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现代隧道技术
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现代隧道技术
2024年 61卷 1期
刊出日期：2024-02-25
理论研究与探讨
数值分析与计算
试验与监测
规划设计与施工
新型材料与设备
理论研究与探讨
1
刘学增1,2,3 杨子硕1 丁 爽2,3 房茂柳1
数字隧道
详细阐述了数字隧道的内涵、特征以及隧道数字化技术及现状；数字隧道基于统一编码规则和多源数据处理技术，实现勘察、设计、施工、运维阶段工程数据的数字化，构建隧道数字化模型，将设计、施工、运维3个阶段数据无缝对接，打造基于数据和模型的业务管理模式。以工程数据数字化为基础、以模型为载体，通过参数化建模、数据反演，充分挖掘各类工程数据内在联系，进而反馈指导隧道设计、施工、养护决策和数据的综合应用，为隧道工程建设、运营和管理提供准确的数据以及高效的信息综合分析服务，并实现全生命周期信息的互联互通。以数字隧道为基础，未来可进一步向“智慧隧道”延伸。
2024 Vol. 61 (1): 1-15 [
摘要
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16
包小华1,2,3 袁槐岑1,2,3 陈湘生1,2,3 沈 俊1,2,3 郭建波4 沈 翔1,2,3 崔宏志1,2,3
水下盾构隧道建造与运维技术研究现状与展望
随着我国水下隧道建造技术的迅速发展，越来越多的长距离、大直径、高水压、复杂地质的水下盾构隧道将被修建，在建设过程中将面临更加复杂的地质条件和更为严格的技术标准。为保证水下盾构隧道的全寿命周期安全，文章阐述了水下盾构隧道的发展现状和所面临的挑战，并从水下隧道建造和运维两个角度对现有技术进行总结。建造方面分别从盾构机械优化和掘进参数控制技术、水下盾构隧道防水技术、水下盾构隧道的抗震设计3个角度进行了总结与展望：介绍了盾构掘进控制的发展现状，分析了盾构隧道修建引起渗水的原因以及现有防水技术，阐述了现阶段盾构隧道的抗震设计方法；运维方面分别从水下盾构隧道的耐久性长期监测技术、水下盾构隧道结构无损检测技术、水下盾构隧道智能运维系统3个角度进行了总结与展望：采用耐久性传感器的优化设计实现了对结构耐久性的长期监测；介绍了隧道结构的检测技术，包括衬砌表观质量检测技术和结构隐蔽病害检测技术，以及基于建设的智能运维系统如何实现对隧道的安全管理和运营高效监测。通过全面梳理水下盾构隧道建造和运维关键技术，以期为水下盾构隧道全寿命周期安全提供更加可靠和高效的解决方案。
2024 Vol. 61 (1): 16-35 [
摘要
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李锦航1 宋战平1, 2 杨棚涛3 潘红伟1, 2 田小旭1, 2
隧道光面爆破炮孔优化及控制技术研究进展与展望
新奥法是我国隧道工程建设的主流方法，光面爆破作为新奥法关键施工技术被广泛应用。在一些特殊地质条件下，由于光面爆破的多因素影响，光面爆破效果不理想、爆破振速不安全。基于此，首先归纳和总结光面爆破炮孔优化和控制技术的研究现状和研究成果。然后分析现有研究存在的不足，即炮孔形式及参数的选取无统一标准，需要从理论方面进行更深入的研究；控制技术能够优化光面爆破效果，但装药结构缺乏定量的选取指标，起爆网路缺少延迟时间的定量选取方法，智能爆破缺少对多种优化技术联合运用的研究。最后对隧道光面爆破炮孔优化及爆破控制技术进行展望，提出炮孔设计标准化、控制技术理论化、爆破技术智能化是今后研究重点和发展方向。
2024 Vol. 61 (1): 36-47 [
摘要
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48
屈建荣1 敬雅文2 任兆丹1 熊 颖2 陈雪锋1 冯冀蒙2
基于围岩破坏特征的单洞四车道公路隧道围岩分级修正研究
为了对单洞四车道公路隧道围岩分级方法进行研究，首先通过调研对隧道开挖围岩破坏过程进行分析，得出围岩由好到差的3种破坏特征；其次采用数值模拟方法，对不同围岩级别条件下的多种工况进行计算，根据结果对围岩破坏特征进行研究，并据此进行围岩参数分级以及隧道开挖工法判定，最后结合现场测试进行验证。研究结果表明：（1）将围岩塑性区骤增、拱部出现受拉区、承载力不足导致整体失稳3种围岩破坏特征作为Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩分级的依据；（2）根据数值计算结果以及结构破坏特征分析，单洞四车道公路隧道Ⅱ级围岩条件适用全断面法开挖，Ⅲ级围岩适用台阶法开挖，Ⅳ级围岩适用CD法开挖，Ⅴ级围岩适用CRD法开挖；（3）根据计算结果分析提出了结合单洞四车道公路隧道围岩破坏特征修正的围岩分级BQ值。
2024 Vol. 61 (1): 48-55 [
摘要
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56
王 锋
基于SSA-LSTM模型的软岩隧道变形特征智能预测及应用研究
为实现软岩隧道施工围岩变形的准确预测，利用长短时记忆（LSTM）神经网络构建软岩隧道拱顶沉降及水平收敛预测模型，采用麻雀搜索算法（SSA）实现LSTM模型超参数寻优，构建SSA-LSTM模型计算流程框架。以梁王山隧道软岩段为例，对围岩大变形进行现场实测与分析，获取拱顶沉降和水平收敛监测数据，代入SSA-LSTM模型进行计算，并与LSTM模型和SSA优化的传统机器学习模型进行误差对比分析。结果表明，SSA-LSTM模型相对误差率为[-1%，2%]，R2为0.998 6，MAPE为2.345 8%，RMSE为0.529 8，均为所有模型中最优。为验证SSA-LSTM模型对于未开挖断面沉降变形的预测效果，选取K33+260断面作为研究对象构建未开挖断面沉降变形预测模型，误差分析结果表明，模型预测精度满足指导施工的要求。
2024 Vol. 61 (1): 56-66 [
摘要
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67
王 亮 张 浩
基于新能源车组成的特长水下公路隧道运营通风方案研究
随着我国水下公路隧道最大通风长度的不断增加以及新能源汽车占比的增高，隧道运营通风方案设计面临新的难题。鉴于此，采用现场实测、资料调研、理论分析等多种研究手段，得出新能源汽车的主要排放物为烟尘颗粒物，且排放量与传统内燃机汽车排放量基本相当；基于温度、异味气体现场实测结果，建议特长水下公路隧道不以最小换气次数为通风控制标准；结合某特长水下公路隧道具体情况，给出优化后的需风量为604.71 m3 /s，较原设计降低55%；基于纵向式、半横向式两种通风方式，对6种通风方案进行比选分析，综合考虑土建设施需求、机电设施需求、排烟疏散优缺点、土建费用、机电费用及运营期年电费等多方面因素，建议特长水下公路隧道选用送风式半横向通风方案。
2024 Vol. 61 (1): 67-74 [
摘要
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75
刘兵科1 吴 瑞2 麻建飞2 贺少辉2 白守兴1 苗朋勃1
基于DBN模型的长久运营地铁车站改扩建施工风险评估
为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全，采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法，对北京地铁东四十条（DSST）站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明：（1）通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、风险控制预案布置、OSM-DBN施工期反馈，提出的长久运营车站改扩建施工风险评估方法可实现工前动态预测和施工期动态反馈；（2）将该风险评估方法应用于DSST站改扩建施工，采用提出的风险控制措施后既有 2 号、3 号线车站结构最大变形分别为-1.28 mm 和-1.21 mm，结构安全稳定；（3）FEMDBN和OSM-DBN风险评估结果与专家预测和评估的结果一致，风险控制措施合理可靠。
2024 Vol. 61 (1): 75-83 [
摘要
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数值分析与计算
84
靖一峰1 汪 波1 梅 洁1,2 熊文威1 孟庆余3
矿山法海底隧道水压力分布规律及限排设计研究
高水压及上覆淤泥层等复杂地质条件是影响海底隧道渗流特征与防排水设计的关键因素。为系统研究海底隧道周围水压分布规律及涌水量特征，基于水力学理论，推导考虑上覆淤泥层的海底隧道渗流场解析解，并建立相应的数值模型，通过与理论结果的对比分析，验证数值模型的适用性和准确性。通过数值模拟，获得海域段隧道最优限量排水方案与合理泄压值，进一步探究淤泥层厚度和覆盖率等因素对隧道涌水量及衬砌背后水压力分布特征的影响规律，揭示上覆淤泥层对海底隧道渗流特征的作用机理。结果表明：（1）随着泄压值的增大，隧道排水量呈线性递减趋势，衬砌背后水压力呈线性增大；在相同泄压值条件下，随着环向排水盲管间距的增大，隧道排水量逐渐减小，衬砌背后水压力逐渐增大。（2）在淤泥厚度为12 m时海域矿山法段隧道最优限量排放方案为半包防水型式，排水方式选取“间隔6 m环向排水盲管+纵向排水盲管”，泄压值为400 kPa。（3）淤泥层厚度和覆盖率的增加可以减小排水量并在一定程度上降低衬砌背后水压力；在弱风化花岗岩与淤泥覆盖层交界处，衬砌背后水压力出现一定程度的突变，应重点考虑通过确定的淤泥层覆盖率或局部淤泥层厚度来合理优化排水系统的排水参数。
2024 Vol. 61 (1): 84-95 [
摘要
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96
黄煊博1, 2 丁文其1, 2 张清照1, 2
波纹钢衬砌法兰接头受弯力学性能数值分析
为进一步研究波纹钢衬砌法兰接头受弯力学性能及其影响因素，建立波纹钢衬砌法兰接头的四点弯曲计算模型并验证其准确性。以波纹钢型号、法兰板厚度和螺栓型号为变量设计正交试验，通过变形云图总结破坏模式，对M-θ曲线的原点刚度与极限弯矩进行方差、极差分析，再结合法兰板与螺栓的应力-弯矩曲线揭示结构破坏时构件的相互作用机理，最后提出弯矩系数α以定量区分法兰接头类型。研究结果表明：结构原点刚度受波纹钢型号影响最大；正弯矩荷载下极限弯矩由法兰板起主导作用，其破坏模式为法兰板面外屈曲破坏，螺栓对其影响不大但应力已达极限；负弯矩荷载下极限弯矩受螺栓与法兰板共同影响，破坏模式可根据变形特征分为法兰板控制型、螺栓控制型和综合控制型，所提出的相对弯矩系数α可准确定量区分其破坏模式；在纯弯荷载下法兰板与螺栓最大Mises应力均呈现四阶段增长特征，负弯矩荷载下的法兰板最大Mises应力随螺栓型号变化不显著。
2024 Vol. 61 (1): 96-106 [
摘要
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107
肖明清1, 3 封 坤2 王少锋1, 3 杨 昊2 郭文琦2
内部结构施作方式对公轨合建盾构隧道内爆炸动力响应的影响研究
为探明不同内部结构施作方案对盾构隧道管片及内部结构的抗爆性能的影响，以公轨合建盾构隧道为工程背景，建立半装配式内部结构和现浇式内部结构的三维精细化数值计算模型，采用显式动力时程法对爆炸荷载作用下管片及内部结构的动力响应及损伤特征进行计算分析。研究结果表明：与现浇式内部结构相比，半装配式内部结构的连接位置在爆炸荷载作用下的加速度响应更剧烈，纵向加速度峰值衰减速率更快，但是其内部结构损伤程度更低。此外，管片接头处的加速度峰值会出现突变现象，而且当炸药在行车空间中部爆炸时，半装配式内部结构管片接头处的加速度峰值比现浇式内部结构管片接头处的加速度峰值低20%~49%。
2024 Vol. 61 (1): 107-116 [
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117
郑镇跡1 黄书华2 陈湘生1 张 良2 刘皓铭1 盛 健2 苏 栋1
超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析
以国内首个水下超大直径盾构主隧道机械法联络通道工程——海珠湾隧道区间6#联络通道工程为例，首先分析不同类型特殊衬砌管片在超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工过程中的适用性，然后采用动力显式有限元法建立考虑刀盘切削及材料损伤破坏的精细化模型，研究内覆钢板特殊衬砌管片在联络通道机械法施工过程中的受力特性。研究结果表明：机械法施工过程中超大直径盾构主隧道发生椭变，切削破洞后洞口两侧呈明显压应力集中现象，且受刀盘切削顶进影响，较大的变形增量及环间错台量均集中在洞口两侧；采用内覆钢板特殊衬砌管片，洞口侧结构在切削过程中的应力集中现象明显减弱，开口侧变形减小0.5～1.5 mm，结构更安全；施工前将特殊衬砌内覆钢板焊接为一体有利于增强管片之间整体性，可将主隧道环间错台变形限制在较小水平。
2024 Vol. 61 (1): 117-124 [
摘要
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125
张茹玥1 邹福清2 方 勇1 耿芳闯2 卓 彬1 王宇博1
基于改进喷涌模型的土压/泥水双模盾构合理转换点研究
在高、低水位交替地层中掘进时，为兼顾水下盾构隧道施工的安全性与经济性而采用土压/泥水双模盾构机。但在实际工程中，两种模式的切换普遍过于盲目和主观，以致双模盾构机的效用无法充分发挥。以资阳地铁轨道交通工程宝台大道—苌弘广场盾构隧道工程为依托，先通过理论分析确定泥水/土压两种模式切换的原则及依据，后改进喷涌计算模型并结合采用COMSOL Multiphysics进行三维有限元模拟，得到可量化的土压模式盾构机喷涌风险计算和判别的方法以及螺旋输送机相关参数的影响规律。结果表明：经过现场验证，喷涌可以考虑为合理转换点的寻找原则，且改进喷涌模型计算的双模合理转换点明显优于以往的算法，能够更准确地划分出土压模式的风险区间，安全、经济和科学地指导双模盾构机进行模式切换；改进理论公式与三维模拟计算结果的差异均不超过30%且变化规律相似，螺旋输送机孔隙水流量与螺旋输送机筒体直径和螺旋节距呈线性正相关，与螺旋杆轴直径和螺旋输送机长度负相关。
2024 Vol. 61 (1): 125-136 [
摘要
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137
张 庆1 甄文战1 封 坤2
大直径盾构隧道下穿既有高速公路桥涵影响分析
为进一步研究大直径盾构隧道掘进时对周边建（构）筑物的影响，依托成都某铁路工程大直径盾构隧道小间距、浅覆土下穿高速公路桥涵工程，采用数值模拟分析方法，考虑桩-土-隧道相互作用，建立三维有限元计算模型，分析盾构隧道施工引起地表、桥桩、人行地道及隔离桩位移变化趋势。结果表明：盾构隧道开挖卸荷在地表形成了明显的沉降槽，但隔离桩能有效阻断土体变形，减小地表沉降；地表横向沉降曲线在隔离桩位置出现突变，隔离桩前及背后的地表沉降量降幅分别达27%及40%~50%；地表纵向沉降曲线在隔离桩范围数值减小且呈W形分布。桥桩受盾构隧道开挖卸荷影响，产生向隧道侧的附加变形及弯矩，洞身范围其变形值从下至上先增大后减小，且较小直径盾构隧道对桥桩竖向影响范围大；同时盾构隧道下穿人行地道引起结构底板附加变形较大，沉降最大值达7.5 mm；上述相关数值计算结果与现场实测结果较为吻合，验证了数值模拟结果的准确性。
2024 Vol. 61 (1): 137-145 [
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146
段现彪1 黄煊博2，3 张清照2，3 徐永金1
富水半成岩隧道综合降排水措施效果及稳定性分析
为研究富水半成岩隧道综合降排水措施效果及对隧道稳定性的影响，依托临清高速公路王家寨隧道工程，结合现场抽水量与地层水位监测数据，建立富水半成岩隧道降排水有限元模型，计算分析综合降排水措施对孔隙水压/含水率分布规律的影响。基于不同含水率的土体剪切修正强度，采用顺序耦合方法对降排水后隧道稳定性进行分析。结果表明：采取综合降排水措施可有效降低掌子面含水率，提高土体强度，降水后现场变形量最大减小80%；地层水压随抽水量增加呈线性降低，含水率以反比例形式降低，左、右地表深井间形成降水漏斗；地表深井在降水中起主要作用，平均单井排水量达到400 m3/d后注浆圈内可出现非饱和状态；在王家寨隧道现场实施综合降排水措施后，半成岩强度提高，隧道左、右洞安全系数分别为1.99、1.62。
2024 Vol. 61 (1): 146-155 [
摘要
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156
刘孝轩1 唐 骁1 张 帅1 谭支超2 吴 栋1
基于改进闪电搜索算法的TBM法施工多目标综合优化研究
针对TBM法施工排水廊道工程中的不确定因素，基于关键路径法建立施工工期、作业成本、工程质量3个目标函数，以不同工序下的施工组织方式为决策变量，建立综合考虑三者风险的综合优化模型。为求解该模型，提出一种通过更新放电体能量并改变放电体迭代方式的新型闪电搜索算法，并由3组测试函数仿真验证新算法的有效性。通过浙江缙云抽水蓄能电站排水廊道开挖工程对模型进行实例验证，采用改进闪电搜索算法来求解施工组织综合优化模型，得到多组分布较为均匀的三维Pareto最优解，优化结果表明，多目标施工组织管理综合优化模型具有合理性，改进闪电搜索算法具有一定的有效性，可为决策者提供准确直观的施工组织管理依据。
2024 Vol. 61 (1): 156-164 [
摘要
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165
刘 成1 贾贝贝1 陈舒阳1 孙富学2
海底管道临界悬跨长度及受力分析
受到非线性波浪荷载的长期作用，浅水区海底管道附近的海床极易发生局部冲刷侵蚀和输移，从而导致管道悬空失稳。为保证海底管道稳定，需要确定管道的临界悬跨长度。基于莫里森公式给出浅水区管道悬跨段所受的波浪力，根据管道最大弯曲应力与材料许用应力的关系确定临界悬跨长度。依据实际工程选取材料参数，采用Flac 3D数值计算软件分析悬跨长度、波浪要素对海底管道受力分布的影响，给出跨中弯矩修正系数k的变化规律。结果表明：悬跨情形下结构弯矩的数值解大于理论公式解，但随着悬跨长度增加，二者差值有减小趋势；跨长相同时，波高增加、波长减小或周期增长将引起管道变形量和最大弯矩的增大；随着跨长的增大，最大弯矩将向悬跨端附近迁移，说明管道的破坏点位置与跨长有关。将分析结果应用于实际案例分析，可以为悬跨管道失效判断和维护时机的确定提供依据。
2024 Vol. 61 (1): 165-173 [
摘要
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174
周 骥1 王希浩2 康 松2 代镇洋2
海水与高温环境对膨润土泥浆流变特性的影响研究
泥水盾构在海底掘进时，配制合适的泥浆以确保其在海水入侵和高温条件下良好的流变性能和渗透特性具有重要意义。为探明高温环境与海水侵入对膨润土浆液流变性能的影响，利用博勒飞RST软固体流变仪开展一系列流变测试试验，分析高温环境与海水侵入条件下泥浆的流动形式与本构模型。结果表明：在高温环境下，膨润土泥浆具有明显的升温稀化特性，随着温度的升高，膨润土泥浆的流变模型未发生变化；随着海水的侵入，泥浆的保水能力和物理稳定性被削弱，并出现离析现象，膨润土泥浆近乎丧失了幂律流体与屈服性流体的流变特征，泥浆的流动形式劣化为牛顿流体；此外，电镜扫描结果显示淡水泥浆的空间结构呈结块团絮状，结块密集且相互连续，空间结构较为完整且致密；50%海水泥浆的空间结构主要以薄片形式出现，且薄片之间存在明显的空隙，局部出现离散颗粒堆积。
2024 Vol. 61 (1): 174-181 [
摘要
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试验与监测
182
刘泓志1 徐善坤1 郭易东2,3 方应冉2,3 李兴高2,3
泥浆流变模型对泥水盾构排浆管道压力损失特性的影响分析
为探明泥浆的流变模型对泥水盾构管道压力损失计算结果的影响，运用CFD-DEM耦合的方法，建立三维瞬态泥浆-渣石多相流耦合模型，分析泥水盾构排浆管道压力损失特性。耦合模型中各流变模型的流变参数通过流变试验确定，渣石的形状与尺寸通过3D扫描技术获得。此外，通过与模型试验结果对比，分析不同流变模型的适用性及计算结果的准确性。结果表明，对于泥浆-颗粒两相流的管道压力损失求解问题，H-B模型计算结果的误差最小，约为6%；Bingham模型计算结果的误差次之，约为8%；Power law模型计算结果的误差最大，约为18%。因此，对计算精度要求较高的数值计算，泥浆流变模型建议选用H-B模型；综合考虑计算精度与计算时间成本，泥浆流变模型建议选用Bingham模型。
2024 Vol. 61 (1): 182-189 [
摘要
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33
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4224KB] (
182
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190
石钰锋1,2 蔡家城1 张 涛3 张晗秋4 李君贤1 顾大均5
冻结法地铁联络通道施工对邻近盾构隧道管片影响的测试分析
为探究冻结法地铁联络通道施工对邻近盾构隧道管片的影响，依托南昌地铁1号线东延段瑶湖东站—麻丘站区间2#联络通道工程开展现场测试，对邻近管片水土压力、结构内力、竖向位移、净空收敛以及地表沉降进行长期监测。结果表明：（1）联络通道开挖前，受冻胀力影响，邻近盾构隧道管片环外水土压力有所增大，其最大值分别为170 kPa、150 kPa，相较于冻结前分别增大11.1%、15.4%；土体稳定后水土压力最大值分别为173 kPa、148 kPa，相较于冻结前分别增大12.4%、13.8%。（2）受地层冻结影响，邻近管片最大弯矩、轴力分别为-103.1 kN·m、2 314 kN，相较于冻结前分别增大28.09%和 19.8%。（3）受冻胀力影响，邻近冻结侧管片安全系数降低，拱底附近安全系数降幅最大，为22.9%；土体解冻稳定后各管片安全系数增大但小于冻结前。（4）整个施工期间，地表最大隆起为2.18 mm，最大沉降为1 mm，管片最大上移量为2.3 mm，最大下沉量为0.9 mm，管片收敛变形最大值不超过3.4 mm，表明地铁联络通道冻结法施工具有较高的可靠性。
2024 Vol. 61 (1): 190-199 [
摘要
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200
曾 毅1 高 越2，3 吴沛霖2，3 张小龙1 付艳斌2，3
既有盾构隧道抬升模型试验研究
隧道抬升纠偏是治理隧道沉降的有效办法，但抬升纠偏易导致收敛过大，引起隧道二次损伤。鉴于此，设计一种既有盾构隧道抬升模型试验系统，通过设置独立的纵向接头进行纵向结构模拟，以考虑隧道纵向接头对整体刚度的削减作用。综合考虑顶升量大小、抬升角度、截面刚度等影响因素，研究在抬升纠偏时隧道的竖向位移与截面变化规律。结果表明：低于45°的抬升角可避免隧道在抬升过程中产生过大变形；抬升位置靠近隧道纵向接头时，抬升主动环与相邻被动环的位移差将降低，隧道纵向位移曲线变缓；增设内部支撑可以促使隆起模式从断面变形过渡到整体隆起。
2024 Vol. 61 (1): 200-207 [
摘要
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32
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208
马华兵1 冯良平2 王恒栋3 霰建平4 商冬凡5 崔光耀6
长节段大吨位预制拼装综合管廊接头防水现场试验研究
为验证雄安新区启动区长节段大吨位预制拼装综合管廊的防水性能，开展长节段大吨位综合管廊接头防水现场试验，分析不同工况注水加压后两类止水带的防水性能。结果表明：两类止水带均能满足管廊正常使用状态的防水要求；两类止水带处于管廊张拉力失效工况下，Ⅰ类止水带出现2处漏水点，Ⅱ类止水带未出现漏水情况，这是因为Ⅰ类止水带采用静置拼接方法，管节接头拼缝宽度分布不均，张拉力失效时易出现渗漏水现象；两类止水带处于管节错位工况下，Ⅰ类止水带未出现漏水情况，Ⅱ类止水带出现3处漏水点，这是因为Ⅱ类止水带采用悬空拼接方法，其张拉力小于Ⅰ类止水带，错位条件下更易出现渗漏水现象。推荐该工程使用Ⅱ类止水带进行管节接头防水施工。
2024 Vol. 61 (1): 208-215 [
摘要
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3924KB] (
113
)
216
王德福
盾构滚刀切削桩基相互作用机理及关键参数分析研究——以海珠湾盾构隧道为例
在城市中心区域修建盾构隧道过程中遭遇既有建（构）筑物桩基础时，盾构直接切削桩基是首选施工方案。依托海珠湾超大直径盾构隧道工程，采用数值模拟方法，建立滚刀-桩基-地层动态切削仿真模型，深入研究了盾构滚刀切削桩基的作用机理，对切削桩基过程中滚刀间距、刀圈贯入度、刀盘转速以及桩基相对刀盘的位置等关键参数进行敏感性分析，得到了滚刀切桩关键参数的最优取值。结果表明：当滚刀间距较大或刀圈贯入度过小时，滚刀切削桩基效果较好且利用率较高；当贯入度增大时，滚刀与地层-桩基模型相互作用的影响范围增大，有利于桩基材料的破坏剥落；贯入度与刀盘转速设置不当都会造成滚刀破桩荷载的增大；对于海珠湾超大直径盾构隧道工程，最优刀间距应取80 mm，最优贯入度应取45 mm，最优刀盘转速应取2 r/min。
2024 Vol. 61 (1): 216-228 [
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规划设计与施工
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吴言坤1,2 陈 健2,3,4 李小冬1 苏秀婷2,4
大直径泥水盾构废弃浆渣处置及管理策略研究
为了处理泥水盾构施工过程中产生的废弃浆渣，对大直径泥水盾构浆渣特性及处置方法进行总结分析，依托济南济泺路黄河隧道工程，对比分析不同废弃浆渣处理方法的功效。结果表明，絮凝沉淀与带式压滤处理效率最高，板框压滤处理后可直接外运，但对环境有一定影响；针对粉质黏土地层，可考虑优先采用离心及压滤脱水相结合的处理技术。最后，从管理角度提出盾构浆渣处理及再利用的相关建议。
2024 Vol. 61 (1): 229-235 [
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郇昊霖1 李培楠2 刘 俊1 宋兴宝3 秦 元3 寇晓勇3 翟一欣3
大直径盾构隧道内部装配式预制结构安装路径优化及应用
传统盾构隧道施工中存在内部预制构件施工工艺不先进、施工效率低等问题，通过分析盾构隧道预制装配式构件在安装过程中的运动特征，对智能化拼装机器人在隧道内部安装预制构件的路径进一步优化。结合隧道中隔墙安装工程实际情况，路径优化前需要根据构件的特点和拼装机的作业环境，提前规划好内部结构在运输车上的位姿，当构件运输到位后根据右手定则在预制构件上建立坐标系并建立相应的运动方程，选出构件最佳的运动路径，最后根据运动路径对安装机进行进一步优化控制。结果表明：（1）智能拼装机器人能够在隧道内部完成中隔墙和弧形件等预制构件的安装作业，拼装精度能够满足构件的安装需要，油缸的动作执行精度能够达到0.5 mm；（2）通过采用智能拼装机进行施工作业，安装误差由20 mm降低至1 mm，弧形件和中隔墙24 h安装数量分别提高到30块和35块；（3）结合中隔墙的位姿运动方程优化其安装路径，可以提高盾构隧道中隔墙的安装施工效率，提高装配式施工的控制精度。
2024 Vol. 61 (1): 236-244 [
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郝鹏飞
预制整体式弧形件施工质量控制指标研究
预制整体式弧形件的施工质量是大直径盾构隧道施工中的关键，需要针对预制整体式弧形件施工质量提出有效合理的控制指标。鉴于此，对现有工程中预制轨下结构或箱涵的施工质量控制指标进行总结，阐述预制整体式弧形件构造及施工流程，提出预制整体式弧形件的施工质量控制指标，并进行现场实践。结果表明，按照提出的指标进行施工的弧形件，施工效率高、质量好，应用效果良好。
2024 Vol. 61 (1): 245-251 [
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魏传文1 王相龙1 杨旭旭2 赵玉棣1 邵 行3 满新杰1张长安3 周洋洋1 张作顺2
薄层状岩体隧道冒顶机制及支护方案优化研究
以山东省临淄—临沂高速公路曹家顶隧道为工程背景，采用三维离散元数值计算软件3DEC建立分析模型，探究薄层状岩体条件下隧道冒顶机理。通过拱顶岩体离层监测及塑性区分析，指出原有锚杆支护体系无法有效控制冒落高度是造成拱顶冒落的根本原因。据此，提出锚索支护方案并进行支护参数优化分析，包括不同锚索长度、顶板锚索根数及边墙锚杆数量比3个参数。通过对数值计算结果进行分析，确定顶板范围内施作5根锚索，长度为5.5 m，边墙锚杆数量比0.5的锚索支护优化方案。选取具有冒顶风险的隧道区间开展锚索支护试验，监测数据显示，试验断面锚索平均轴力值比常规断面同位置处锚杆平均轴力值在拱肩下、拱肩上、拱顶位置分别提高65.1%、31%和8.5%，说明锚索支护体系相比锚杆支护体系可有效控制拱顶冒落。
2024 Vol. 61 (1): 252-259 [
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新型材料与设备
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张建勇
基于冻融循环试验的改良泥水盾构浆渣劣化特性研究
盾构隧道排放的渣土改性成路基材料可显著提高资源利用效率，但在反复冻融环境下存在安全隐患。依托武汉某盾构隧道工程，以大直径泥水盾构废弃浆渣为研究对象，通过添加自主研发的固废基胶凝剂（CementSlag-Gypsum-Alum，CSGA）及玄武岩纤维（BF）对盾构浆渣进行改良，并对CSGA-BF改良后的盾构浆渣开展冻融循环试验，研究不同纤维掺量、冻融循环次数等条件对改良盾构浆渣的外观劣化特性、力学特性及微观损伤机制的影响。结果表明：在冻融循环作用下，改良浆渣体积呈波浪式变化，并且整体表现为体积膨胀；随着冻融循环次数增加，改良盾构浆渣的无侧限抗压强度及弹性模量均呈现非线性递减，适当掺量的玄武岩纤维可增强筋-土界面的摩擦力，对浆渣的抗冻性具有重要作用，但纤维过量添加也会造成试样强度降低；当冻融循环达到9次后，改良盾构浆渣的抗压强度及弹性模量趋于稳定并且孔隙之间呈现贯通趋势。
2024 Vol. 61 (1): 260-271 [
摘要
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272
同月苹1 田崇明1 叶 飞1 姜 寅1 张俊元1 伍博文1 王 涵1 李文辉2
不同龄期隧道喷射混凝土渗流结晶规律研究
隧道排水系统结晶堵塞病害与地下水在喷射混凝土中的渗流密切相关。为了探究喷射混凝土养护龄期与结晶病害的关联性，采用自制室内模型装置模拟隧道喷射混凝土渗流-结晶全过程，通过测定结晶体质量、排水管流出溶液pH值及钙离子浓度，综合XRD、热重分析、扫描电镜和压汞测试等方法，揭示地下水渗流条件下不同龄期喷射混凝土劣化发展及排水管内结晶规律。结果表明：（1）喷射混凝土养护龄期是影响隧道结晶病害的关键因素，早龄期的影响尤为显著，2 h龄期混凝土在渗流条件下排水管内结晶量基本达到28 d混凝土的30倍；（2）混凝土养护龄期越长，pH值下降速度越快，pH值稳定时间越早，钙离子浓度稳定时间越早；（3）不同龄期混凝土内部渗流60 d后，混凝土内部仅观察到极少量钙矾石和C-S-H凝胶产物，结构分布不均匀，且总孔隙率大；混凝土内部均有氢氧化钙晶体分布，随着养护龄期增长，由少量毛絮状不稳定状态转变为大量片状—块状的较稳定状态；养护龄期越长，混凝土水化产物溶出越少；热重分析表明，28 d龄期混凝土内氢氧化钙含量是2 h龄期混凝土的5.9倍。
2024 Vol. 61 (1): 272-282 [
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现代隧道技术
编 辑 部 公 告
关于召开“一带一路”西北国际智能交通发展大会高峰论坛暨交通产业博览会的通知
《现代隧道技术》编辑部声明
“全国公路科普教育基地公路节能照明与安全防灾新材料试验室科普传播委员会”暨“安徽中益新材料科技有限公司专家技术委员会”在皖成立
国际隧协2018颁奖大会璀璨落幕 中国力压群芳收获五大奖项
《现代隧道技术》编辑部公告
《现代隧道技术》编辑部声明
《现代隧道技术》杂志专栏征稿启事
2020 中国隧道与地下工程大会（CTUC） 暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第二十一届年会征文通知
2019 年第十届全国运营安全与节能环保的隧道及地下空间科技论坛（1 号通知）
关于启用“科技期刊学术不端文献检测系统”的通知
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本 刊 广 告
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