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现代隧道技术
 
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现代隧道技术
 
2022年 59卷 4期
刊出日期:2022-08-25

特约稿
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
新型材料与设备
   
特约稿
1 菲力克斯·安伯格
隧道及地下工程掘进技术回顾与展望
文章通过对重点项目的介绍,概括了过去40年隧道及地下工程的主要发展情况。除了技术和工艺方面外,还阐释了不同阶段影响隧道及地下工程的重大因素。最后,提出了未来隧道及地下工程发展面临的挑战和加快发展的必要性。
2022 Vol. 59 (4): 1-6 [摘要] ( 340 ) [HTML 1KB] [PDF 1338KB] ( 837 )
理论研究与探讨
7 梁庆国 1 陈克霖 1 王 尚 1 史宝东 1 张堂杰 2
关于黄土隧道工程科学研究若干问题的思考
在调研既有黄土隧道工程相关研究成果的基础上,对比各种研究方法的优缺点及适用情况,归纳总结黄土隧道及地下工程中的若干复杂问题及其解决措施,主要包括复杂地质条件下体现动态施工力学原理的围岩分级方法、隧道洞口段围岩压力时空演化规律及计算方法、黄土遇水软化机理对隧道结构稳定性及耐久性的影响、隧道穿越黄土-基岩二元地层时围岩变形规律及结构优化,以及黄土隧道防排水系统的优化设计、桥隧相连工程中边 仰坡加固防护技术和生态修复等工程科学问题。
2022 Vol. 59 (4): 7-17 [摘要] ( 348 ) [HTML 1KB] [PDF 1755KB] ( 728 )
18 徐 湃 1,2 朱代强 1,2 蒋树屏 1,2 邢荣军 1,2 李亮亮 1,2
重庆长大公路隧道结构安全保障技术及策略研究
长大公路隧道是重庆市交通基础设施的核心,近年来结构(设施)损坏事故时有发生,提高运营安全保障能力已成为亟待解决的问题。对重庆市长大隧道结构(设施)损坏事故展开调查,分析事故原因、形态及风险源,从结构健康维护与防灾救援体系两方面调研结构安全保障体系现状,明确安全保障制度、措施及技术有效性与现实需求,分析其面临的难题与挑战,结合新兴科技提出长大公路隧道灾害防控、应急救援等运营管理创新制度、措施和技术研发应用,建议推出三大行动计划,构建以“健康监/检测,先进维护,智慧防灾,快速应急,综合评估”为核心的安全保障体系,助力重庆市建设成为国际性综合交通枢纽和国家(西部)科技创新中心,促进成渝地区双城经济圈建设,推动我国综合立体交通网安全发展。
2022 Vol. 59 (4): 18-28 [摘要] ( 347 ) [HTML 1KB] [PDF 1192KB] ( 526 )
29 邵珠山 1,2 席慧慧 2 乔汝佳 1 周 航 2 郭银波 1
运营隧道衬砌裂损与治理修复措施研究综述
衬砌裂损是运营隧道中出现较多且较严重的病害之一,在一定程度上影响隧道结构的承载能力和稳定性,影响行人和车辆的正常运行。基于此,对衬砌裂损的原因、裂缝的分类、裂缝的检测方法和评价标准进行了系统调研和总结,对目前使用的裂损衬砌拆除和修复手段进行了客观评价,对未来的研究和发展趋势进行讨论。综述结果表明,衬砌裂损在隧道病害中所占比例高达82%,造成衬砌裂损的原因有很多,既包含复杂地质环境方面的客 观因素,也包含施工设计方面的主观因素。衬砌的裂损并不是一种因素单独作用,而是几种因素共同作用的结果。进一步对衬砌的裂损机理和分类方法进行总结,根据不同的受力机理及裂口特征,可将裂缝分为环向、纵向、斜向裂缝。对裂损衬砌不同检测手段的优缺点及裂缝的判定标准进行整理,以便针对不同的情况选择合适的检测方法。根据裂缝出现位置及裂缝宽度总结了不同情况下裂缝的治理措施,对隧道建设提供相关病害预防的经验,减少衬砌修复治理所造成的经济损失。
2022 Vol. 59 (4): 29-39 [摘要] ( 370 ) [HTML 1KB] [PDF 3156KB] ( 646 )
40 胡梦玲 叶家桐 戴 俊 杨 凡
微波-力作用下硬岩损伤规律及本构研究
为使微波技术早日应用于破岩工程中,明确微波-力作用下硬岩的损伤规律及本构关系是必要的。引入D-P准则和Weibull分布,建立微波-力作用下硬岩本构模型,通过对硬质花岗岩进行微波照射和单轴抗压试验,探究硬岩微波损伤规律,并对本构模型进行验证。研究结果表明:随微波功率增加,花岗岩内部裂纹发育,脆性和强度明显弱化;1 min微波照射条件下,4.0 kW功率作用即可达到花岗岩损伤极限的60%,此后损伤不随功率增大而加剧,试样开裂临界功率为3.33 kW,熔融临界功率为5.33 kW;修正本构模型整体耦合较好,尤其是阈值至峰值段,耦合效果极佳,表现出极具应用价值的保守性。
2022 Vol. 59 (4): 40-49 [摘要] ( 324 ) [HTML 1KB] [PDF 3801KB] ( 450 )
50 汤 雷 1 温嘉琦 1 赵新铭 2 姜 波 2 占其兵 1,3
岩体高应力损伤史影响围岩支护的机理研究
断层带岩体存在裂隙和高应力损伤历史的特点。为了探究隧道穿越断层带时,具有高应力损伤史的岩体在开挖后的力学特性及其对支护的影响,设计了两种卸荷路径不同的离散元数值模型:一种是峰前卸荷,反映普通隧道开挖;另一种是峰后卸荷,反映断层带内具有高应力损伤历史岩体中的隧道开挖。通过白砂岩试样的三轴压缩物理试验,标定了离散元模型的计算参数,然后通过数值计算对比研究两种卸荷路径下的围岩力学行为。结果表明,有高应力损伤历史的围岩在开挖卸荷后,自承载能力崩溃更快,因此要求支护更加及时;要控制到相同的围岩变形量,峰后卸荷工况所需的支护强度显著增大,更难以支护的细观机理在于拉伸微裂纹的显著发育。
2022 Vol. 59 (4): 50-57 [摘要] ( 322 ) [HTML 1KB] [PDF 4268KB] ( 521 )
绿色智能建造
58 张鸿飞 1 王小龙 2 薛亚东 3 朱晶晶 2
基于知识图谱的盾构隧道服役状态评估
隧道的使用状态会随着时间的变化而变化,为了准确、合理地评价城市地铁盾构隧道的使用状态,提出了一种隧道性能动态评估方法。该方法包含两部分:(1)盾构隧道知识图谱;(2)性能动态评估模型。知识图谱(KG)用于整合盾构隧道相关数据,为盾构隧道性能评价提供数据支持。性能评估模型依据盾构隧道横向收敛变形,考虑数据稀缺、旁通道、病害影响范围等因素,采用累积差分法(Cumulative Difference Approach, CDA)对隧道进行不等长度的评估单元区段划分,并采用动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)调整分段结果;基于分段结果,利用盾构隧道多个连续时间间隔的静态性能评估结果,计算其性能变化速度与趋势。在上海地铁1号线的应用过程中,该模型准确识别出了同质区段和不同劣化速度的隧道断面,知识图谱也为模型的应用提供了有效途径。
2022 Vol. 59 (4): 58-68 [摘要] ( 350 ) [HTML 1KB] [PDF 4484KB] ( 658 )
69 张庆龙 1,2 朱燕文 1 马 睿 2 严 冬 3 杨传根 3 崔同欢 3 李庆斌 2
基于注意力加强Bi-LSTM模型的TBM掘进参数预测研究
使用Bi-LSTM模型预测TBM掘进参数时在模型训练用时与收敛速度方面存在不足。对传统注意力机制使用方式进行改进,提出了一种以并行融合方式形成的注意力加强的双向长短时记忆网络(Bi-LSTM+EMB_ATT)智能预测模型,并选取完整掘进循环数据预测TBM稳定段的掘进参数。采集吉林引松工程TBM3标段的运行数据并划分训练集和测试集,采用二值状态判别函数等方法预处理数据,利用皮尔逊分析结果选取完整掘进循环段 21 维掘进参数作为预测模型的输入,并对比分析并行连接的 Bi-LSTM+EMB_ATT 模型与串行连接的 BiLSTM+ATT模型。结果表明,Bi-LSTM+EMB_ATT模型对TBM掘进参数的预测拟合优度均达0.91以上,平均绝对误差均小于2.7%,比Bi-LSTM+ATT模型的预测精度更高。
2022 Vol. 59 (4): 69-80 [摘要] ( 355 ) [HTML 1KB] [PDF 5846KB] ( 585 )
81 侯昆洲
基于深度迁移学习的TBM纠偏调向控制研究
全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在掘进过程中,会受到自重、地质条件、人为因素等影响,导致掘进姿态发生变化,偏离目标轴线,需要通过纠偏调向使其回到目标轨迹上,以保证施工质量。提出了一种基于深度迁移学习的TBM纠偏调向控制方法,先采用深度迁移学习神经网络建立TBM纠偏调向参数预测模型,再通过分析TBM纠偏调向位姿模型,结合最大边刀移动量与最小转弯半径规划纠偏轨迹。工程验证效果表明:基于深度迁移学习的TBM纠偏调向参数预测模型具备更高的控制精度,能将TBM姿态与目标轴线偏差约束在±20 mm以内,洞壁更光滑,提高了隧道施工质量;基于最大边刀移动量与最小转弯半径规划纠偏轨迹,纠偏调向过程更可控,避免了因调节过度造成的刀具和刀盘损坏,同时减小了TBM卡机的风险。
2022 Vol. 59 (4): 81-89 [摘要] ( 313 ) [HTML 1KB] [PDF 4410KB] ( 544 )
90 许献磊 1 郑浩翔 2 刘昱昊 2
基于改进链码追踪算法的隧道衬砌裂缝识别方法
地铁隧道衬砌表观裂缝病害直接威胁地铁隧道的安全运营。当前衬砌裂缝检测大多采用基于图像处理的裂缝检测技术,因图像数据量大以及地铁隧道复杂多变的内部环境,裂缝检测的效率和精度均难以满足实际需求。针对上述情况,对基于改进链码追踪算法的隧道衬砌裂缝识别方法开展研究。首先对线阵相机获取的隧道衬砌表观图像进行预处理;然后将识别出的裂缝转化成链码序列,进而提出一种改进的链码追踪算法,可快速提取裂 缝边界特殊点并对剔除掉伪拐点和多余拐点;最后基于裂缝骨架树型结构模型提出一种裂缝骨架长度算法和裂缝宽度算法,并对链码追踪结果进行误差分析。现场探测实验结果表明,在确保裂缝形状不变情况下,采用改进的链码边界追踪算法追踪的裂缝边界像素点数可降低82%,裂缝长度和宽度误差控制在4%和7%以内,可为隧道衬砌裂缝病害快速检测和隧道安全运营提供技术支撑。
2022 Vol. 59 (4): 90-99 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 5628KB] ( 496 )
100 刘文建 1 张国才 2 吕建兵 3 刘 锋 3 吴维俊 3 陈贡发 3
排水孔结晶淤堵图像的语义分割识别技术及APP研究
为了提高隧道排水孔结晶淤堵情况的检测速度以及淤堵程度定性分析的精确程度,探究并使用了一种语义分割卷积神经网络模型DeepLab v3+ resnet18,对隧道排水孔图像进行识别。将230张排水孔图像中的成分划分为“结晶”、“排水孔壁”和“其他”三个类别,并以138张图像(样本总数的60%)训练DeepLab v3+resnet18模型,之后92张(样本总数的40%)图像进行预测。结果表明,基于此语义分割网络模型的全局准确度达95%,其中结晶类的预测准确度在75%以上,达到了对排水孔结晶淤堵图像定性分析的基本要求。此外,还将此语义分割卷积神经网络模型自编至MATLAB APP中,能够让工作人员容易、方便地进行排水孔结晶淤堵病害的图像检测(预测)工作。
2022 Vol. 59 (4): 100-107 [摘要] ( 323 ) [HTML 1KB] [PDF 4281KB] ( 474 )
数值分析与计算
108 于建游 1 姜逸帆 2 林 铭 2 刘建其 1 蔡李斌 2 蒋新政 2 王志杰 2 周 平 2
考虑渗流与裂隙作用的寒区隧道保温层厚度计算方法
裂隙以及渗流作用对寒区隧道温度场的影响不可忽视。以延庆—崇礼高速公路河北段棋盘梁特长隧道为依托,建立考虑渗流的随机裂隙模型,探究不同因素对隧道冻结深度的影响,从而构建保温层厚度计算公式。研究结果表明:(1)隧道进口最冷月负温段的长度为172 m,最低温度负温段的长度为273 m;出口处最冷月负温段的长度为238 m,最低温度负温段的长度为292 m,洞口段300 m范围内应为抗防冻重点。(2)裂隙的存在对温度场的分布有不可忽视的影响,受裂隙“阻隔”作用影响,隧道断面包络线呈现不均匀性,冻深以拱顶处最大。(3)冻深与孔隙率、渗透率、比热容和围岩初始温度呈负相关,与导热系数和传热系数呈正相关。冻结深度对各因素的敏感性排序为:初始地温>比热容>孔隙率>导热系数>传热系数>渗透率。(4)构建的保温层厚度计算公式考虑了裂隙以及渗流作用的影响,得到棋盘梁隧道进口段保温层厚度为4.2 cm,出口段保温层厚度为4.8 cm。
2022 Vol. 59 (4): 108-117 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 4233KB] ( 451 )
118 王建军 1 杨林霖 2,3 杨文波 2,3 张逸飞 2,3
高寒地区通风竖井温度场分布规律及防冻保温研究
依托东梁底隧道通风竖井,对高寒地区通风竖井施工期的温度场进行现场监测,并采用CFD模拟计算的方法对运营期的温度场进行分析,研究不同通风条件下竖井温度场分布规律与防寒保温措施。结果表明:受井底暖回风作用,竖井在施工期受环境低温影响较小,当井底回风对竖井抗防冻有利时,排风井在运营期内也不会出现冻结;在冬季运营通风时,整个送风井背后的围岩出现了不同程度的冻结,冻结深度受通风时间影响较大,受风速影响较小,通风2个月后冻结深度发展趋于稳定;施作保温层能减小运营期围岩温度的变化,综合考虑各种因素,建议该工程在送风井侧施作6 cm厚聚氨酯保温层。
2022 Vol. 59 (4): 118-126 [摘要] ( 285 ) [HTML 1KB] [PDF 4063KB] ( 515 )
127 王亚琼 1, 2 杨 强 1, 2 潘红伟 3 高启栋 1, 2 张士朝 1, 2 王志丰 1, 2
基于3DEC模拟的高地应力水平层状隧道围岩变形破坏特征分析
为深入研究高地应力环境下水平层状隧道围岩变形破坏特征,以云南昭乐高速轿顶隧道为工程背景,分析了现场地应力测试结果与围岩变形破坏情况,采用三维离散元(3DEC)数值模拟方法,分别研究不同岩层厚度d、地应力水平s及侧压力系数k条件下隧道围岩变形与破坏规律,并对水平层状隧道围岩的受力特征及变形破坏机理进行探讨。结果表明:水平层状围岩变形沿隧道中轴线对称分布,节理方向与隧道轮廓相切处围岩位移最大,节理方向与隧道轮廓正交处围岩位移最小;随着层厚的增加,隧道围岩位移量逐渐减小,厚度在0~0.3 m时位移变化较快,超过0.3 m时变化减缓,当层厚达到3.0 m时位移量基本趋于稳定;随着地应力水平的增大,隧道围岩位移量逐渐增大,且变化速率保持稳定;随着侧压力系数的增大,隧道围岩位移量逐渐增大,且拱腰处位移增大最为显著。在高地应力环境下,若围岩层状节理发育,即便岩石本身强度较大,仍有可能发生强烈的挤压变形,表现出软岩大变形的特征。
2022 Vol. 59 (4): 127-136 [摘要] ( 329 ) [HTML 1KB] [PDF 4315KB] ( 586 )
137 马 栋 晋刘杰 王武现 黄立新
基于数值模拟与实测数据拟合的高地应力软岩隧道二次衬砌施作时机探讨
铁路隧道高地应力软岩大变形控制一直是施工中的难题,由于其变形规律、变形时间的不确定性及变形机理的复杂性,在高地应力环境下何时施作二次衬砌一直困扰着施工人员。为此,结合现场的实测数据和数值模拟研究的大变形规律,对高地应力软岩隧道二次衬砌施作时机进行探讨,研究结果表明:(1)二次衬砌施作的最佳时机要尽可能采用变形量和变形速率双控的方式确定,尤其在严重、极严重变形段,要确保变形量达到了预估变形量的95%,且拱顶下沉速率不大于0.4 mm/d,边墙收敛速率不大于0.6 mm/d时才能施作二次衬砌;(2)指数函数拟合变形时程曲线相关性高,考虑到隧道围岩的复杂性、施工参数的不确定性及测量数据的误差性,采用某一个特定的参数对所有隧道进行变形曲线拟合是不可行的;(3)在分析大变形隧道二次衬砌施作时机时,蠕变参数的选择需要根据地层岩性、相近地层量测成果综合考虑。
2022 Vol. 59 (4): 137-146 [摘要] ( 322 ) [HTML 1KB] [PDF 4850KB] ( 666 )
147 牟公羽 1 张冬梅 2
软土盾构隧道横向大变形注浆治理长期效应研究
针对盾构隧道横向大变形注浆治理长期效应机理尚不明确的问题,结合上海地铁注浆治理案例,考虑水土耦合效应,利用虚拟膨胀应力法对不同注浆方式进行了数值模拟,揭示了固结期间的超孔隙水压力消散机理和隧道变形机理,得到超孔隙水压力消散对注浆长期效率的影响规律。研究发现,超孔隙水压力的消散分为局部超孔压力扩散和整体超孔隙水压力下降两种模式,不同消散模式对隧道变形的影响不同。隧道横向变形恢复量在固结初期较为稳定,随着超孔隙水压力下降,固结10~30 d后隧道变形恢复量进入快速回弹阶段,约100 d后逐渐减速达到稳定。注浆产生的超孔隙水压力分布模式是影响注浆长期效率最显著的因素。因此,通过改进注浆方法以改善注浆产生的超孔隙水压力分布,能有效提高隧道横向变形注浆治理的长期效果。
2022 Vol. 59 (4): 147-157 [摘要] ( 288 ) [HTML 1KB] [PDF 3421KB] ( 559 )
158 李伟林 1 章 光 1 朱应伟 1 胡少华 1,2
不同分岔角的卜型隧道施工通风三维数值模拟研究
为研究卜型隧道分岔角对钻爆法施工隧道爆生气体扩散的影响,以成兰铁路跃龙门隧道左线正洞与38#横洞形成的卜型分岔结构为研究对象,分别建立分岔角为45°、60°、75°、90°的三维网格模型,利用Fluent对隧道通风情况开展数值模拟研究,并结合局部损失理论,探究分岔处的风能损耗规律。结果表明:卜型分岔隧道施工通风过程中,横洞钝角侧及主线隧道下游无分岔侧附近出现大范围的通风死区,且死区范围随分岔角增大而增大;对比各工况爆生气体排出时间,可知隧道分岔角越大,通风效果越差,所需通风时间越长;通过推导局部损失系数与分岔角之间的关系式,发现主线隧道局部损失系数几乎不受分岔角影响,而横洞局部损失系数则与隧道分岔角呈正相关关系。
2022 Vol. 59 (4): 158-166 [摘要] ( 354 ) [HTML 1KB] [PDF 3848KB] ( 559 )
167 吴贤国 1 王 雷 1 冯宗宝 1 覃亚伟 1,2 秦文威 1
多失效模式下的地铁深基坑系统可靠度分析
为分析土体抗剪强度参数不同相关系数情况下深基坑可靠度指标的变化规律,以Copula理论为基础,结合单失效模式的建模过程,分别对深基坑的抗滑移稳定、抗倾覆稳定以及抗隆起稳定建立了失效功能函数,并以串联的方式,实现了基于Copula理论的深基坑系统失效可靠度分析。结果表明:抗滑移稳定和抗隆起稳定占系统稳定的主要部分,而抗倾覆稳定相对占比较轻;抗剪强度参数相关性的变化会显著改变各失效模式下系统的可靠度指标,证明在可靠度设计中参数相关性的影响不能忽略;不同Copula函数对可靠度计算的影响较大,对参数的分布情况进行拟合选优是必要的,直接假定参数服从高斯分布可能会低估工程的失效概率。
2022 Vol. 59 (4): 167-175 [摘要] ( 305 ) [HTML 1KB] [PDF 3863KB] ( 522 )
试验与监测
176 魏 纲 1,2 周鑫鑫 3 刘亚宇 4 黄时雨 3,5 冯非凡 3
多环盾构管片原型试验加载系统的研发和应用
为解决目前管片测试系统无法真实模拟盾构管片受力以及设备的可持续使用率较低等难题,通过前期对盾构隧道管片进行调研、理论计算、现场实测等,进一步对现有大型足尺管片试验进行改进,提出了新的盾构管片足尺试验加载方法,并研发了多环盾构管片原型试验加载系统。该系统以三环衬砌管片为试验对象,模拟中环管片在不同地面偏心堆载工况下的受力与变形。试验结果表明:随着偏心荷载的不断增大,管片的弯矩数值也不断增大;底部正弯矩区域范围是顶部正弯矩区域的2倍左右;管片的弯曲刚度有效率呈线性增大,而接头的弯矩传递系数不断减小,且管片在偏心荷载作用下,会发生整体偏移。
2022 Vol. 59 (4): 176-186 [摘要] ( 317 ) [HTML 1KB] [PDF 6366KB] ( 498 )
187 刘学增 1 谷文川 1 杨芝璐 2,3 郭乔堃 4 何国华 5 冯 劲 6
侧向荷载作用下损伤隧道粘钢加固效果试验研究
为了研究侧向荷载作用下损伤隧道衬砌粘钢加固效果,采用1∶10的模型试验,研究了侧向荷载作用下隧道衬砌结构和不同损伤状态粘钢加固结构的变形、破坏模式。试验结果表明:侧向荷载作用下,隧道衬砌结构破坏模式为脆性破坏,破坏发展过程为拱腰开裂—拱肩脆性剪坏—拱腰延性受弯破坏;衬砌结构拱顶和左右侧边墙—拱腰处裂损集中发育,截面刚度快速衰减,是结构的脆弱点和危险点;粘钢加固后,结构拱腰处结合面剪应力引起的粘钢剥离是加固结构失稳的主要因素;结构剩余承载力占比为30%时粘钢加固结构承载力未提高,在剩余承载力占比为48%时粘钢加固结构承载力提升4.1%,在剩余承载力占比为60%时加固结构承载力提升10.2%。因此,侧向压力作用下隧道损伤衬砌采用粘钢加固后结构的承载力提升皆不明显,加固效果有限,侧向荷载引起的衬砌损伤不宜采用粘钢加固。
2022 Vol. 59 (4): 187-195 [摘要] ( 323 ) [HTML 1KB] [PDF 4116KB] ( 512 )
196 叶 飞 1 张兴冰 1 苏恩杰 1 温小宝 1 夏天晗 1 魏艳春 2
基于驾驶舒适性的公路隧道侧壁装饰研究
适宜的公路隧道景观可以有效缓解行车环境的变化及驾驶人的不适心理,提高驾驶安全性和舒适性。采用驾驶模拟试验方法,利用眼动和心率指标作为评价标准,从动态视角对隧道洞内景观舒适性和安全性进行评价研究。通过改变隧道洞内侧壁装饰,设计了3种不同景观模型,对评价方法的合理性予以验证。研究结果表明:驾驶模拟试验配合眼动及心率指标的评价方法可以很好应用于隧道洞内景观评价之中;3种装饰方案对驾驶舒适度 的影响显著,对驾驶安全的影响不明显;不同方案均会增加瞬时负荷,其中白色涂料方案增加的瞬时负荷最高,蓝天白云方案增加的瞬时负荷最低;3种方案均不导致安全问题。
2022 Vol. 59 (4): 196-203 [摘要] ( 328 ) [HTML 1KB] [PDF 2312KB] ( 463 )
规划设计与施工
204 周晓军 1 宁远思 2 杨昌宇 3
矿山法施工双线铁路隧道二次衬砌拱部预制拼装结构的设计与工程应用
矿山法隧道采用模筑现浇混凝土衬砌时无法完全消除隧道拱部存在的混凝土衬砌厚度不够、强度不足、开裂掉块和背后脱空等常见质量缺陷,对铁路隧道的长期安全运营构成威胁。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托工程,提出了复合式衬砌中拱部采用预制块和边墙模筑衬砌相组合的拼装二次衬砌,分析了拱部预制衬砌的分块方式和接头构造,总结了该预制拼装衬砌结构的施工工艺和经济性,并根据现场监测结果分析了衬砌结构的 安全性和耐久性。结果表明:胡家沟隧道拱部预制衬砌试验段所设计的初期支护和装配式二次衬砌结构参数是可行的,且衬砌具有一定的安全储备;拱部预制衬砌和模筑边墙的接头形式宜设计为圆弧形;拱部预制拼装二次衬砌方案的总造价比模筑二次衬砌的总造价增加了314.71万元,综合造价增加了2.86万元/m。
2022 Vol. 59 (4): 204-217 [摘要] ( 328 ) [HTML 1KB] [PDF 5802KB] ( 597 )
218 杨 雄 1 孟庆辉 2 李 拼 1 徐灯飞 3 曹 峰 1
铁路车站隧道下穿桩基工程设计与分析
以贵阳铁路枢纽龙洞堡机场车站隧道大跨段下穿机场高架桥工程为依托,采用理论分析、数值模拟和现场实测手段,基于岩体冲切破坏锥体理论,提出了满足桩基受力的最小岩板厚度确定方法;建立了考虑隧道开挖围岩扰动范围和桩基础冲切破坏范围的隧道-桩基近接关系划分标准;提出了高架桥沉降控制标准和设计对策,并采用现场实测数据进行验证。结果表明:隧道下穿桩基工程影响分区划分合理,设计对策有效控制了隧道开挖对高架桥的影响,同时桩基础对隧道的影响可控。
2022 Vol. 59 (4): 218-225 [摘要] ( 333 ) [HTML 1KB] [PDF 4909KB] ( 509 )
226 刘招伟
卵石-漂石地层盾构隧道穿越铁路编组工程技术研究

     在卵石-漂石地层中修建盾构隧道下穿运营铁路线路时,需要采取安全防护措施来减小对正常铁路运营的影响。依托北京地铁16号线榆-宛区间隧道穿越丰西铁路编组工程实例,系统分析了施工中的难点,阐述了盾构隧道穿越铁路编组时采取的刀具优化改造、渣土改良方案和掘进参数优化设置等措施,介绍了对铁路采取注浆加固、线路扣轨等防护措施的要点和工艺流程,并使用FLAC 3D模拟了盾构隧道穿越的全过程,对工程防护措施的有效性和必要性进行了分析。结果表明:对盾构隧道穿越区域铁道下方的土层进行注浆加固能有效阻隔盾构施工扰动向上传递,加固后地表垂直变形明显减小,铁路线路变形控制在安全范围内,验证了工程防护措施的有效性。

2022 Vol. 59 (4): 226-233 [摘要] ( 359 ) [HTML 1KB] [PDF 3911KB] ( 514 )
234 黄 辉 汤勇茂 曹赛赛
富水砂层土压盾构螺旋输送机喷涌处治技术
土压平衡盾构施工中,螺旋输送机涌水涌砂事故频发。以某工程盾构螺旋输送机涌水涌砂案例为背景,从险情经过、原因分析、抢险措施及后续处置措施进行分析研究,形成了一套针对螺旋输送机喷涌事故的险情处治方案,并给出了螺旋输送机涌水涌砂事故的防治建议,可为同类工程提供借鉴。
2022 Vol. 59 (4): 234-239 [摘要] ( 306 ) [HTML 1KB] [PDF 4393KB] ( 546 )
240 刘洪亮 1 章邦超 2 郭 佳 2 焦叶飞 2 张 敏 2
土压盾构穿越上软下硬地层洞内超前注浆加固技术
以广州地铁18号线番南1号井—2号井上软下硬区段复合地层盾构隧道穿越密集房屋群为工程背景,结合超前注浆工艺和现场监测数据对地表建筑物沉降变形过程、加固效果进行分析。结果表明:(1)针对土压平衡辅助气压盾构模式提出的3次磷酸水玻璃混合封液孔及后退式超前注浆加固可有效控制地表建筑沉降,下穿龙美村期间建筑沉降变化保持在-8~5 mm范围之间;(2)注浆当日刀盘前方0~20 m范围地表房屋测点基本处于隆起状 态,其中5~10 m范围注浆产生的隆起效果最明显,最大隆起值可达5.76 mm,平均值为1.21 mm;(3)注浆段刀盘通过前后的隆起与沉降趋势比较相似,受到多个注浆循环的影响,沉降槽出现向注浆搭接位置交会的趋势;(4)注浆结束标准可按定量和定压相结合方式,压力宜控制在0.3~0.5 MPa,单个循环注浆最长可达18 m,两个循环间搭接长度为3 m,掘进8~10 m,平均每循环约可完成6环,注浆加固效果良好。
2022 Vol. 59 (4): 240-247 [摘要] ( 281 ) [HTML 1KB] [PDF 5332KB] ( 528 )
248 陈文尹
高铁隧道底部大型溶洞先通过后处治技术研究
在岩溶发育区进行高铁隧道开挖施工时,底部大型溶洞对隧道的施工影响不可忽视。针对南崇铁路汪庄隧道施工中遇到的底部大型溶洞工程难题,采用数值模拟和模型试验分析的方法,基于灰岩自身承载力高的特点,提出了“先通过,后处治”施工技术应对底部溶洞:上台阶施工后增设锁脚锚杆及拱部锚索,上吊下撑支护结构后,掌子面向前继续掘进,采用洞渣快速回填底部溶洞,待施工作业区域与溶洞处理区域互不干扰时,下台阶逐段揭开隧底溶洞顶板,再对溶洞进行永久性处理;底部大型溶洞的处治采用筏板和桩基形成“桩板结构”,减少溶洞对隧道运营期的影响。该溶洞隧道施工技术有效减少了溶洞处治对施工进度的影响,施工安全、施工质量也可得到有效保障,可为类似工程提供有益的参考。
2022 Vol. 59 (4): 248-255 [摘要] ( 253 ) [HTML 1KB] [PDF 3710KB] ( 441 )
新型材料与设备
256 陈 健 1,2,3 苏秀婷 3,4 黄习习 4 刘 涛 3,5,6
大直径泥水盾构穿越敏感环境变形控制材料研发及控制参数研究
2022 Vol. 59 (4): 256-264 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [PDF 3164KB] ( 562 )
265 张文宏 1 刘映晶 2 王军棋 2 李浩然 2 孙奎柱 2 朱汉华 2
基于硅灰对注浆材料抗水分散性能影响的外加剂优化研究
为了探究硅灰对富水地层同步注浆材料抗水分散性能的影响,优化注浆材料复合外加剂,配置了5组不同硅灰掺量下以及6组硅灰/聚丙烯酰胺(PAM)/羟乙基纤维素(HEC)复合外加剂不同掺量下的同步注浆材料,分别进行了稠度、流动扩展度、凝结时间和抗水分散性能试验。结果表明:硅灰、HEC和PAM的掺入增加了同步注浆材料的稠度,但是降低了流动性;PAM降低浆液流动性的程度更大,硅灰可以减小浆液的流动性经时损失;硅灰加速了同步注浆材料的凝结,提高了浆液的早期强度。pH值试验、抗冲刷试验和水陆强度比试验结果均表明,三种材料复掺可显著提高同步注浆材料的抗水分散性。当硅灰掺量为1.0%~2.0%,PAM掺量为0.05%,HEC掺量为0.20%~0.30%时,同步注浆材料的稠度、流动性、凝结时间和抗水分散性均达到较优的效果。
2022 Vol. 59 (4): 265-272 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [PDF 1866KB] ( 493 )
273 文彦鑫 1 霍永鹏 2 吴 悦 2 常 鑫 1 张 天 2 晏启祥 2
高水压盾构隧道管片密封垫装配力与防水性能研究
为探究高水压盾构隧道管片密封垫装配力与防水性能,依托上元门越江隧道工程,通过装配力试验、耐水压试验和数值模拟手段,分析了7种不同截面形式的密封垫在不同压缩阶段内密封垫变形特征、装配力增长规律以及耐水压力的主要影响因素。研究结果表明,密封垫的压缩过程可分为三个阶段:阶段Ⅰ密封垫装配力近似线性增长,阶段Ⅱ装配力增加缓慢,阶段Ⅲ装配力随压缩量增大快速增加至最大值。密封垫最大装配力和最大压缩量 越大,其耐水压力越高,并且其装配力随压缩量增加而增长得越平稳,越有利于密封垫防水。对于不同的截面形式,在同一管片沟槽形式下,密封垫高度越高,其最大压缩量一般越大,盾构隧道管片接缝完全闭合时的装配力越大,且三角形封闭孔型优于其他孔型,底面为整片橡胶连接的密封垫优于底面为梳齿结构的密封垫。
2022 Vol. 59 (4): 273- [摘要] ( 305 ) [HTML 1KB] [PDF 5352KB] ( 485 )
现代隧道技术
 

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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
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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
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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
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