现代隧道技术
 
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2017年 54卷 3期
刊出日期 2017-06-25

研究与探讨
分析与计算
施工技术
研究与探讨
1 对高铁隧道二次衬砌钢筋设计问题的思考
杨建民 1 谭忠盛 2
为了研究高速铁路隧道二次衬砌设置钢筋的必要性及配筋设计与钢筋实际受力是否一致问题, 文章对比了中国、 德国和日本的规范, 并依托郑州至西安高速铁路隧道工程, 进行了二次衬砌配筋设计与深、 浅埋隧道钢筋实际受力现场测试对比分析。研究结果表明: 按规范规定的围岩荷载的 50%~60%以及按最不利节点, 进行二次衬砌配筋设计偏于保守, 和现场实测钢筋受力值存在较大差别; 现场实测钢筋只有拱顶内侧受拉, 受拉值仅为 19.5MPa, 其余均受压, 二次衬砌钢筋压力比较小, 最大值在左右边墙位置, 为 57 MPa。分析认为, 进行二次衬砌结构检算时, 可适当减小围岩压力的取值; 衬砌配筋应通过工程类比及结合规范公式计算综合确定。
2017 Vol. 54 (3): 1-7 [摘要] ( 223 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 73 )
8 局部水压作用下单线铁路隧道衬砌设计参数研究
万 飞 1 王华牢 1 谭忠盛 2
隧道运营后衬砌开裂的主要原因之一是由于衬砌受到了较大的局部水压作用。为解决局部水压显现明显地层中衬砌设计依据不足的问题, 文章采用现场试验和数值模拟手段, 研究局部水压作用下铁路单线隧道标准设计图的Ⅱ级围岩曲墙带底板衬砌形式和Ⅲ级围岩曲墙带仰拱衬砌形式的受力特征和安全性, 并对衬砌安全系数提高措施的作用效果进行分析, 提出了局部水压作用下衬砌的设计参数。研究结果表明: 衬砌各部位的安全系数分布较离散,衬砌受局部水压作用的部位是薄弱部位; 采用增大衬砌厚度和增加钢筋量的措施可明显提高钢筋混凝土衬砌的安全性, 提高混凝土等级措施不能提高衬砌安全性; 曲墙带仰拱衬砌的安全性明显优于曲墙带底板衬砌,通过增大衬砌厚度和增加钢筋量的措施, 曲墙带底板衬砌最大能承受0.2 MPa水压, 曲墙带仰拱衬砌最大能承受0.5 MPa水压力, 在较大水压力作用下建议优先采用增大曲墙曲率的方法提高衬砌的安全性。
2017 Vol. 54 (3): 8-16 [摘要] ( 122 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 46 )
17 公路运营隧道衬砌裂缝长期监测及分析
张素磊 1 张顶立 2 刘 昌 1
裂缝在公路运营隧道衬砌结构中普遍存在, 其稳定与否直接关乎隧道的运营安全, 而通过监测手段分析预测裂缝的发展态势是一种最为直观和有效的手段。文章针对目前衬砌裂缝监测成果偏少这一现状, 依托某二级公路隧道工程, 主要对以下内容进行研究: 从裂缝类型、 所处位置及围岩级别、 裂缝的几何特征 3个方面分析了衬砌裂缝的分布规律; 采用光栅光线传感器对选取的 12条典型衬砌裂缝进行了为期 2年的监测工作, 监测成果表明衬砌裂缝发展规律可大致分为平稳型、 周期性变化型、 增长型及闭合型 4种, 且从裂缝几何特征参数的监测数据可以看出, 多数裂缝处于一种相对稳定的可控状态, 对隧道结构稳定性影响较小; 从勘查设计、 施工以及运营管理 3个环节对隧道衬砌裂缝成因进行了系统分析, 并据此提出了隧道衬砌裂缝预防措施; 对衬砌裂缝的治理, 建议采用 “先监测、 后分类、 再选择治理措施” 的治理理念。研究成果可为国内外类似隧道工程衬砌裂缝评估及防治提供参考与借鉴。
2017 Vol. 54 (3): 17-25 [摘要] ( 155 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 52 )
26 深埋长大隧道层状围岩岩爆特征研究
时亚昕 1 刘大刚 2
文章以二郎山深埋长大隧道为工程依托, 利用 3DEC软件建立层状围岩不同倾角、 倾向与层厚的数值模型, 计算隧道洞壁各位置的主应力, 以此判断隧道施工过程中岩爆发生的位置。结果表明: 围岩倾角为 0°或层状岩倾向与隧道掘进方向相同时, 拱顶位置主应力最大; 围岩倾角 90°时, 两侧边墙易发生岩爆; 层状岩倾向与隧道掘进方向相反时, 掌子面上半部分主应力最大, 为岩爆易发位置; 层厚不影响隧道洞周主应力最大值的位置。
2017 Vol. 54 (3): 26-31 [摘要] ( 129 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 37 )
32 地质雷达在隧道工程探测中的干扰波形特征分析
刘东坤 1,2 吴 勇 1, 2 魏昶帆 1,2 金 铭 3 霍宇翔 4
地质雷达已被广泛应用于隧道工程中, 但地质雷达在隧道工程探测过程中时常会遇到干扰因素, 会导致雷达探测反射波波形堆积图异常, 干扰波形覆盖了有效波形, 严重影响后续的解译工作。文章将地质雷达在隧道工程中所遇的干扰划分为耦合干扰、 施工干扰及特殊情况下的干扰三种类型, 对雷达的干扰波形特征进行分析,提出了有效的处理措施以抑制雷达干扰波, 从而保障解译人员能够有效、 准确地识别雷达干扰波形, 避免对雷达干扰波的误判。
2017 Vol. 54 (3): 32-36 [摘要] ( 123 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 44 )
37 远程实时监测系统在隧道明洞结构中的应用
高红兵 1 刘志强 1 吴 剑 1 张 鹏 2
针对川黔线某滑坡附近的隧道明洞结构, 采用远程实时监控系统对围岩压力、 钢筋应力、 混凝土应力进行连续监测。实时监测系统具有数据采集、 远程数据传输、 数据曲线实时显示、 监测预警等功能。明洞结构的监测数据显示, 在明洞结构覆土完成后, 结构内力随着施工荷载的减少及土体的固结, 结构受力逐步趋于稳定, 结构两侧边墙钢筋及混凝土表现为外侧受拉内侧受压, 表明结构受到偏压作用, 与实际情况相符。工程案例表明该实时监测系统既能及时掌握结构的受力情况, 又不会影响线路的正常运营, 特别适用于运营期隧道明洞结构的长期监测。
2017 Vol. 54 (3): 37-41 [摘要] ( 125 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 40 )
分析与计算
42 基于椭圆形式的隧道纵向等效连续化模型分析
蔡伟阳 张孟喜
针对当前理论推导下隧道纵向刚度有效率 (0.14~0.23) 比上海盾构隧道实际工程的应用值 (约 0.7) 偏小的情况, 文章改进传统纵向等效连续化模型, 在隧道等效连续化模型的基础上, 基于椭圆的参数方程, 同时考虑横向刚度、 环缝作用范围的影响, 并且引入土层约束系数和管片拼装方式影响系数, 建立新型的盾构隧道纵向等效连续化模型, 修正了等效弯曲刚度的计算公式。文章以上海某隧道工程为背景, 分析了横向刚度和环缝作用范围系数对隧道等效抗弯刚度的影响规律。假设隧道发生 “椭圆变形”, 其计算结果表明, 隧道纵向等效刚度有效率与其他模型结论相比增加了 26%~50%, 有效地贴近了实际应用值, 证明了椭圆假设的合理性。研究结果对隧道纵向等效刚度有效率的理论推导和实际工程的取值具有一定的参考意义。
2017 Vol. 54 (3): 42-49 [摘要] ( 97 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 38 )
50 隧道洞室地基稳定性双阶段多策略粒子群BP网络模型研究
胡 军 董建华 王凯凯
影响隧道洞室地基稳定性的因素众多, 这些因素与隧道洞室地基稳定性之间存在着复杂的非线性关系, 并且常规的方法很难描述这种复杂的关系。文章提出了一种双阶段多策略粒子群算法(DMPSO)优化的BP神经网络隧道洞室地基稳定性评价模型。粒子群算法具有全局优化能力强、 搜索效率高等特点, 算法改进后使这些特点更加突出。BP算法有很强的非线性映射能力、 泛化能力, 但也有收敛速度慢, 容易陷入局部最优等缺陷。采用双阶段多策略粒子群算法 (DMPSO) 搜索BP模型的权值和阈值, 弥补了BP模型的缺陷, 提高了其预测的准确度。文章以重庆小什字车站洞室地基为例, 证明了双阶段多策略粒子群算法优化的 BP神经网络模型(DMPSO-BP)的可行性, 并且该模型比模糊神经网络和粒子群优化的BP神经网络 (PSO-BP) 模型有更好的预测精度。
2017 Vol. 54 (3): 50-57 [摘要] ( 113 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 40 )
58 考虑桩-土界面力学特性的桩体内力变形规律研究
李 涛 杨伟红 贺 鹏 陶龙光
文章以北京地铁 10号线巴沟车站深基坑工程为依托, 建立考虑桩-土接触界面力学特性的数值计算模型, 分析桩体受力变形规律, 并与实测数据进行对比, 进而分析土体内摩擦角、 界面法向耦合弹簧摩擦系数、 界面切向耦合弹簧摩擦系数3个因素对桩体内力及变形的影响。研究结果表明: 随着土的内摩擦角的增大, 桩的弯矩减小, 桩的水平位移减小, 且影响程度逐渐减弱; 随着法向耦合弹簧摩擦系数的增大, 桩的最大弯矩和最大水平位移均先增大, 后保持不变; 切向耦合弹簧摩擦系数对桩的弯矩和水平位移的影响不大。研究结果对深基坑支护结构的设计计算具有重要的指导意义。
2017 Vol. 54 (3): 58-64 [摘要] ( 124 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 41 )
65 盾壳摩擦对周围土体工作性状影响的研究
郑 刚 1 路 平 2 姜晓婷 1 崔玉娇 1 高 超 1
文章以天津地铁二号线东南角站至建国道站区间左线盾构掘进项目为依托, 采用 ABAQUS对盾构掘进过程产生的地表沉降进行了计算, 并结合工程实测结果对其进行验证, 并进一步分析了在一定掌子面推力下的盾构掘进过程中, 不同盾壳摩擦作用对周围土体变形与受力的影响。研究结果表明: 盾壳摩擦作用对土体沿掘进方向的水平位移和附加应力影响较大, 且影响最敏感区域位于盾构机头和盾尾附近; 当距离隧道超过一倍隧道直径时,盾壳摩擦产生的土体附加应力衰减至可被忽略的程度。
2017 Vol. 54 (3): 65-72 [摘要] ( 126 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
73 钢管桩加固饱和黄土隧道软基的试验研究
赵 涛 1,2 李国良 3 梁庆国 1,2 靳宝成 3 王新东 3
针对宝兰客专王家沟隧道饱和黄土软弱地基采取加固措施, 通过 4种不同含水率桩基填土的钢管桩室内模型试验和现场加固软基试验, 分析了模型钢管桩和现场钢管桩单桩、 复合地基的沉降特性, 以及高含水率桩周土钢管桩应变特性。研究结果表明: 随着桩周土含水率的增加, 模型钢管桩的 Q-S曲线由缓变型变为陡降型, 沉降速率加快, 极限侧摩阻力以幂函数规律递减, 高含水率桩周土钢管桩沿桩长方向的应变随加载时间大致呈 “B” 状分布; 根据现场试验, 建议选用钢管桩复合地基加固王家沟隧道富水软弱地基, 钢管桩以等边三角形布置, 并根据规范给出用于设计参数的建议值。试验结果可为钢管桩加固软基室内试验和现场试验、 施工提供参考依据。
2017 Vol. 54 (3): 73-81 [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 38 )
82 “土-岩” 复合地层盾构始发井横通道开挖支护力学行为研究
王兆辉 李立云 王国盛 张海明
结合长春地区特殊的 “土-岩” 复合地质情况, 文章首先通过对横通道施工阶段地表及洞内沉降监测进行数据分析, 总结出 CRD工法施工过程中土层的沉降变形规律; 然后采用有限元软件 MIDAS/GTS分析横通道施工引起支护结构和上覆埋地管线的变形及受力情况, 并与实测数据进行对比分析。结果表明:(1) 1~4号导洞开挖对地表沉降贡献较大, 占总沉降的74%;(2) 掌子面开挖的影响范围约为其前后15 m;(3) 初期支护中拱顶及底部仰拱Mises应力较大, 且初期支护交接处均出现应力集中;(4) 管线中部Mises应力最大, 在距离中轴线约10 m的位置出现应力最低点。
2017 Vol. 54 (3): 82-89 [摘要] ( 111 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 44 )
90 地震波斜入射下山岭隧道横向动力响应数值分析
汪精河 1,2 周晓军 3 刘建国 3 王晓波 4
近断层地震具有显著的方向性特征, 地震波斜入射引起的非一致激励对隧道结构具有不可忽视的影响。文章基于粘弹性边界的波动数值理论, 采用 ANSYS进行汶川卧龙波输入下某山岭隧道横向地震响应数值分析, 研究了地震波入射角度对衬砌动力响应的影响。计算结果表明: 地震波斜入射时, 衬砌结构的地震响应与垂直入射时有明显差异, 呈现竖向受力特征, 结构反应随着入射角度的增加而增大; 斜入射时, 隧道抗震的薄弱部位在拱顶、 拱腰和拱脚处。研究结果可为山岭隧道抗震设计提供参考。
2017 Vol. 54 (3): 90-96 [摘要] ( 128 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 42 )
97 随机块体对泰山抽水蓄能电站地下厂房稳定性的影响分析
张 立 1 陈小宾 1 廉明远 2 贾 超 2 张国荣 2
关键块体的稳定性决定着岩体地下洞室的整体稳定性, 因此确定洞室围岩关键块体的位置、 大小以及关键块体失稳模式对控制及预测洞室的安全性至关重要。泰山抽水蓄能电站地下厂房围岩受到不连续面切割, 存在稳定性问题, 故对其长期稳定性进行了深入研究。在获得研究区节理裂隙产状概率特征的基础上, 采用赤平极射投影法确定该区地下厂房概率最大失效模式, 搜索厂房区关键块体的位置, 并对其长期稳定性进行分析预测, 给出关键块体安全性的定量指标。同时将强度折减法与关键块体理论相结合, 对地下厂房长期稳定性及风险进行了有效预测, 研究成果可为泰山抽水蓄能电站后续加固方案的制定提供借鉴与依据。
2017 Vol. 54 (3): 97-104 [摘要] ( 102 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 44 )
105 钓鱼台隧道复杂围岩设计施工过程关键块确定技术
杨 勇 1,2 张敏思 1,2 王述红 3 王存根 3
关键块体在某种程度上控制着节理隧道施工的稳定性, 同时存在着安全隐患。在设计和施工过程中, 及时确定关键块体可减少工程事故的发生。文章结合辽宁境内高速公路钓鱼台隧道工程, 采用块体理论和团队开发程序GeoSMA-3D系统, 在现场调查的基础上对其进行不定位块体、 定位块体和随机块体的搜索和初步确定, 并分析了该隧道块体的稳定性。不定位块体分析中, 给出三组结构面下, 开挖面上可能形成的最大关键块体理论计算方法; 定位块体分析中, 根据确定性结构面信息, 搜索开挖面上的关键块体; 随机块体分析中, 采用三维不接触系统对随机结构面进行测量统计, 并搜索确定结构面与随机结构面共同作用下的有限块体和关键块体。三种不同块体的分析方法相互补充, 从不同方面为工程设计及施工提供了依据。
2017 Vol. 54 (3): 105-111 [摘要] ( 96 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
112 超浅埋隧道下穿铁路引起变形敏感度数值分析
杨庆刚 1 孙 明 1 倪小东 2,3 赵帅龙 2,3
南京地铁 4 号线仙林湖—桦墅站超浅埋区间隧道下穿江南水泥厂专用铁路线, 对地表变形控制要求较高。该地段岩溶较为发育, 岩性较差, 施工存在较大风险。文章结合隧道下穿既有铁路现场地质及施工情况, 应用 ABAQUS 软件建立分析模型, 针对土体注浆加固前后、 有无路基荷载、 是否考虑路基荷载作用间歇性等情况下隧道施工引起的地表沉降及路基变形进行研究, 并将分析结果与监测数据进行比较。研究结果表明, 本文数值分析结果正确, 同时验证了本工程采用的施工工艺能保证工程稳定性, 可为类似工程提供参考。
2017 Vol. 54 (3): 112-119 [摘要] ( 123 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 52 )
120 超大直径泥水式盾构施工地层变形规律研究
房 倩 1 王剑晨 1,2,3 刘 翔 1 宋瑞刚 4
文章以南京市纬三路过江通道大直径双线盾构 (?14.5 m) 工程为背景, 结合现场监测数据, 对超大直径泥水式盾构在砂、 砂卵石地层中掘进引起的地表变形过程和分布规律进行分析。研究结果表明: 盾构隧道地表纵向变形分为四个不同阶段, 分别为隆起、 快速沉降、 缓慢沉降和最后稳定阶段; 单线隧道施工地表变形可用 Peck公式描述, 拟合得到Vl值平均为1.856%, K值平均为0.423, 整体呈现单峰状; 双线隧道施工地表变形呈不对称双峰状,这是因为后建隧道的施工增加了地表最大沉降值以及沉降槽宽度, 进而改变了沉降槽的形状; 双线隧道施工地表变形可用双Peck公式进行描述, K值与隧道数量、 施工历史情况无明显关联, Vl值与施工方法、 质量控制及双线隧道施工顺序有关。研究结果可为类似工程提供指导及参考。
2017 Vol. 54 (3): 120-125 [摘要] ( 154 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
126 盾构隧道衬砌背后空洞对结构影响规律数值分析
赖金星 1 刘 炽 1,2 胡 昭 1 曹小军 3 王修领 1
文章以西安地铁某区间隧道涌水导致衬砌背后空洞事故为依托, 利用 ANSYS有限元数值方法, 分析了空洞位置和大小对盾构隧道的影响。结果表明: 衬砌背后无空洞时, 围岩应力集中系数等值线呈蝶形分布, 隧道顶部和底部应力集中最大, 两侧最小; 衬砌背后空洞在两侧时, 对围岩的应力集中、 管片的内力和安全系数影响最大, 随着空洞向顶部和底部移动, 影响减小; 随着与空洞之间距离的增加, 围岩的应力集中、 管片的内力和安全系数受到的影响减小; 轴力受空洞大小的影响较小, 而管片弯矩、 围岩应力集中及安全系数受空洞大小影响较大; 随着空洞面积的增加, 空洞对周围土体的应力集中、 管片的内力和安全系数影响增大。
2017 Vol. 54 (3): 126-134 [摘要] ( 120 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 40 )
135 隧道爆破振动下砌体结构局部动力反应研究
管晓明 1,2,3 傅洪贤 4 王梦恕 4 郭彩霞 5 刘 琨 6 刘同良 6
文章依托成渝客专新红岩隧道爆破工程, 选取典型实测爆破地震波和典型二层砌体结构, 分析了砌体结构的低阶整体模态和高阶局部模态, 采用振型位移叠加法理论分析了隧道爆破振动下结构的位移和应力反应特征, 研究了不同峰值振速下砌体砖墙的主拉应力分布及变化规律。结果表明: 典型二层砌体结构 1~5阶为低阶整体模态, 固有频率为 8.80~24.86 Hz, 振型为整体均匀变形; 6~20阶为高阶局部密集模态, 固有频率为 25.96~36.14 Hz, 局部变形显著大于整体变形; 高频的隧道爆破振动引起的结构位移很小, 而局部构件上的内力要比位移大得多, 这是因为结构内力计算中的振型幅值向量乘以了振型频率的平方; 隧道爆破振动下结构的动力损伤主要由瞬时产生的高应力控制, 而不是位移; 砖墙的门、 窗洞角处及砖墙与混凝土构件接触的应力集中部位和女儿墙、 侧墙、 中隔墙、 阳台等局部构件振动较大的部位受拉应力较大, 在隧道爆破振动下容易产生损伤。
2017 Vol. 54 (3): 135-141 [摘要] ( 130 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 55 )
142 复合地层下盾构掘进速度模型的建立与优化
李 杰 付 柯 郭京波 张增强 徐明新
在盾构隧道掘进过程中,需要根据地质情况选择合适的掘进参数, 掘进参数的正确选择可以有效地提高掘进效率, 减少刀具磨损和保持开挖面稳定。文章结合穗莞深城际轨道交通 SHZ-3标虎门商贸城站到长安厦边站盾构区间工程, 对掘进参数进行了正交试验, 通过对掘进参数的采集与分析, 建立了盾构掘进速度的参数模型, 并以掘进速度最快为目标函数对参数模型进行了优化, 得到了复合地层下盾构掘进速度的最优化掘进参数。研究结果为相同地层下盾构掘进参数的设定提供了理论基础, 同时也可为其它地层的盾构施工提供参考, 具有重要的工程价值。
2017 Vol. 54 (3): 142-147 [摘要] ( 119 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 42 )
148 不同围压下节理岩体中 TBM滚刀破岩效率研究
温 森 1,2 孔庆梅 1 杨圣奇 2 盛桂琳 1 赵丽敏 1
为提高TBM掘进效率, 降低TBM施工成本, 有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此, 文章采用二维离散元软件 UDEC研究在不同围压下, 节理间距、 节理倾角、 滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明: (1)节理倾角以30°附近为界向上增加或向下减小, 比能耗随围压增加而减小的趋势变缓, 并且在接近90°和0°时, 围压的增加对滚刀破岩呈现不利影响; (2)节理岩体节理间距越小, 比能耗受围压影响越明显。随着节理间距的增加, 围压对比能耗的影响逐渐弱化, 直至消失; (3)节理倾角0°附近, 在满足安装要求的情况下滚刀间距宜取小值;节理倾角 30°附近, 刀间距 100 mm左右时比能耗最小; 节理倾角 60°时, 刀间距 120 mm左右比能耗最小;(4) 在滚刀之间裂隙贯通的前提下, 节理岩体取较小贯入度时破岩效率较高。
2017 Vol. 54 (3): 148-154 [摘要] ( 116 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
155 基于推进参数的盾构刀具磨损预测模型研究
曹 利 1 邱 龑 2
文章结合狮子洋隧道复合地层盾构施工, 针对隧道穿越的以软岩为主的复合地层以及硬岩两种主要的地质条件, 选取了盾构总推力、 刀盘扭矩、 推进速度和刀盘转速四项主要的推进参数为研究对象, 详细分析了四个推进参数对刀具磨损的影响规律, 并分析影响规律产生的内在原因; 建立了刀具磨损量与四个推进参数之间的拟合表达式, 为工程实际中减小刀具磨损及预测盾构在类似地层条件下的最长推进距离等提供理论依据。研究结论对于类似地质条件下盾构选型和实际施工有一定的指导价值。
2017 Vol. 54 (3): 155-161 [摘要] ( 105 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
162 沉管隧道管节沉放过程中缆力与运动响应的测试分析
应宗权 1 欧伟山 2 林美鸿 1
沉管隧道管节系泊沉放过程中, 缆绳张力和管节姿态是两个关键的参数, 决定着整个安装施工的工程质量甚至安全。为了克服广州洲头咀沉管隧道工程缆绳张力监测中遇到的荷载大、 防水深度大、 安装困难等难题, 文章通过荷载验算、 校准和防水处理等技术手段, 进行了缆绳张力传感器的设计与制作, 结合管节安装施工工艺, 完成了缆绳张力和管节姿态的测试与分析, 分析了管节这种方形系数较大的浮体结构的水流阻力系数, 并将数值分析结果与现场试验结果进行了对比。研究表明: 缆力传感器加工安装方便, 能够满足工程监控要求; 管节横向水流阻力系数取值为 2.05; 缆力与管节姿态的数值模拟结果与测试数据吻合较好。
2017 Vol. 54 (3): 162-168 [摘要] ( 130 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
施工技术
169 大断面泥水盾构隧道穿越河流施工技术探讨
韩 磊 1 叶冠林 1 王建华 1 周 松 2
随着城市交通的快速发展, 在长三角等河流众多的区域建设大断面短距离河底隧道的需求急剧增加。采用盾构法在河流下方进行隧道施工时, 为了满足线路坡度要求, 河底段覆土往往较浅, 而且盾构在河流驳岸处推进时, 覆土深度变化较大, 切口水压较难控制, 从而增加了施工风险和施工技术难度, 成为影响工程安全的关键问题。文章以江阴澄江西路隧道工程为背景, 首先分析了河底浅覆土和河流驳岸处的施工风险; 其次, 为了降低大直径泥水盾构隧道穿越河流段的施工风险, 提出了对闸桥河驳岸边及河底进行加固的技术措施; 同时, 在盾构掘进过程中选取合适的施工参数并采取相应的施工控制措施, 综合采用多种手段为盾构顺利穿越河流段施工提供了有 力保障, 可为类似工程提供借鉴。
2017 Vol. 54 (3): 169-173 [摘要] ( 105 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 44 )
174 雁门关隧道挤压性围岩变形控制技术
韩现民 孙明磊
北同蒲取直线雁门关隧道软弱围岩段埋深大, 构造应力水平高, 给隧道施工变形控制造成了极大困难。文章根据雁门关隧道挤压性围岩的工程特性, 对洞室变形控制措施进行了研究。首先通过有限差分法(FLAC3D) 数值计算确定了弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖法的核心土合理长度; 其次根据隧道塑性区范围与形状优化了系统锚杆的长度; 而后通过对双层支护力学效应及内层支护施作时机的研究, 得出理论上雁门关隧道的内层支护最佳时机为内层支护与外层仰拱同时施作; 最后通过数值计算和现场工程实践, 形成了 “3~4 m核心土长度+超前支护+优化设计的系统锚杆及锁脚锚管+双层支护 (H175+I22a)” 的雁门关隧道挤压性围岩变形综合控制技术。该技术对在构造应力发育的软岩地区修筑隧道具有一定的借鉴意义。
2017 Vol. 54 (3): 174-180 [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 41 )
181 泥质软岩隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限机理及处治对策
屈家旺 1 刘泉声 2 马 昊 2
南广高铁泥质软岩北岭山隧道出口端穿越 F10富水断层带, 发生严重初期支护变形侵限, 现场采取一系列处治措施但未有成效。针对此情况, 文章首先分析了初期支护变形侵限演化全过程及隧道宏观表征, 随后从不良地质、 地下水与泥岩耦合循环作用、 隧道结构、 原设计与施工方案四个方面对初期支护侵限原因展开分析, 并结合灾变期监控量测实测数据, 对穿越富水断层隧道初期支护侵限机理展开进一步挖掘, 最后在掌握初期支护侵限机理的基础上, 提出切实可行的北岭山隧道穿越富水断层初期支护侵限 “洞内+洞外” 综合处治方案, 并基于数值模拟对处治方案的关键——换拱环节进行计算, 获取最优换拱参数。采用此处治方案后, 隧道出口端成功穿越富水断层带, 该研究思路及处治对策能够为隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限提供理论及现场实际借鉴。
2017 Vol. 54 (3): 181-189 [摘要] ( 107 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
190 硬质岩浅埋大断面隧道施工技术
朱朝佐 谢文清
文章以胶州湾海底隧道右线大断面洞段施工为背景, 对浅埋、 大断面暗挖隧道施工方法进行探讨。在对设计建议施工方案进行充分研究的基础上, 结合施工经验和国内外先进施工理念, 通过采用超前注浆、 长锚杆、 纵向连接加固、 弱爆破等工程措施, 实现了大断面洞段的安全、 快速、 经济施工, 成功解决了硬岩、 浅埋、 暗挖大断面隧道的施工技术难题和组织难题, 为类似工程提供了全新的解决方案和处理思路。
2017 Vol. 54 (3): 190-194 [摘要] ( 112 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 44 )
195 繁华城区饱和软土地层过街通道浅埋暗挖施工关键技术
邹金杰 章立峰 胡贤国 彭加强 顾鑫杰
文章以杭州某人行地道工程为例, 介绍了在繁华城区饱和软土地层条件下, 采用浅埋暗挖法施工地下通道的若干关键技术。在掌子面超前预加固方面, TSS工法具有注浆压力易控制, 浆脉分布均匀的特点, 同时注浆管对土体存在加筋效应; 在开挖工法方面, 采用 CRD六部开挖, 宜先中间后两侧, 预留核心土长度应结合土体注浆预加固和锁脚锚管控制侧墙变形效果加以综合确定; 在临时支撑拆除风险控制方面, 可通过加密纵向连接筋和设置全断面径向小导管来提高结构刚度和土体强度, 并控制地层沉降。
2017 Vol. 54 (3): 195-199 [摘要] ( 121 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 45 )
200 深水盾构隧道管片外部水压监测方法及应用
段峰虎 1, 2
深水盾构隧道外部水压荷载对管片结构安全起着至关重要的作用, 隧道因埋设深、 外侧水压大使得渗压计难以安装, 存在安装风险大、 难成活和数据可靠度低等问题。为此, 文章设计了一套深水盾构隧道管片外部渗压计埋设装置和安装方法, 应用于湛江湾海底盾构隧道的外部水压监测中, 取得了理想效果, 可供今后类似工程参考。
2017 Vol. 54 (3): 200-203 [摘要] ( 117 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
204 盾构推进液压系统故障分析及改造
曾垂刚
推进系统是盾构的关键系统之一, 文章结合工程实例分析了某型号盾构故障产生的原因, 并根据存在的主要问题, 结合施工情况进行了推进系统的优化与改进。推进系统改进后不仅降低了巡检与保养难度, 而且提升了设备性能, 降低了成本, 减少了控制的复杂程度。
2017 Vol. 54 (3): 204-206 [摘要] ( 115 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 47 )
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