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现代隧道技术
 
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现代隧道技术
 
2022年 59卷 2期
刊出日期:2022-04-25

专家论坛
复杂条件隧道修建技术
绿色智能建造
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
安全防灾与病害整治
新型材料与设备
   
专家论坛
1 肖明清 1,2 徐 晨 1,2 郑 强 1,2 彭长胜 1,2
荷坳隧道四洞小净距段支护结构设计研究
多洞空间小净距隧道支护结构参数量化设计与安全性分析是当前设计中的一大难题。文章针对深圳机荷高速公路荷坳隧道四洞小净距段的设计,采用总安全系数法对四洞的开挖与支护模式、各洞的开挖顺序及支护参数进行了研究比较,并采用隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法对支护结构的安全系数进行了对比计算,得出以下结论:(1)提出了基于总安全系数法原理的多洞空间小净距隧道设计方法;(2)根据总安全系数法得出了荷坳隧道四洞小净距段应采用“先行洞二次衬砌完成后再开挖下一孔隧道”的开挖与支护模式,且应按洞1→洞2→洞3→洞4的开挖顺序施工;(3)隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法虽无法得出结构的总承载安全系数,但在一定程度上可以反应部分支护结构的安全性。
2022 Vol. 59 (2): 1-10 [摘要] ( 365 ) [HTML 1KB] [PDF 2744KB] ( 642 )
11 王明年 1,2 杨恒洪 1,2 张艺腾 1,2 刘轲瑞 1,2 于 丽 1,2
水平小净距隧道中夹岩安全系数法研究与应用
中夹岩柱是小净距隧道围岩稳定控制的关键部位,判别中夹岩的安全性是工程设计和施工过程中的重难点。文章通过分析不同围岩级别、埋深情况下中夹岩的破坏模式,建立Ⅳ级围岩条件下水平小净距隧道中夹岩力学分析模型,并确定中夹岩破裂面位置。根据中夹岩上部滑块体形状的不同分为两种情况,通过边坡稳定性原理、极限平衡假设及普氏压力拱理论推导中夹岩上部滑块体的抗滑力、下滑力以及安全系数的计算公式,从而建立起评判中夹岩安全性的安全系数法,并结合数值模拟对其进行验证。将经验证后的安全系数法应用于某实际隧道工程,判断其中夹岩安全性,得出该隧道中夹岩破坏临界厚度为6 m,进而对6 m以下的中夹岩使用锚杆进行加固。
2022 Vol. 59 (2): 11-19 [摘要] ( 409 ) [HTML 1KB] [PDF 1925KB] ( 702 )
20 傅鹤林 1,2 安鹏涛 1,2 成国文 3 李 鲒 1,2 余小辉 3 陈 龙 1,2
富水区隧道环向盲管间距优化分析
富水区隧道涌水遵循“以堵为主、防排结合”的处置原则,其中排水体系构建的合理性是隧道安全施工与良好运营的关键因素。首先分析隧道排水体系,揭示其工作原理,然后利用FLAC 3D有限差分软件,对鸿图特长隧道富水断层区设置的不同环向盲管间距进行三维流固耦合模拟,通过分析渗水压力、锚杆受力及涌水量,揭示塑性区体积及分布区域特征。研究结果表明:沿隧道轴向,支护结构孔隙水压力大致呈周期性分布,其周期近似等于环向盲管纵向间距;加密环向盲管,在降低支护结构受力并减小塑性区体积的同时,会增加隧道排水量;随环向盲管间距的增大,注浆加固圈塑性区首先出现在围岩好的区域,断层区出现塑性区最晚;断层区锚杆加固效果较差,可通过减小钢拱架环向间距以提高结构刚度,使注浆加固圈沿轴向受力更合理。综合考虑各种因素,建议在建工程断层区环向盲管间距设置为3 m,断层附近区间距为4 m。
2022 Vol. 59 (2): 20-27 [摘要] ( 373 ) [HTML 1KB] [PDF 3978KB] ( 674 )
复杂条件隧道修建技术
28 罗 春 1 张志强 1 林迪睿 1 唐泽林 2
特长深埋隧道合修与分修对岩爆的影响研究
在高地应力环境下进行隧道开挖,岩爆是最主要的灾害之一,以成兰铁路平安隧道高地应力岩爆段为研究对象,采用现场实测、数值分析、室内试验等手段,从岩爆孕育机理、能量密度变化、岩爆强度等方面,全面分析了高地应力环境下合修与分修两种建设方案对特长深埋隧道岩爆的影响。研究结果表明,隧道各位置的最大能量密度的关系为U 边墙>U 拱腰>U 掌子面>U 拱顶;岩爆易发生于掌子面待循环开挖段及开挖支护段的两侧;相比于拱顶、拱腰、边墙等位置,掌子面处会发生较大的能量释放,在开挖过程中应合理设置应力释放孔;采用隧道分修的建设方案能够有效降低岩爆的强度,减小岩爆的危害,从而更好地避免岩爆发生。
2022 Vol. 59 (2): 28-37 [摘要] ( 386 ) [HTML 1KB] [PDF 6124KB] ( 712 )
绿色智能建造
38 王双敬 1,2 王玉杰 1 李 旭 3 刘立鹏 1 尹 韬 1,2
TBM掘进数据标准化预处理方法研究
TBM信息化采集了海量数据,对TBM数据的标准化预处理是进行诸多研究的前提。基于此,提出了一种TBM掘进数据标准化处理方法,依托TBM现场施工掘进大数据,以破岩特征为依据选取基本掘进参数(刀盘转速、推进速度、刀盘推力及刀盘扭矩)分析掘进过程TBM数据特点,提出循环掘进过程空推段、上升段、稳定段及下降段起点的判别方法,对稳定段起点提出了标准差法判别方法、均值判别方法、直方图判别方法,满足实时和非实时的数据划分需求。最后对两个TBM工程的数据进行标准化预处理,实现施工大数据的标准化。结果表明,提出的标准化预处理方法可实现循环掘进过程数据的有效划分。研究成果可推广应用于众多TBM工程的数据标准化处理,有效实现机器学习数据库的建立。
2022 Vol. 59 (2): 38-44 [摘要] ( 439 ) [HTML 1KB] [PDF 2609KB] ( 585 )
45 郑艾辰 1,2 赵浩然 1,2 谭冰心 1,2 黄 锋 1,2 何兆益 1
基于SVM的隧道衬砌空洞填充物雷达图像识别研究
衬砌背后空洞及其填充物对隧道结构安全具有重要影响,开展空洞探测识别对于结构安全评估和病害处置具有重要意义。首先采用室内试验和FDTD正演模拟相结合的方法,获得了空洞内填充空气、水、干砂、湿砂条件下的雷达图谱数据,并对不同填充物波形规律进行对比分析;然后,基于支持向量机算法对波形特征进行提取和分类识别,建立了一种空洞填充物的人工智能辨识方法。研究结果表明,采用傅里叶变换前的平均值、方差、平均绝对离差和傅里叶变换后的最大幅度值max(fft(X))四个统计量作为支持向量机的识别特征,可以有效区分出衬砌背后填充物的六种类型;当采取单一倾向数据时,识别准确率较好,六种物质二分类问题准确率均可以达到90%以上。
2022 Vol. 59 (2): 45-52 [摘要] ( 368 ) [HTML 1KB] [PDF 4042KB] ( 1108 )
理论研究与探讨
53 赵 金 1 文丽娜 1 吴红刚 2,3,4 周驰词 1
隧道-洞口滑坡平行体系受力变形模式与计算方法研究
我国目前对隧道-滑坡工程的设计尚无可供参照的行业标准,尤其是滑坡洞口段隧道缺少相应的计算理论。文章首先以平行体系中隧道-洞口滑坡为研究对象,通过归纳总结滑坡地段隧道衬砌的病害特征,构建了相应的工程地质模型;然后将剩余滑坡推力视为导致隧道变形破坏的直接原因,通过荷载传递规律得到作用于隧道结构上的附加荷载,将其与围岩压力叠加推导出了隧道外荷载的计算公式;接着采用弹性地基梁理论,推导出滑坡推力作用下的隧道内力计算方法,从而得到隧道-洞口滑坡的受力变形模式及计算理论;最后通过模型试验对其合理性进行了验证分析,结果表明该方法与实际工程相符,能够为滑坡地段洞口隧道的设计提供参考。
2022 Vol. 59 (2): 53-61 [摘要] ( 294 ) [HTML 1KB] [PDF 3269KB] ( 643 )
62 靳雪梅 1,2 黄宏伟 2 张东明 2
关于土的空间变异性对盾构隧道施工影响的探讨
为探讨土的强度参数的空间变异性对盾构隧道开挖引起的地表变形的影响,选取黏聚力和内摩擦角作为随机变量,采用Karhunen-Loève方法对随机场进行离散,利用Matlab软件将土性参数随机场与FLAC 3D模型单元一一映射,并使用FLAC 3D进行分析计算。结果表明:土强度参数的空间变异性对地表变形的影响明显;竖直方向相关长度的影响大于水平方向相关长度的影响;地表水平位移受到的影响比地表沉降受到的影响更大;竖向相关长度小于1倍隧道直径时,多次模拟得到的地表沉降值符合正态分布,据此可利用确定性分析结果估算地表沉降变形超限概率或确定控制沉降量。
2022 Vol. 59 (2): 62-70 [摘要] ( 369 ) [HTML 1KB] [PDF 5906KB] ( 598 )
71 李 伟 1 李 庆 2 杨 丹 3
隧道单层衬砌结构水压力特征研究
针对隧道单层衬砌材料性能、结构受力状态等的研究成果较多,但对于水压力分布特征的研究较少。基于此,以单层衬砌喷混凝土单一结构和复合式夹心结构为研究对象,基于渗流连续性方程和达西定律,推导了水压力计算公式,分析了喷混凝土层渗透系数、单层衬砌厚度等因素对水压力的影响规律。研究结果表明:(1)进行单层衬砌设计时,应采用围岩注浆等措施减小围岩渗透系数,设置必要的排水措施,不宜特别强调外层喷混凝土层的抗渗能力,以降低单层衬砌结构水压力;(2)单层衬砌厚度在满足围岩荷载和自重荷载作用的前提下,宜尽量减小厚度,建议厚度不超过40 cm;(3)复合式夹心结构的内层厚度应小于外层厚度的4/5。
2022 Vol. 59 (2): 71-77 [摘要] ( 413 ) [HTML 1KB] [PDF 1504KB] ( 720 )
78 薛光桥 1,2 程 岩 3,4 刘笑娣 3,4 刘新根 3,4 张 忆 1,2
基于遗传算法的盾构隧道管片接头刚度反演研究
梁-弹簧模型在管片衬砌结构计算中应用较广泛,目前接头刚度取值方法主要有模型试验法及经验取值法,模型试验法耗时长、成本高昂,而依据经验取值难免存在一定主观性。鉴于此,利用C++编程语言,基于遗传算法开发了盾构隧道管片结构位移反分析程序,首先通过弹性模量值反演算例,得出反演值与理论值误差为1.4%,验证了算法和程序的可行性。利用程序将反演接头刚度值与实际设计案例管片接头刚度值进行对比,反演计算结果表明:正弯矩下管片环向接头转动刚度值反演误差为2.6%,负弯矩下管片环向接头转动刚度值反演误差为4.3%。
2022 Vol. 59 (2): 78-85 [摘要] ( 370 ) [HTML 1KB] [PDF 2348KB] ( 475 )
数值分析与计算
86 石钰锋 1,2 曹成威 1,2 谈亦帆 3 徐长节 1,2,4 章立辰 5 黄 勇 5
地铁隧道基底饱水风化软岩动力响应及长期沉降研究
为探究列车循环荷载作用下地铁隧道基底饱水风化软岩动力响应及长期沉降,选取南昌地铁基底不同风化程度泥质粉砂岩为研究对象,开展了室内动三轴试验,提出了考虑加载次数、动应力比、偏应力比等因素的全、中风化泥质粉砂岩的累积塑性应变数学模型,结合动力有限元软件进行动力响应分析。结果表明:在不同风化程度组合地层中,地铁隧道基底位于全风化软岩时,列车荷载产生的动应力、加速度竖向影响范围分别为16.0 m、7.0 m,位于中风化软岩时动应力、竖向影响范围分别为11.0 m、6.0 m;全风化软岩层的动应力和加速度峰值均大于中风化软岩层的;结合累积塑性应变数学模型,当地铁运营100 a,列车速度为110 km/h情况下,隧道基底位于全、中风化软岩累积沉降预测值分别为25.68 mm、17.98 mm;列车速度的改变对隧道底部风化软岩的长期沉降影响较小。
2022 Vol. 59 (2): 86-95 [摘要] ( 421 ) [HTML 1KB] [PDF 4308KB] ( 714 )
96 刘 凯 1 吴再新 2 杨吉忠 3 关皓瑜 4,5
飞机降落冲击荷载作用下高铁隧道动力响应及疲劳损伤研究
针对运营期高铁隧道衬砌结构在飞机降落冲击荷载作用下的动力响应规律及疲劳损伤问题,以成自高铁下穿天府机场东二跑道区间隧道为工程背景,采用有限元分析的方法研究隧道动力响应及疲劳损伤规律。结果表明:B747-400型飞机在粗暴着陆后 0.05 s时刻动力载荷达到最大值,约为500 kN;在单次粗暴着陆工况下,拱顶位移和受力最大,位移最大峰值为1.58 mm,拉应力最大峰值为437.79 kPa,压应力最大峰值为556.24 kPa,衬砌结构未出现塑性损伤;飞机荷载长期作用下,随着循环次数的增加,结构损伤部位和程度也随之增加,拱顶损伤最突出,其次为边墙,隧道衬砌在上方飞机长期粗暴着陆作用下的疲劳寿命大致为25 a。
2022 Vol. 59 (2): 96-102 [摘要] ( 388 ) [HTML 1KB] [PDF 3166KB] ( 547 )
103 孙双篪 1,2 沈 奕 1 周质炎 2 周 龙 1 朱合华 1
大直径盾构隧道穿越建筑物群变形分析与控制措施
大直径盾构隧道掘进施工对土体造成扰动,导致地表产生沉降或隆起,继而严重威胁上部建筑物群的结构安全。文章依托某大直径盾构隧道穿越老旧小区密集建筑物群工程,首先利用二维有限元软件计算关键断面房屋的沉降变形,再对比三维有限元软件的计算结果,分析两种计算方法的适用范围;然后基于三维模型探究了不同初期荷载释放率对盾构穿越引起的地表和房屋变形的影响,最后利用Peck公式计算的理论地表沉降数据,梳理初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率三者的内部联系并提出了控制变形的相关措施。研究结果表明,初期荷载释放率越小,地表及房屋沉降也越小,对应的地层损失也越小;对于控制地表变形,减小荷载释放率等同于减小地层损失率;初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率这三者减小的量值呈线性关系。
2022 Vol. 59 (2): 103-110 [摘要] ( 410 ) [HTML 1KB] [PDF 3030KB] ( 717 )
111 高 鑫 王文娟 李清菲 冯世杰 吴 琦
软弱地层浅埋大跨隧道跳仓法拆撑空间效应研究
对于在软弱、破碎、富水地层中采用双侧壁导坑法修筑的暗挖大跨隧道,跳仓法施工依赖于初期支护的“棚护效应”维持拆撑后大跨结构的稳定性,常常面临拆撑步距小、风险高、效率低、代价大的困境,一旦拆撑方案采取不当,极易造成塌方安全事故。针对这一问题,以青岛地铁4号线错埠岭站为依托工程,通过理论分析与数值计算相结合的手段,论证了拆撑后初期支护“空间棚护效应”主要由“横向成拱效应”和“纵向成梁效应”组成,二者共同维持大跨结构的安全性与稳定性;同时确定了合理、安全、高效、快速的拆撑分区长度与隔仓分区长度,分别为L=9 m、S=18 m,并顺利通过了现场施工的检验。结果表明:软弱地层大跨隧道采用“隔二拆一、先内部后洞口”的拆撑方案是切实可行的,可为后续工程提供借鉴与指导。
2022 Vol. 59 (2): 111-121 [摘要] ( 304 ) [HTML 1KB] [PDF 6585KB] ( 579 )
122 张付军 1 胡 俊 2,3 段 宇 4 朱才辉 4
某富水断层隧道涌水治理方案优化分析及工程应用
以武九高速高楼山公路隧道为例,针对以断层破碎带为主控因素的隧道突水治理问题展开数值分析研究。基于FLAC 3D有限差分法及流固耦合分析原理,研究了导水洞排水、注浆堵水和排堵结合等不同治理方式对隧道涌水量及围岩稳定性的影响。结果表明:对于富水断层隧道发生A、B级别的大量涌水时,建议同时采取导水洞排水、注浆堵水的排堵结合措施,导水洞设置在近断层处,且与隧道相对距离为0.75(D+l),注浆圈厚度控制在 7 m以内,注浆圈相对渗透系数比不超过10,既能降低涌水量,又能保证围岩的稳定性;对于C级涌水隧道,可采取注浆措施,注浆厚度不低于3 m,相对渗透系数不低于20;对于D级及以下涌水隧道,采取常规抽排水措施即可。
2022 Vol. 59 (2): 122-131 [摘要] ( 415 ) [HTML 1KB] [PDF 4553KB] ( 699 )
132 赵 威 1,2 张 科 1,2 郭 春 1,2
特长高速公路隧道通风斜井钢波纹板式中隔墙技术研究
通风导洞中隔墙一般采用技术较为成熟的混凝土中隔墙,但存在表面粗糙、工艺复杂、施工进度不易控制等缺点,无法适用于风道较为复杂的工程。文章以东天山隧道1号斜井为依托,提出了节能型全拼装式钢波纹板中隔墙技术,通过数值模拟以及理论计算的方法验证其在单洞四风道通风斜井中的可行性。研究结果表明:钢波纹板式中隔墙增大了斜井有效通风截面积,断面风速降低约5.3%,同时大幅减小通风斜井内的沿程阻力,仅为既有混凝土墙方案的17%左右;拱顶变形及二次衬砌混凝土结构受力均远低于结构安全限值。该技术克服了传统钢筋混凝土中隔墙的缺点,在满足隧道通风防灾要求的同时,改善了隧道施工环境,且施工工期可缩短为原方案的三分之一。
2022 Vol. 59 (2): 132-140 [摘要] ( 420 ) [HTML 1KB] [PDF 3476KB] ( 540 )
试验与监测
141 蒋雅君 1 喻良敏 1 王萃娟 2 王永超 2 王虎群 3
基于纸纤维改性的隧道工程透水砂浆性能研究
为提出一种适用于隧道初期支护基面找平并且具有一定透水性能的砂浆,将纸纤维加入砂浆试块中对其性能进行改性。通过分析纸纤维的降解原理,并将不同掺量的纸纤维加入砂浆试块中,对其体积密度、吸水率、抗压强度等基本性能指标及微观结构进行测试和分析。由试验结果可知:在碱性环境中,纸纤维具有可降解的性能特点;纸纤维可以使普通砂浆试块的吸水率提升2~3倍,同时也会造成砂浆试块的体积密度和抗压强度降低;对砂浆试块吸水率和抗压强度进行线性拟合后发现其吸水率和抗压强度呈现负相关关系。研究结果表明,通过纸纤维对砂浆进行透水性能的提升是可行的,但是纸纤维掺量对砂浆其他性能的影响还有待进一步研究。
2022 Vol. 59 (2): 141-149 [摘要] ( 378 ) [HTML 1KB] [PDF 3252KB] ( 464 )
150 李宁杰 1,2 张学富 1,2 周 杰 1,2 楚 博 1,2 孟亮华 1,
异形孔水包爆破数值模拟及现场试验
为了提高隧道光面爆破效果,提出异形孔水包爆破技术。以径向不耦合装药和间隔装药的岩石损伤、径向和轴向的爆破效率、径向孔壁压力和现场周边孔炮痕率、岩石破碎情况、隧道超欠挖情况为依据,分析其爆破效果。结果表明:(1)径向不耦合系数的改变对轴、径向爆破效果有影响,间隔装药系数的改变仅对轴向和孔间爆破效果有影响;(2)当Kd=1.25时,岩石破坏区集中发生在炸药孔间内,岩石轴向破坏区较小,当Kd=1.75时,过量水包出现耗能现象,岩石破坏区较小;(3)异形孔水包爆破技术能产生光滑的隧道开挖轮廓线,渣石更破碎,Kr=1.5和Kd=1.5为其最优装药系数。
2022 Vol. 59 (2): 150-158 [摘要] ( 494 ) [HTML 1KB] [PDF 3827KB] ( 520 )
159 程咏春 1 曾祥纪 1 王振佳 1 王 栋 1 杨 蕴 2 吴咏敬 3 董 平 3, 4
岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究
为实现岩溶区隧道排水系统堵塞过程的精准刻画和预警防控,开展了与现场1∶1等比例的排水系统堵管室内试验,探讨了仿真现场水动力、水化学和干湿循环条件下管道结晶沉淀量的变化规律,构建了考虑水动力和碳酸盐岩组分溶解-沉淀化学反应耦合驱动过程的数值模型,结合室内试验数据,对所建立的隧道排水管结晶堵塞模型进行验证。模拟结果表明,随着时间的推移,模拟值与试验观测值之间的误差逐渐减小,至15 d左右,二者拟合决定系数R2为0.67,证明在相对较长时间尺度下,所构建的数值模型在一定程度上能够较好地预测隧道排水管道内的结晶生成过程,模型能为隧道排水系统堵塞问题的防治提供理论指导,进而为岩溶隧道地质灾害的早期识别与安全评价提供保障
2022 Vol. 59 (2): 159-166 [摘要] ( 405 ) [HTML 1KB] [PDF 2769KB] ( 625 )
167 甄 亮 1 张显裕 2,3 李晓军 2,3
浅埋矩形顶管整体背土效应判别方法应用与处理措施
浅埋矩形顶管掘进机和管节与土体间存在摩擦,当掘进机无减阻或防背土装置时,机土间较大的摩擦力将诱发整体背土效应。文章介绍了考虑机(管)土摩擦差异的整体背土效应判别方法,依托上海陆翔路—祁连山路矩形顶管工程试验段,基于实测数据进行了整体背土效应监测分析,并介绍了处理措施。研究结果表明,该方法成功预判了试验段发生的整体背土破坏,计算的临界机(管)土摩擦系数为0.35,破坏时最大顶程预测值为31.05 m(实际为34 m),顶管发生整体背土效应的横向范围约等于覆土深度与断面等效半径之和;隆起的影响区间约3.0L(L为机头长度),地表变形在工作面通过3.0L时由隆起变为沉降。
2022 Vol. 59 (2): 167-171 [摘要] ( 351 ) [HTML 1KB] [PDF 1732KB] ( 472 )
172 章邦超 1 刘洪亮 2 雷锋国 2 彭光火 2
上软下硬地层大直径土压平衡盾构下穿民房建筑群沉降控制
依托广州地铁18号线盾构施工,针对其地层分布复杂、软硬差异大及穿越密集民房建筑群等特点,通过注浆加固、现场动态监测、优化掘进参数等一系列主动措施,解决实际工程中掘进参数合理取值与地表建筑沉降变形控制两大难题。研究结果表明:(1)在该类软硬地层中掘进时,刀盘在通过不同岩层断面分界线时扭矩、推力等参数波动较大,总推力与扭矩有良好的相关性,各掘进参数宜控制为:推力30 000~35 000 kN、扭矩4 500~6 000 kN·m、推进速度35~45 mm/min;(2)提出的多段式封孔洞内超前注浆工艺可使刀盘前18 m范围内的地表上抬3~5 mm,最大上抬值能达9.02 mm,同时能缓解土体在盾构下穿时及后续固结稳定的沉降趋势;(3)因刀具磨损、掘进参数波动大、螺旋机卡死等引起的临时停机会造成地表建筑日沉降速率超过3 mm/d,在预设停机点位置前采取洞内超前注浆和克泥效工法能有效缓解沉降趋势,在带压开舱期间日沉降速率控制在2 mm/d以下;(4)左右隧道轴线附近的地表建筑沉降基本可分为“微小隆起—沉降较大—逐渐稳定”三个阶段,测点最大沉降值最终稳定在-21.38 mm、-22.49 mm,均小于控制值。
2022 Vol. 59 (2): 172-181 [摘要] ( 377 ) [HTML 1KB] [PDF 5671KB] ( 583 )
182 梁尔斌
隧道密贴下穿既有车站变形缝沉降控制研究
新建隧道密贴下穿既有车站,必然会引起既有车站沉降,尤其是变形缝处易产生差异性沉降。依托北京地铁16号线苏州街站密贴下穿既有10号线工程,通过现场实测与数值模拟相结合的方式,分析了既有车站整体沉降和变形缝处差异性沉降。研究结果表明,千斤顶明显抑制了既有车站沉降,施加千斤顶后,既有车站沉降降低约58%,千斤顶顶升力应控制在180~450 t之间;变形缝处单层段侧受施工的影响大于双层段侧,承插口应力随下部隧道开挖逐步增加,在施加千斤顶后有所降低,说明千斤顶可以有效降低既有车站拉应力,维护既有车站安全;在千斤顶顶升力作用下,既有车站沉降曲线在千斤顶处存在阶梯型变化,上部地表沉降则较为均匀.
2022 Vol. 59 (2): 182-191 [摘要] ( 344 ) [HTML 1KB] [PDF 5906KB] ( 505 )
规划设计与施工
192 王 勇 徐国平 李 勇 刘明虎 任耀谱 许 昱 范 哲
襄阳汉江沉管隧道设计关键技术
基于襄阳汉江沉管隧道的工程设计实践,针对该隧道强冲刷、强透水地层深厚、防洪要求高等特点,对隧道平纵布置、管节及接头止水结构、干坞选型及结构、沉管基础及回填、沉管最终接头及对接端止水结构等进行了研究。结果表明:(1)内河沉管隧道采用长距离双轴线干坞布置方式,通过格形地下连续墙、超深落底式帷幕、地下连续墙预应力锚索垂直支护和混凝土封底组合技术解决了强透水地层深基坑支护及隔水难题;(2)采用全断面顺浇技术进行整体式管节预制,实现了管节接头止水设施的全国产化;(3)在内河沉管隧道采用高精度浮式整平先铺卵石基础,并提出了强冲刷区管顶防冲保护解决方案;(4)采用了不设独立止推构造的陆域最终接头,并针对工程需求设置了大直径锁口钢管桩配合外侧止水墙的对接端支护结构及分片整体吊装双壁钢围堰二次止水结构
2022 Vol. 59 (2): 192-199 [摘要] ( 356 ) [HTML 1KB] [PDF 5901KB] ( 562 )
200 陈国栋 1 甘目飞 2 刘 科 2
铁路隧道钻爆法机械化修建设计关键技术
隧道钻爆法机械化修建方法是以全工序高效率大型机械配套为基础,用以解决复杂山区长大山岭隧道安全、优质、高效及经济等施工问题的一种技术方法。文章从隧道设计角度论述了钻爆法机械化修建面临的掌子面安全控制与洞身段变形控制两大关键挑战,并总结了以机械化全断面全地质型施工技术、掌子面稳定性评价方法、掌子面超前主动支护技术、掌子面超前支护“定量化”精准设计技术、低预应力锚杆主动支护技术、早高强喷混凝土主动支护技术、初期支护快速成环封闭技术、围岩形变压力计算方法等为核心的隧道钻爆法机械化修建设计关键技术,为推广应用隧道钻爆法机械化修建方法提供技术支撑。
2022 Vol. 59 (2): 200-209 [摘要] ( 425 ) [HTML 1KB] [PDF 4948KB] ( 832 )
210 王怀正 1 宋战平 1,2 张学文 3 田小旭 1,2 潘红伟 4
富水弱胶结地层大断面隧道施工方案优化与工程应用研究
在富水弱胶结地层中,隧道施工极易诱发围岩坍塌或支护结构大变形。以兰渝客运专线桃树坪隧道3#斜井工区正洞段为研究背景,提出了一种适用于富水砂岩地层的“底部双导洞超前”施工工法。同时采用真空轻型井点+集水井的联合降水方案进行隧道内超前降水,以降低施工难度;采用数值分析和现场监测的方法对方案的合理性和有效性进行分析与评价。结果表明,隧道在采用“底部双导洞超前”施工工法时,拱顶沉降和净空收敛值分别为50 mm、32 mm;其支护结构上的最大接触压力为135.3 kPa;支护结构的变形和受力均在允许范围之内,隧道结构安全、稳定。“底部双导洞超前”的施工工法已成功应用于桃树坪隧道,可为后续富水弱胶结地层或软弱岩层中的超大断面隧道施工提供参考和借鉴。
2022 Vol. 59 (2): 210-219 [摘要] ( 445 ) [HTML 1KB] [PDF 5660KB] ( 470 )
220 冯慧君
新建地铁隧道近距离下穿运营地铁线路施工及安全管控
新建青岛地铁8号线青岛北站—沧口站区间近距离下穿既有运营地铁3号线,初期支护距3号线底板结构仅0.4 m,在不影响既有地铁3号线正常运营的前提下,施工难度极大。通过构建三维有限元模型,模拟新建线路下穿施工全过程,制定针对性措施:采用非爆破机械开挖减小震动;加强超前支护和及时支护封闭成环,控制沉降;自动化监测快速反馈3号线结构变形信息以指导现场施工。通过现场技术手段和安全管控手段,下穿施工期间 3号线隧道结构最大沉降仅2.11 mm,道床最大沉降仅1.55 mm,满足沉降控制要求,施工期间未对地铁3号线的安全运营产生影响。相关工程经验可为今后小净距、小角度、长距离下穿既有运营地铁工程的设计、施工提供借鉴。
2022 Vol. 59 (2): 220-226 [摘要] ( 445 ) [HTML 1KB] [PDF 3762KB] ( 696 )
安全防灾与病害整治
227 张 鹏 1 王立川 2,3 李林毅 3 姚 勇 1 张学民 3 郑 波 4 刘茂兵 5
高强度岩溶水致铁路隧道衬砌破损的处治理念与实践
岩溶区铁路隧道在高强度降雨后水害频发,严重影响隧道运营安全,冲击运输秩序甚至中断行车。以织毕铁路元宝山隧道水害案例为依托,从地质条件、降雨条件、水害段设计与施工等方面对衬砌破损原因进行探究,提出以“充分利用既有结构+重点区段开放性排水”为核心理念的隧道水害处治技术,并通过数值仿真对灾害形成与处治效果进行模拟分析。研究结果表明:地勘阶段对地层富水性认知不足、施工期低估高强度降雨条件下的水害风险、设计变更时未完善防排水体系是导致隧道衬砌破损灾害的主观原因,隧道洞身附近地层岩溶发育且水力管道连通性强、隧址区一定时段内的高强度强降雨是其客观原因。模拟结果显示:暴雨后地下水位骤增引发的外水压力增长使衬砌内力显著增加,最终导致边墙衬砌安全系数急剧降低并引发大面积破损,与现场破坏特征吻合较好。经现场抢险式整治,隧道结构稳固,即使此后两次遭遇历史级强降雨,隧道仍维持良好状态,至今未再现水害和其他灾害,表明了整治方针的正确性。
2022 Vol. 59 (2): 227-241 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 8002KB] ( 477 )
242 袁 伟 1 路军富 2 刘金松 1 吴俊猛 1
复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓原因分析
为揭示复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓特征及底鼓原因,以某隧道为研究对象,通过长期变形监测、地下水位监测、隧底围岩位移监测等方法对底鼓变形特征进行了统计分析,并结合钻孔取芯岩样分析、地应力测试、围岩膨胀力测试、岩石蠕变试验、数值模拟分析等手段对可能导致隧道底鼓的因素逐一进行了分析。结果表明:受控于近水平层状泥岩以及复杂地应力,隧道部分段落呈现出底鼓时间“不收敛”、底鼓段落“不连续”、底鼓程度“不均衡”的三大特征;隧道岩层产状近水平,岩性为粉砂质泥岩,属于软质岩,未达到膨胀岩判定标准,具有中—低蠕变特性,隧址区地应力场以水平构造应力为主,水平应力在9.5~13.73 MPa之间;隧道开挖后,局部应力集中导致围岩发生蠕变,当蠕变产生的形变压力过大时,仰拱局部进入塑性状态,隧道即产生底鼓。
2022 Vol. 59 (2): 242-250 [摘要] ( 398 ) [HTML 1KB] [PDF 4191KB] ( 670 )
新型材料与设备
251 章龙管 1,2 朱小海 2 庹洪涛 2 王良栋 2 谭 江 2 王 伟 3
贵阳岩溶地层地铁盾构隧道工程中新型球状碳化钨刀具的研究与应用
在贵阳轨道交通3号线盾构隧道施工中,采用普通刀具易出现滚刀多边形磨损、偏磨、刀刃崩裂等异常磨损和刀圈脱落现象。为改进滚刀刀圈的耐磨、耐冲击性能,提高刀具的综合寿命,提出采用球状碳化钨刀具替换普通刀具,并介绍了激光熔覆焊工艺以及宏观磨损检测工艺。经过施工现场的实际应用,发现球状碳化钨刀具具有更好的耐磨性,新型球状碳化钨刀具平均磨损量为0.002 55 mm/延米,相邻普通刀具平均磨损量为0.016 55 mm/延米。在第338~736环掘进中,新型球状碳化钨刀具最大磨损量为0.015 mm/延米,刀具无崩刃现象,滚刀轴承、密封等均无异常,有效解决了普通刀具易磨损、磨损不均的问题,为喀斯特地质条件下盾构刀具的选型提供参考.
2022 Vol. 59 (2): 251-257 [摘要] ( 293 ) [HTML 1KB] [PDF 3220KB] ( 488 )
258 崔光耀 1 蒋梦新 1 王道远 2,3 王雪来 1
季冻区隧道离壁式波纹钢板保温套衬及其保温效果研究
为防治季冻区隧道中频繁出现的冻害问题,提出一种新型离壁式波纹钢板保温套衬,该套衬具有施工简便、防水性能可靠、防止混凝土掉块、提高聚氨酯使用寿命等优势,采用数值仿真对季冻区施作离壁式波纹钢板保温套衬隧道的温度场及其保温效果进行研究。结果表明:季冻区隧道施作新型离壁式波纹钢板保温套衬后,阻隔了寒冷空气对衬砌结构的影响,围岩正温区范围增大,隧道冻结线由距衬砌0.48 m围岩处前移至保温套衬,有效防止了季冻区隧道冻害的发生;季冻区隧道贴壁式聚氨酯保温层的保温效果为89.90%~96.43%,新型离壁式波纹钢板保温套衬的保温效果为101.94%~107.14%,离壁式波纹钢板保温套衬的保温效果要优于贴壁式聚氨酯保温层。
2022 Vol. 59 (2): 258-263 [摘要] ( 403 ) [HTML 1KB] [PDF 2932KB] ( 528 )
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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