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现代隧道技术
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现代隧道技术
2021年 58卷 5期
刊出日期：2021-10-25
研究与探讨
分析与计算
施工技术
材料与设备
试验与监测
研究与探讨
1
魏 纲 1，2 赵得乾麟 1 黄 睿 1
盾构施工对邻近隧道影响的模型试验研究综述
在邻近既有隧道旁新建盾构隧道会对既有隧道产生变形、破坏等不利影响，这已成为亟待解决的研究课题，模型试验是研究这一课题的重要方法。文章将现有模型试验归类为室内缩尺寸试验和离心试验，再对不同穿越方式以及不同平行施工方式进行研究，归纳总结在顶推力、隧道间距、穿越顺序等因素不同的情况下盾构施工对既有隧道造成的影响，并与现有试验进行对比，提出进一步的研究思路和研究方向，为后续模型试验研究提供参考。
2021 Vol. 58 (5): 1-8 [
摘要
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9
丁 智 1，2 何晨阳 1 张 霄 1 张文宏 3 吴 胜 4
含气土盾构施工影响及控制技术研究展望
盾构施工中难免会遇到含气土层，而含气土层中的浅层气体会对施工过程造成巨大影响并对施工人员造成严重危害。文章通过总结我国各地区含气土层的土质类型、浅层气气压、埋深以及气体成分，发现浅层气组成成分大多以有机质分解产生的CH4气体为主，但成因略有不同。对已有灾害案例进行分析，阐述了含气土层中浅层气的工程影响、气体释放控制与基质吸力对土体的影响。结果表明，含气土作为一种特殊的非饱和土，抗剪强度以及土体变形受基质吸力的影响；浅层气的无控或有控释放会对周围土体造成不同程度的扰动，而在工程上的解决措施以预先有控释放为主，并列举了一些可消除含气土中有害气体对地铁隧道施工造成隐患的有效措施。
2021 Vol. 58 (5): 9-20 [
摘要
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807
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21
章龙管 1 刘绥美 1 李开富 1 徐 进 2,3,4 王胜楠 3,5 李 强 3
基于故障树与贝叶斯网络的地铁盾构施工风险预测
在我国现阶段地铁盾构施工过程中，风险事故频发，预测盾构施工风险发生趋势、提高风险应对精准度已成为盾构施工风险管理的重要任务。文章设计了通过盾构机报警数据对盾构施工风险及其发展趋势进行预测的一套有效方法：首先采用故障树法，找到盾构施工重要风险与盾构机故障报警数据之间的关联；然后，以此建立基于贝叶斯网络的风险预测模型，运用贝叶斯网络的反向诊断推理技术计算最大可能路径，确定导致风险事件发生的关键盾构机故障，从而在发生该类故障时严控后续风险；最后，以某地铁项目为例，验证该方法的可靠性与适用性。所研究的方法与模型可以嵌入到各类盾构施工风险管理系统中，为施工现场提供风险预警支持。
2021 Vol. 58 (5): 21-29 [
摘要
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824
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30
郑 波 1,2 吴 剑 1,2 郑金龙 3 匡 亮 4 郭 瑞 1,2
基于现场试验的川西高海拔隧道防冻参数研究
针对川西高海拔隧道防冻保温设计参数取值问题，文章基于10座典型川西高原隧道运营期洞内纵向实测温度数据，对川西高海拔隧道洞内纵向温度特征及防冻参数进行了研究。研究结果表明：川西高原运营期隧道洞内纵向温度分布类型可分为贯通型、弱对称型和非对称型3种；高海拔隧道长度愈长，冬季洞口与洞内的温差越大，川西高原隧道冬季洞口与洞内的最大温差和隧道长度呈线性关系；基于隧道洞口实测温度数据，提出了川西高原隧道洞口保温层铺设厚度的经验计算公式；结合洞口气温和冬季洞口风速等参数对洞口段保温层设防长度进行了综合分析，提出了川西高原长隧道或特长隧道洞口段保温层铺设长度的经验计算公式；川西高原隧道洞口段保温层设计宜采用动态设计方法，条件允许下应根据隧道贯通后实测纵向温度数据进行修正。
2021 Vol. 58 (5): 30-36 [
摘要
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37
仇文革 万世付 高刚刚 赵海霖 戚幸鑫
砂卵石地层盾构隧道下穿铁路咽喉区地表沉降控制研究
砂卵石地层岩体粘聚力小、自稳能力差，施工时极易发生坍塌，地表的沉降控制难度较大。为研究砂卵石地层中盾构下穿敏感区域时地表的沉降规律及控制措施，文章以成都地铁5号线下穿宝成铁路咽喉区为工程背景，采用工法比较、数值模拟、现场监测反馈等方法，提出了地表沉降的控制措施，阐明了地表沉降规律，验证了沉降控制措施的有效性。研究结果表明:在砂卵石地层中进行盾构施工时，使用双层大管棚结合地层跟踪注浆的工法对地层进行加固，实现对地表的沉降控制，是合理且有效的；计算表明，地层加固后地表的沉降相较于不进行加固时减少了61.16%；使用全自动监测系统对地表沉降进行实时反馈与预警，监测数据表明，施工过程中地表最大沉降为1.29 mm，最大隆起为0.72 mm，验证了地层加固措施的有效性，确保了盾构掘进和运营铁路的安全。
2021 Vol. 58 (5): 37-45 [
摘要
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46
王志杰 1 李金宜 1 邓宇航 1 杜逸文 1 周 平 1 白小可 2 李峰刚 2
盐岩隧道施工病害揭示及致灾因子研究
中老铁路友谊隧道处于盐岩地层中，在施工时出现了极为严重的隧道病害，因此研究其病害成因对后续施工具有重大意义。文章对友谊隧道进行现场调研，通过现场采样、室内试验、现场监测和理论分析等手段对现场施工病害进行揭示并对致灾因子进行深入研究。研究发现，衬砌裂缝、变形超限是盐岩水溶性、膨胀性造成的；隧道塌陷空洞、腐蚀结晶是盐岩水溶性、腐蚀性造成的；仰拱底鼓是由不均匀沉降、盐类重结晶和软弱围岩流变性共同造成的。盐岩的力学性质、水溶性、开挖段盐岩含量及地下水成分及含量是造成盐岩隧道施工灾变的主要原因。加强排水，采用多层防水结构，优化建材，增加结构抗腐蚀能力，设置双层初期支护及基底换填等组合措施，可确保盐岩隧道快速安全施工。
2021 Vol. 58 (5): 46-55 [
摘要
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56
高 鑫 王文娟 李清菲 冯世杰 吴 琦
双护盾TBM步进过站路径研究
双护盾TBM因其施工安全、高效、快速的优点被广泛地应用于城市轨道交通建设中，合理的过站路径也是TBM隧道施工的关键技术之一。文章基于青岛地区双护盾TBM施工常用的设备型号及过站方式，深入研究、分析了不同机械过站方式、路径与限界之间的关系，并对小净距隧道进行施工风险评估，结论如下：（1）优先考虑整机曲线步进过站方式，过站路径为两段相切的等半径反转曲线，半径R=350 m工程性价比最高；（2）二次衬砌状态过站时，矿山法接引洞建筑限界相同，偏转路径随偏转半径的增大而增大；（3）初期支护状态下过站时，矿山法接引洞长度、建筑限界均随侧墙厚度的增大而减小，当侧墙厚度接近1.15 m时则应优先考虑整机直线步进过站的方式；（4）以TBM掘进常见的中风化及微风化地层为例，矿山法接引洞夹持中岩柱岩体塑性区尚未连通、水平收敛较小，小净距隧道施工风险可控，可策施工安全；（5）建议优先考虑二次衬砌状态下TBM过站的方式，严格控制主机在反转曲线步进时的姿态及方向，及时、合理地纠偏，保证机械进站时刀盘与结构之间的预留安全余量。
2021 Vol. 58 (5): 56-64 [
摘要
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分析与计算
65
李思明 1 禹海涛 2 薛光桥 3 徐 磊 4
穿越土-岩变化地层盾构隧道地震响应分析
隧道穿越土-岩变化地层区段是制约结构抗震设计的关键控制环节。为了探究盾构隧道穿越刚度变化地层的抗震安全性，文章以南京某盾构隧道为工程背景，建立考虑土-岩变化地层特性的盾构隧道-地层三维有限元模型，采用动力时程分析方法，研究了盾构隧道穿越土-岩变化地层的地震响应规律。分析结果表明：相同埋深处，地层及地层内隧道的加速度、位移响应在土-岩交界段、土层段和岩层段存在显著的差异；隧道和地层在土- 岩交界段对地震波的频谱放大效应表现为较硬地层的频谱特征；地震动平行于隧道轴线输入时，盾构隧道结构的内力和变形响应峰值均出现在土-岩交界段，地层刚度突变导致穿越该地层的隧道结构地震响应显著放大，抗震设计时应重点关注。
2021 Vol. 58 (5): 65-72 [
摘要
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592
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73
常 刚 1,2 牌立芳 3,4 庞伟军 1,4 吴红刚 1,2,4 剡理祯 1
深埋硬岩组合隧道围岩开挖变形影响研究
深埋硬岩顺层构造由于其分层特性和结构形式的特点决定了在这样的地质环境中开挖隧道时，围岩应力重分布造成的围岩变形和破坏具有一定的特殊性。文章以某高速铁路黄草隧道为工程案例，主要考虑硬岩层理与节理的影响，通过数值计算方法研究受开挖影响的围岩二次应力场的分布情况，同时对围岩的变形情况进行相应的评价。结果表明：（1）深埋隧道考虑层理和共轭节理共同作用时，变形方向主次不明显，环向位移呈非对称分布特征；（2）隧道埋深越大，开挖条件下洞壁变形越大，最大变形及云图范围发育在垂直层面方向；（3）层面共轭节理的存在大大降低了顺层隧道的非对称变形特性；（4）受水平构造应力场的影响，在最大水平主应力方向洞壁产生了较大的变形。
2021 Vol. 58 (5): 73-77 [
摘要
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78
陈玉坤 1 管会生 1 周 磊 2 刘 成 1
基于BP神经网络的盘形滚刀磨损预测研究
为防止全断面掘进机滚刀磨损超限、减少刀具检修维护的费用，需要准确地对滚刀磨损进行预测。文章依据磨粒磨损机理和滚刀受力模型，推导了滚刀径向磨损量与贯入度、安装半径、刀盘转速间的数学模型；建立了基于BP神经网络的滚刀径向磨损量预测模型，并采用遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）分别对预测模型进行优化；以中国西北地区某TBM掘进工程为实例对预测模型进行验证。结果表明：以掘进机推力、滚刀安装半径和刀盘转速作为神经网络输入节点能较为准确地预测滚刀径向磨损，且该神经网络预测模型有较高的预测精度。最后基于GA-BP神经网络预测模型，采用MATLAB和C#混合编程的方法设计了该预测模型的人机交互界面。
2021 Vol. 58 (5): 78-84 [
摘要
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85
宋 洋 1 王韦颐 2 杜春生 3
富水圆砾与泥岩复合地层泥水盾构超近接下穿既有地铁隧道掘进参数优化研究
城市轨道交通的快速发展不可避免地会出现近距离下穿既有隧道的情况，其风险控制主要通过控制掘进参数来实现。基于此，文章依托南宁市轨道交通5号线秀灵路站—明秀路站区间，通过室内相似试验对现场参数进行优化分析，并建立适用于上软下硬复合地层的折线楔形体模型，最后对比研究泥水平衡盾构在全断面泥岩地层段和圆砾泥岩复合地层段中的掘进参数。研究结果表明：通过室内相似试验采用控制变量法对掘进参数进行优化在技术上是可行的；与传统模型相比，假设破坏面近似为折线，更贴合上软下硬复合地层的变形破坏模式；掘进参数在全断面泥岩地层中波动范围较大，其中刀盘扭矩和总推力尤为明显。
2021 Vol. 58 (5): 85-95 [
摘要
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96
许有俊 1，2 黄正东 1，2 张 旭 1，2 张 朝 1，2 康佳旺 1，2 周 薇 1
大断面土压平衡矩形顶管多刀盘实测扭矩参数研究
矩形顶管机通常配置多个刀盘对开挖面土体进行分区切削顶进。不同位置刀盘扭矩配置参数直接决定了矩形顶管机的掘进效率与安全。文章以包头市经三路地下综合管廊顶管隧道为工程背景，采用理论分析、现场实测等方法，针对顶进过程中的不同位置刀盘实测扭矩变化规律及扭矩配置问题进行研究，得到以下结论：刀盘与土体的摩擦是刀盘扭矩的主要影响因素；刀盘扭矩实测值与计算值较为接近，实测扭矩随顶进距离呈动态波动变化；三组刀盘扭矩值大小不等，其中，第一组1号中心大刀盘扭矩最大，第三组次之，第二组最小；第一组1号中心大刀盘额定扭矩值约为扭矩实测值的1.36倍，第二组小刀盘额定扭矩值约为实测扭矩值的3.11倍，第三组小刀盘额定扭矩值约为实测扭矩值的2.8倍，小刀盘额定扭矩值安全储备设置较高，可通过适当降低小刀盘额定扭矩值进行优化。
2021 Vol. 58 (5): 96-103 [
摘要
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542
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104
潘伟强 1 焦伯昌 2 柳 献 2 曾 华 3 吉茂杰 3
深埋大断面钢结构顶管接触压力及受力特性现场试验研究
为研究深埋超大断面钢结构顶管外荷载的空间分布与变化规律、注浆荷载的影响以及结构受力特性等，文章以上海轨道交通14号线静安寺站顶管隧道为工程背景，采用水土压力计和应变计对其进行现场监测试验，并对外荷载和结构应变进行数据采集和整理分析。研究结果表明：稳定荷载工况下，管节外荷载沿环向分布整体呈梨形，其中,管节顶部水土总压力实测值与理论值基本一致；施工过程中的注浆荷载可算作1倍顶部总压力稳定值；格构钢管节仍符合平截面假定；管节间的内力传递对环向应力应变有较大影响，顶管环缝纵向力会影响环缝刚度，进而影响内力传递系数；地面偶然荷载使得结构外荷载产生极大增量但结构应变增量较小。
2021 Vol. 58 (5): 104-113 [
摘要
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580
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114
陈祉颖 牛国庆 王舒梦 郭宸玮
基于正交模拟试验的隧道空气幕参数优化研究
以武汉市某隧道为研究对象，基于正交试验设计方案，文章采用FDS模拟软件进行数值计算，研究隧道发生火灾时空气幕参数变化对其防烟效果的影响，利用极差分析与方差分析得出各因素对防烟效果的显著程度，最终获得空气幕最优参数组合。结果表明：在隧道中设置空气幕控烟效果明显，对隧道人员疏散环境温度与可见度影响最大的为射流宽度，其次为射流角度；对空气幕防烟效率影响最大为射流宽度，其次为射流速度。通过对隧道人员疏散环境温度、可见度、空气幕防烟效率三个特性指标综合分析，火灾功率为20 MW时，隧道空气幕最优组合方案为射流速度30 m/s，射流角度20°，射流宽度0.4 m，气幕间距60 m。采用优化方案后，隧道人员疏散环境温度低于60 ℃，可见度高于20 m，防烟效率高达97%，满足火灾时人员疏散要求。
2021 Vol. 58 (5): 114-121 [
摘要
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559
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122
潘旭东 1 白云龙 1 白云飞 2 张志强 2 廖 霖 1
富水地层冻结法施工渗流场对温度场的影响规律研究
文章以水热耦合理论为基础，通过数值模拟方法，建立单排冻结管数值模型，研究在冻结过程中不同水头差下渗流场对温度场的影响规律；针对单排冻结管冻结效果的不足，建立多排冻结管数值模型，优化其冻结效果，并在太原地铁某联络通道施工中加以应用。结果表明：地下水渗流对温度场的影响沿渗流方向具有滞后性；冻结过程中渗流场对上游冻结效果影响最为显著，单排管冻结不能及时有效加固地层；在联络通道四周加密布置冻结管可以使相同冻结条件下的冻结壁交圈时间提前43 d，上游冻结壁厚度增加0.7 m。实际工程应用效果表明，多排管冻结未出现涌水涌砂现象，达到了冻结加固目的。
2021 Vol. 58 (5): 122-128 [
摘要
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604
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试验与监测
129
郭 瑞 1，2，3 郑 波 2，3 方 林 1,4 吴 剑 2，3
寒区隧道纵向温度场分布特征的模型试验研究
为分析寒区隧道洞内纵向温度场的分布规律及影响因素，研制了一种模拟寒区隧道纵向温度场分布的室内模型试验装置，分析了隧道长度、洞口气温和风速对寒区隧道纵向温度场分布的影响及其规律。结果表明：当洞口风速越小、洞口温度越高时，隧道长度对洞内纵向负温长度的影响越小；当洞口风速超过某一临界值、洞口温度低于某一临界值时，伴随隧道长度的增加，洞内纵向负温长度呈线性增大。当洞口风速越大、隧道长度越短，洞口温度对洞内纵向负温长度的影响越小；洞口风速一定的条件下，当隧道长度足够长时，伴随洞口温度降低，隧道内纵向负温长度呈线性增大。纵向防冻设防长度与洞口风速之间服从幂函数关系。洞口气温与风速对寒区隧道温度场的影响有相互促进、相互加强的作用。各因素对寒区隧道纵向温度场的影响程度排序为：洞口风速＞洞口气温＞隧道长度；针对具体寒区隧道，防冻设计应综合考虑各方面的因素并进行具体分析。
2021 Vol. 58 (5): 129-139 [
摘要
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594
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140
唐鸥玲 1 陈兴海 1 常兴旺 1 苏培东 2
非煤系地层高瓦斯隧道浅层天然气赋存特征及抽排试验研究
成都轨道交通19号线二期工程新码头街站—红莲村南站区间隧道部分段落为高瓦斯隧道。为了研究高瓦斯区段地层中瓦斯气体的空间分布特征、补给方式以及逸散规律，文章采用分层检测、逸气监测及钻孔抽排等试验方法，分析能否通过通风抽排方式提前降低隧道内瓦斯气体的浓度，以期为高瓦斯区段隧道设计和施工提供技术支撑。试验结果表明：研究区地层中瓦斯主要以气囊形式富集，瓦斯气囊通过断层接受来自下部苏码头气田的补给；通过通风抽排措施降低研究区隧道内瓦斯浓度的方案是可行的，抽排孔的最大影响半径为5 m。
2021 Vol. 58 (5): 140-146 [
摘要
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557
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147
李福海 1 李 瑞 1 姜怡林 1 高 浩 1 王奕彬 1 王佩勋 2
隧道二次衬砌脱空带模注浆对衬砌结构受力影响的试验研究
隧道二次衬砌背后多空洞的存在会导致其结构受力状态的恶化，极易引起隧道衬砌开裂并直接影响隧道运营的安全，为解决此类问题，现场广泛采用带模注浆方式进行空洞充填。为此，文章结合某铁路隧道采用微膨胀注浆材料对二次衬砌空洞进行注浆补强的工程实例，在室内采用几何相似比为1∶30的模型进行高性能微膨胀充填材料注浆试验，研究在二次衬砌背后不同空洞位置进行带模注浆补强下，初期支护及二次衬砌的受力分布规律及特征。结果表明，弯矩在空洞处增长最快，二次衬砌处弯矩的增长要大于初期支护处的，其中拱顶空洞和拱顶+双拱肩空洞条件下增长最为明显；轴力在空洞处增长最快，且在拱顶和右拱肩部位变化最为明显。充填材料在注浆过程中引起结构的内力变化均在规定范围内，未发现开裂，有效验证了自主研发的水泥基充填材料的应用安全性。
2021 Vol. 58 (5): 147-158 [
摘要
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596
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7868KB] (
906
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159
陈 焱 1 王宇皓 1 方 勇 1 徐公允 1 周凯歌 1 刘四进 2
砂性地层土压平衡盾构切刀磨损室内试验研究
为探究土压平衡盾构切刀磨损规律，使用自制模拟盾构掘进试验设备进行室内刀具磨损试验，运用显微观测和磨损质量统计分析相结合的方法，分析了安装方位、土样石英颗粒含量和改良剂含量等因素对切刀磨损情况的影响规律，结果表明：在切刀磨损过程中，刀具安装朝向影响磨损情况；表面磨损形式、磨损质量变化与安装半径、石英颗粒含量之间均呈现正相关趋势；添加改良剂可以有效减小切刀磨损质量，改善切刀表面磨损发展情况。基于以上规律对Rabinowicz显微切削模型进行修正，引入切削方向修正系数KR和改良剂折减系数Ks用以分别考虑迎土面、背土面刀具磨损差异和实际工程中地层预先处理措施的影响，并对磨粒磨损系数Kα细化分析，得到修正后的土压平衡盾构切刀磨损质量预测公式，可为相关研究和实际工程中刀具磨损问题提供参考。
2021 Vol. 58 (5): 159-166 [
摘要
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515
) [
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3190KB] (
833
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167
李 燚 1,2 丁文其 1,2 杨林松 3 谢东武 1,2
盾构隧道管片接缝渗漏水嵌缝处理试验研究
为了探究盾构隧道管片接缝渗漏水嵌缝处理措施的效果及其适用性，文章依托国内某盾构隧道工程进行管片渗漏水情况排查统计，并制作了混凝土构件试件，利用同济大学自主研发的三向水压加载防水试验系统，对实际工程中采用的渗漏水处理措施——嵌缝密封法进行了多组室内试验研究。结果表明：（1）采用三元乙丙嵌缝密封条处理管片接缝渗漏水，能够满足Ⅰ类渗漏水处理要求，在张开量为3 mm、错台量为0 mm时，其防水能力为 0.38 MPa，错台量较大时需要对密封条断面结构进行优化设计；（2）管片接缝密封性对于嵌缝密封法的处理效果影响明显，挤压过程中嵌缝密封垫被挤出的位置、管片接缝密封性差的位置更容易出现渗漏。
2021 Vol. 58 (5): 167-172 [
摘要
] (
523
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2195KB] (
783
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173
李 波 周 斌 奉建军
瑞雷面波法在铁路隧道仰拱厚度检测中的应用
隧道仰拱是承受列车荷载的主要受力结构，其厚度不足是铁路隧道检测中较严重的病害之一。因此，针对目前常用的钻芯法、地质雷达法在隧道仰拱厚度检测存在的不足，基于瑞雷面波的频散特性，文章开展了瑞雷面波法应用于铁路隧道仰拱厚度检测的试验研究，提出了瑞雷面波法检测仰拱厚度观测系统参数设置及震源-检波器接收系统激发主频参数建议，实现了对隧道仰拱厚度的准确定量检测，通过钻孔验证了检测结果的准确性。
2021 Vol. 58 (5): 173-178 [
摘要
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480
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1755KB] (
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施工技术
179
竺维彬 1,2 张 华 3 黄 辉 4
红层岩溶发育区地下工程风险分析及防治对策
红层中的溶土洞主要发育在盆地周缘地区以粗颗粒灰质或钙质碎屑岩为主的地层中，其与上覆富水松散土层组合而成的复合地层会对地下工程的建设产生重大风险。文章通过分析系列工程事故案例，并结合桩基、基坑、暗挖隧道等地下工程工法的特点，系统地总结了红层岩溶发育区地下工程存在的主要风险，包括突水突泥、漏浆冒浆以及最终造成地面塌陷、结构损坏等，并建立了各类工法的风险模型。在此基础上，针对性地提出了综合地质勘查法、注浆填充预处理、动态优化施工设计及应急采用水力平衡装置等防治对策。
2021 Vol. 58 (5): 179-186 [
摘要
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511
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187
李慎奎 陶 岚 吴圣贤
武汉地铁工程中沙漏型岩溶注浆新技术探讨及实践
文章对武汉地区岩溶地面塌陷案例及各地区岩溶治理方案措施进行了统计和总结分析，说明了岩溶注浆的重要性。武汉地铁6号线红建路站及两端区间穿越长江一级阶地沙漏型岩溶地质结构，主要采用了岩层帷幕注浆和溶洞充填注浆等岩溶处理措施。但在施工中遇到了注浆成孔引起的砂颗粒漏失、钢套管无法拔出、浆液窜入砂层、注浆无法持压导致不能有效填充溶洞、浆液无法有效计量等一系列难题。为了解决这些问题，通过咨询论证、借鉴水利工程经验、前期试验研究等方式对传统岩溶注浆成孔工艺和流量监测工艺、浆液配比、终浆标准等进行优化。研究探索了一套“钢套管+内套PP-R管+钻杆基岩成孔+止浆塞+注浆流量记录仪”的岩溶注浆技术。岩溶注浆中分工序选择不同的浆液配比并探索采用适应于本工程地质特点的终浆标准。红建路站及两端区间岩溶处理工程实践验证了注浆新技术的适用性和有效性。
2021 Vol. 58 (5): 187-195 [
摘要
] (
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196
王 飞 1 王 庆 2 焦卫宁 2 覃 维 3
隧道钻爆施工降尘技术的试验研究
为了快速处理隧道爆破施工后的粉尘及有害气体，文章以轿顶隧道为依托，采用现场测试方法进行研究，首先得出了距掌子面不同距离处7个特征点的粉尘、CO初始浓度的分布情况；其次研究了在纵向通风条件下，隧道内粉尘、CO浓度的变化规律；然后提出了水袋降尘技术方案、移动式喷雾除尘技术方案，并通过现场测试验证两种方案的降尘效果。研究表明：（1）爆破施工后距掌子面50 m位置处的粉尘、CO浓度均值分别为容许浓度的8.2倍、26.05倍；（2）在纵向通风条件下，前10 min内是粉尘、CO浓度下降最为快速的阶段，降幅均可达到50%；（3）水袋降尘技术方案的降尘效果明显，粉尘、CO浓度的最大降幅分别可达52.62%、43.91%；（4）移动式喷雾降尘方案的除尘效果优于水袋降尘方案，且前20 min是粉尘、CO浓度下降最为快速的阶段，降幅可达60%。
2021 Vol. 58 (5): 196-203 [
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204
冯敬辉 朱 颖
CRD法扩挖盾构隧道地层加固措施及周边环境变形影响分析
工程实践表明，城市地下结构施工对周边环境的影响是工程建设风险的主要来源之一。基于此，文章采用数值模拟和现场监测手段，针对郑州地铁1、2号线联络线与2号线正线接岔段CRD法扩挖盾构隧道施工对周边环境的影响及相关控制措施进行研究，结果表明：（1）相较于其他3种控制手段，超前小导管注浆+大管棚+径向锚杆注浆对地表沉降的控制效果能满足规范要求，控制效果最佳，环境风险可控；（2）扩挖对地表沉降的影响最大，其引起的地表沉降占总沉降的54.47%~59.39%，左下部分扩挖引起的沉降变化占总变形的18.31%~18.52%，应加强该阶段监测。
2021 Vol. 58 (5): 204-212 [
摘要
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材料与设备
213
黄鸿颖 管会生 赵 康 刘 成
全断面掘进机刀具的谱系化设计及查询推荐系统研究
随着全断面掘进机技术应用的增多，掘进机刀具快速发展，不仅数量多而且种类和形式多种多样，虽然满足了各种地层的开挖需要，但也使得刀具的管理、查询、选择和设计工作变得十分复杂和困难，因此亟需建立掘进机刀具查询推荐系统并梳理掘进机刀具谱系化设计思路。基于对刀具类型、特征和应用情况等信息的分析，从市场需求、产品特征、演化脉络3个维度建立了全断面掘进机刀具的谱系；然后根据刀具的特征谱系，提出全断面掘进机刀具的编码规则，设计了全断面掘进机刀具的编码结构；基于Microsoft Visual Studio建立了掘进机刀具查询推荐系统的Windows应用程序，包括刀具和工程实例查询模块、基于专家系统的全断面掘进机刀具推荐模块。研究成果不但有助于刀具制造商根据刀具的特征分类、刀具发展进程设计刀具，而且有助于工程技术人员运用查询推荐系统合理选择和配置刀具。
2021 Vol. 58 (5): 213-220 [
摘要
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221
施 芸 1 杨凌武 2 胡明华 1 雷 刚 1 唐 豪 2
既有线隧道病害整治智能切槽机器人系统研制与应用
为解决既有线隧道渗漏病害治理施工中人工切槽作业存在的劳动强度高、施工效率低、自动化程度不高等问题，文章结合隧道病害整治施工工艺，基于信息化、智能化的设计理念，研发出一套智能切槽机器人系统。系统利用铁路平板车为移动载体，具备隧道断面扫描、模型重建、机器人运动轨迹自动规划、柔性恒力随形切槽、系统状态实时监控以及自动除尘降温等功能，能适应隧道潮湿、漏水的环境，并在焦柳铁路电气化改造工程JLDH-1标段二分部成功进行了应用验证。结果表明：该系统可实现铁路隧道切槽信息化和智能化，提高施工效率，降低工人劳动强度。
2021 Vol. 58 (5): 221-226 [
摘要
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李鹏飞 1 黄靖络 1,2 陈柯屹 1 童 磊 2
隧道锚杆轴力时空特征的统计分析
文章基于33座隧道68个监测断面的282根锚杆轴力的统计数据，探讨了锚杆轴力的整体分布特征及围岩级别对其的影响规律，讨论了隧道锚杆轴力的时程变化特征及空间分布规律，研究了锚杆轴力与锚杆长度的关系，分析了隧道开挖半径对锚杆轴力最大值位置的影响规律，从而揭示了锚杆中性点与隧道开挖半径的关系。结果表明：锚杆长度越长和围岩等级越高，锚杆轴力达到最大值的时间越久，且轴力时程曲线分为快速增大阶段、缓慢上下波动阶段、趋于稳定3个阶段；从空间分布规律角度看，锚杆轴力的分布较为离散，但其最大值常出现在拱肩和拱腰；随着锚杆长度增长，轴力出现较大值的案例所占比例增大；锚杆中性点位置随着隧道开挖半径的增大而呈现线性增大关系。
2021 Vol. 58 (5): 227-236 [
摘要
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王伟强 罗勇欢 孔令俊 张银喜 陈彦北
GINA止水带力学性能数值模拟与试验研究
文章对沉管隧道GINA止水带的有限元建模方式进行了分析与比较，建立了二维及三维止水带有限元模型，对止水带竖向压缩位移、竖向接触压力、橡胶最大主应变及加压工装竖向反力进行了分析，比较了止水带数值模拟结果与试验检测结果。结果表明：GINA止水带二维及三维有限元模型的分析结果存在较大差异，止水带三维模型加压工装竖向反力数值模拟结果与试验检测结果基本吻合，验证了止水带三维模型分析结果的合理性；三维有限元模型的数值模拟结果与止水带纵向长度及环向周长都没有关系，可以用缩比模型进行GINA止水带的数值模拟与试验研究，且优先采用分段式GINA止水带进行有限元建模，更加省时、高效、精确。
2021 Vol. 58 (5): 237-243 [
摘要
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彭 磊 1，2 何文敏 1，2 惠海涛 3 李炳良 1，2 高 妮 2
功能外加剂对隧道二次衬砌拱顶充填砂浆性能的影响
为了解决隧道二次衬砌拱顶脱空等问题，基于铁路隧道二次衬砌充填砂浆基本性能要求，在OPC∶SAC＝0.65∶0.35，胶砂比＝0.55∶0.45，水料比为0.18，粉煤灰掺量为10%的基础上，通过流动度、泌水率、强度、膨胀性和干缩性等方面，开展功能外加剂对充填砂浆性能影响的研究。结果表明：酒石酸掺量为0.3%，碳酸锂掺量为0.2%，塑性膨胀剂掺量为0.06%，消泡剂掺量为0.15%，保水增稠剂掺量为0.12%，可制备出工作自密实、不泌水、不离析、早期强度高、后期强度高、微膨胀的充填砂浆；充填砂浆与衬砌混凝土结合性试验、施工现场雷达无损检测和拱顶钻芯结果表明，充填砂浆与隧道二次衬砌混凝土结合性好，可减少隧道二次衬砌背后脱空情况，避免了衬砌充填材料与二次衬砌混凝土“两张皮”现象。
2021 Vol. 58 (5): 244-251 [
摘要
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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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