧道中的应用
夏丰勇 1,2 宋神友 1 谢永利 2 王亚琼 2
针对 4~7 km长隧道左右线通风负荷不平衡的问题,文章提出了一种新型的隧道通风方式——双洞互补式通风,在左右线隧道之间设置两条换气通道,在下坡隧道内设置富余的射流风机,将下坡隧道富余的新鲜空气通过换气通道送入上坡隧道,稀释上坡隧道污染物浓度;同时将上坡隧道污染空气通过横通道送入下坡隧道,降低下坡隧道内风速,从而使两条隧道内空气质量均能满足卫生标准。文章详细推导了该通风方式的设计理论和计算公式,运用公式对某隧道进行通风优化设计,利用通风网络计算风机配置规模,分析其经济效益。结果表明:采用该通风方式,可以在无需修建通风井的情况下,满足隧道内通风要求,从而减少初期投资和运营管理费用,经济效益显著。研究成果对公路隧道通风方式的选择提供了新的途径。
2017 Vol. 54 (4): 160-166 [摘要] ( 149 ) [HTML 1KB] [PDF 2223KB] ( 205 )
167 考虑海拔、纵坡因素的高原特长隧道需风量研究
孙 营 刘小霞
文章从影响高原地区特长公路隧道通风的海拔高度和纵坡这两个因素出发,根据相关文献中关于海拔高度系数的实测结果,以青海大力加山特长隧道为依托,对规范中的海拔高度系数进行了修正,进而重新计算了隧道需风量,并结合纵坡对车速的影响,合理确定了控制工况车速下的需风量,为下一步通风方案的制定奠定了重要基础。
2017 Vol. 54 (4): 167-172 [摘要] ( 135 ) [HTML 1KB] [PDF 667KB] ( 163 )
173 特长深埋高速公路隧道平导通风技术研究
刘永胜 1,2 洪开荣 1 卓 越 1 张进华 2 傅立新 2
针对越岭隧道由于大型山脉的阻隔而不便修建竖斜井的困境,文章以跨越天山的某特长深埋公路隧道为研究背景,提出了高速公路隧道平导运营通风方案。并通过大量的风网解算及通风系统总造价的正交设计分析,研究了特长深埋公路隧道取消斜竖井、采用平导进行通风的设计方法,分析了该隧道近远期通风机理和通风方案。结果表明:影响通风系统总造价的因素排序为:独立通风段长度、排风量、排风道面积、送风道面积;甄选的近远期通风方案很好地解决了较低交通量条件下高速公路隧道的运营通风难题;通风道长度达数公里的条件下,前段污风不宜全部从排风道排出,要充分利用大断面主隧道排风,减少能耗。
2017 Vol. 54 (4): 173-179 [摘要] ( 177 ) [HTML 1KB] [PDF 2116KB] ( 184 )
180 仿矩形顶管管壁摩阻力理论公式的探讨
林越翔 1 彭立敏 1 吴桂航 2 杨伟超 1 施成华 1 雷明锋 1
顶管顶推力由迎面阻力和管壁摩阻力组成,迎面阻力一般可认为是一个定值,而管壁摩阻力则随着顶进距离的增加而增大。文章通过分析已有的矩形顶管管壁摩阻力计算公式,发现现有的理论公式均是将仿矩形简化为矩形以及在深埋条件下未考虑压力拱效应,计算值与实测值相差较大。鉴于此,通过运用土柱理论和普氏压力拱理论,推出了浅埋和深埋仿矩形顶管管壁摩阻力的理论公式。通过算例分析发现,当顶管隧道所处地层较好,埋深较大,且能够形成压力拱时,按规范中的计算公式所计算出的管壁摩阻力相对保守,按本文推导出的公式的计算结果较为合理。
2017 Vol. 54 (4): 180-185 [摘要] ( 182 ) [HTML 1KB] [PDF 1168KB] ( 177 )
施工技术
186 隧道楔形分段掏槽爆破减震机理及试验研究
邹新宽 1,2 潘 强 2 王 微 1 张继春 2 岳 衡 2,3
为合理解决邻近既有建(构)筑物隧道爆破开挖中降低爆破振动强度与确保施工效率之间的矛盾,基于隧道开挖时常用的楔形掏槽方式,文章优化提出了适用于中软岩隧道开挖的减震爆破技术——楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术。此技术借助掏槽炮孔内实行间隔分段装药结构及毫秒延迟起爆技术,确保掏槽腔体由外及内分次分层形成,以达到有效减震和获取良好爆破进尺的目的。文章在详细分析楔形分段掏槽爆破中岩体破碎和减震机理的基础上,基于微差爆破和应力波传播理论提出了影响楔形分段掏槽爆破减震和掏槽效果的掏槽深度比、段间装药分配比、炮孔倾角和段间延迟时间等关键技术参数的确定方法,并应用于指导开展现场隧道爆破试验的参数设计。现场爆破试验结果表明:楔形分段毫秒延迟掏槽爆破技术是一种既能有效降低爆破振动强度又能确保隧道施工速率的技术措施;与常规楔形掏槽爆破技术相比,此技术可将掏槽爆破产生的振动强度降低 30%以上,并可获得良好的爆破进尺与效果。
2017 Vol. 54 (4): 186-192 [摘要] ( 155 ) [HTML 1KB] [PDF 2147KB] ( 190 )
193 暗挖交叠隧道地表沉降实测分析
台启民
北京地铁 6号线北海北—南锣鼓巷区间隧道工程为北京地区首例暗挖交错重叠隧道工程,区间隧道从上下平行逐级过渡为左右平行,隧道开挖方式为先开挖右线隧道(下行隧道),再开挖左线隧道(上行隧道)。文章通过对该工程 18个地表沉降监测断面实测数据进行分析,得出暗挖交错重叠隧道施工引起的地表变形规律。研究结果表明:(1)随着双线隧道角度的增加、距离的减少,地层沉降重叠效应显著增加,后建的左线隧道开挖对地表沉降影响也逐渐增加;(2)左线隧道施工改变了地表沉降槽的形式,使双线隧道地表最大沉降值的位置偏离右线隧道,沉降槽宽度增加;(3)既有结构的存在阻挡了地层变形的传递,减小了地表的变形,双线隧道的减小程度比单线隧道大;(4)采用深孔注浆的方式可以有效控制地表沉降,减少施工对周边环境的影响。研究成果可为同类工程地表变形控制提供参考。
2017 Vol. 54 (4): 193-200 [摘要] ( 151 ) [HTML 1KB] [PDF 4455KB] ( 200 )
201 盾构直接切削及托换后切削建筑物桩基施工技术
陈举飞 刘侯起 攸巧仙
文章以深圳市城市轨道交通 9号线鹿丹村站—人民南站—向西村站区间隧道工程为背景,论述两种不同工况下盾构切削建(构)筑物桩基施工技术,施工中通过对总推力、推进速度、刀盘扭矩、土压等参数的控制,不仅顺利地切削和穿越了桩基,而且很好地控制了地表及周边建(构)筑物的沉降,达到了对周边环境影响小、缩短施工周期、降低造价的目的,可为类似工程提供一定借鉴。
2017 Vol. 54 (4): 201-206 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [PDF 3066KB] ( 202 )
207 综合超前地质预报在新铜锣山隧道中的运用
周 捷 席锦州
南渝高速公路铜锣山隧道穿越煤层、采空区、巨型断层带,地质条件极为复杂,施工中极易发生煤与瓦斯突出、突涌水等危险。由于常规预报方法技术都有其适用条件和优缺点,任何单一方法均难以对掌子面前方地质情况作出准确判断,因此在铜锣山隧道施工中采用了综合超前地质预报技术,结合真反射层析成像(TRT)、瞬变电磁(TEM)、地质雷达(GPR)等多种方法的探测结果,通过多参数相互映证获取了掌子面前方的围岩及地下水赋存情况。该技术为隧道施工安全提供了及时预警,取得了良好的预报成果,为隧道施工方案制定和设计变更提供了可靠的技术依据。
2017 Vol. 54 (4): 207-212 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [PDF 3105KB] ( 187 )
施工设备与材料
213 软弱围岩隧道直进式预切槽机械研发
杨积凯 1 王秀英 2
机械预切槽法是一种极具优势的软弱围岩隧道施工方法。机械预切槽法形成的预衬砌能够有效控制围岩应力释放及重分布,显著降低自然拱高度,有效控制围岩变形。然而,目前的预切槽机械存在软弱地层成槽困难、封水困难和设备体量太大等问题。文章在以上分析的基础上提出了一种全新的预切槽机械研发思路,并研发了第一代直进式预切槽机械。该机械在掘进箱体的保护下进行切槽和混凝土灌注,形成的槽体变形小、混凝土拱壳质地均匀。工业化试验表明,该新型机械能够真正实现预切槽技术的初衷,具有独特的优势。
2017 Vol. 54 (4): 213-218 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [PDF 3138KB] ( 179 )
219 高瓦斯隧道作业机械防爆及自诊断功能的实现和应用
刘 戎 1 杨春和 1,2 姜德义 1 顾义磊 1
针对目前高瓦斯隧道施工机械防爆改装存在的问题,文章依据《柴油车防爆标准》及相关技术规范设计了一种高瓦斯隧道作业机械智能防爆装置。当隧道中瓦斯浓度达到或者超过规范允许的最高浓度时,装置控制作业机械熄火、断电并将作业机械闭锁;当作业机械排气系统温度达到或超过规范规定的最高温度时装置进行喷淋降温,防止排气系统高温点爆瓦斯。同时,为增加装置可靠性,设计了设备故障闭锁、水位异常闭锁以及排气系统温度超限闭锁等三个安全闭锁系统。实践证明,智能防爆装置具有安装快速、使用简捷、运行安全的特点,可以达到防爆的作用。
2017 Vol. 54 (4): 219-224 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [PDF 1357KB] ( 166 )
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