含壁后空洞盾构隧道管片安全分析

为探究空洞对盾构隧道的影响机理,通过建立考虑环、纵向接头的盾构隧道精细化数值模型,研究不同空洞深度、面积、位置等多种情况下管片内力、变形及截面安全系数的变化规律,并探讨管片不同拼装点位对含壁后空洞隧道的影响。研究结果表明:隧道壁后不同位置空洞对结构安全不利影响的排序为:隧腰>隧底>隧顶;空洞面积为5.0 m^(2)时,随空洞深度增加,隧顶或隧底空洞中心处隧道截面弯矩及安全系数呈先减小后反向增大的趋势,且管片椭变先减小至0后反向增大,弯矩分别在空洞深0.3、0.2 m时反弯,左隧腰空洞中心处截面安全系数不断降低,管片椭变及弯矩大幅提升;空洞深度为0.5 m时,隧顶或隧底空洞中心处隧道截面弯矩均在空洞面积3.75 m^(2)时反弯;空洞范围内存在纵缝会降低空洞中心处隧道截面内力并提升其安全系数,但其最大张开为空洞内无接缝时的2.0~3.5倍。研究成果可为盾构隧道壁后空洞安全评价、拼装点位选取提供参考。

地铁曲线波磨地段振动特性影响因素分析

为研究地铁曲线波磨地段振动特性影响因素,建立车辆-轨道及轨道-隧道-大地模型,分析不同波磨波深、隧道埋深、轨道减振措施下隧道壁及地面的振动响应。结果表明:减小钢轨波磨波深或增加隧道埋深,隧道壁和地面的垂向最大加速度和加速度分频最大振级均有减小趋势;采取不同轨道减振措施时,浮置板的减振效果最佳;隧道埋深和轨道减振措施的改变,不会改变隧道壁和地面加速度峰值的频段区间及加速度分频最大振级的中心频率;振动在隧道壁传递到地面的过程中高频衰减较快。

上海轨道交通提升盾构隧道结构本质安全的创新实践

[目的]盾构隧道是柔性结构,具有多缝特征。受施工初始质量缺陷、周围载荷变异、外部环境恶化以及管养不到位等因素影响,易出现结构变形超限、渗漏超标以及耐久性劣化等问题,仅依靠运营期加固和整治无法彻底解决。且随着线网规模的扩大,维修成本和夜间天窗时间资源的代价也会急剧增加,最终影响城市轨道交通全网的运维效率和质量。因此需研究提升盾构隧道结构本质安全的技术措施。[方法]分析了上海轨道交通盾构隧道的主要病害及影响盾构隧道结构安全的主要因素;介绍了上海轨道交通提升盾构隧道结构本质安全的技术措施以及确保盾构隧道结构本质安全的创新实践。[结果及结论]上海轨道交通采取的提升盾构隧道结构本质安全的技术措施包括优化扩大盾构隧道内径、采用错缝拼装方式、提升接缝密封防水设计,确保盾构隧道结构本质安全的创新实践包括采用预埋承插式管片新型盾构隧道结构、采用推拼同步智能盾构装备及隧道智能建造技术。从源头把握盾构隧道结构本质安全,通过优化隧道结构设计、创新拼装技术以及采用智能化装备,在建设阶段提升盾构隧道的成型质量、减少结构初始缺陷,能够降低运营期盾构隧道结构发生病害的可能性,可为隧道的长期运营安全奠定坚实基础。

轻轨结构在隧洞掘进爆破下的响应数值模拟

依托深圳大芬水分洪箱涵暗挖隧洞工程,采用动力有限元软件建立了三维数值模型,研究了轻轨结构在隧洞爆破开挖下的响应特性。结果表明:随着爆心距增加,同一高程的轻轨结构峰值应力、位移和峰值振速逐渐减小;随着高程增加,同一立柱峰值应力逐渐减小,而峰值位移和峰值振速具有高程放大效应;隧洞已开挖区形成的空腔使上部轻轨结构的振速响应存在空腔放大效应和空腔阻尼效应。在此基础上,基于萨道夫斯基公式回归预测和仿真计算对隧洞掘进爆破单响药量进行优化,结果为:轻轨结构位于掌子面前面和后面,两种工况条件下的爆心距均为20.52、28.65 m,则在允许振速条件下的最大单响药量分别为1.8、6.0 kg和2.1、6.3 kg。

铁路隧道TBM施工物料运输方式对比分析

为便于选择TBM施工物料运输方式,以铁路隧道为工程背景,首先,简要总结有轨运输和无轨运输2种运输方式的特点及其工程应用情况;然后,根据施工实践拟定典型工况,研究典型工况下的运输方案及设备配置,并从设备配置和工期2个方面对有轨运输和无轨运输进行详细对比分析。研究结果表明:1)有轨运输和无轨运输在铁路隧道TBM施工中技术上都是可行的,总工期无明显差异。2)我国配合TBM施工的内燃机车质量明显不高且突破难度较大,应努力提升电动机车的工程适应性、可靠性、耐久性以及人性化设计;同时,需要规范有轨运输设备配置要求、轨道铺设和维护质量,以提升有轨运输的效率。3)需要研究适合TBM施工工况且成本低、通用性好的无轨运输设备。

城轨项目基坑施工对综合管廊盾构井的影响分析

本文以广州市天河智慧城科韵路段综合管廊K4井为研究对象,进行临近城轨项目基坑施工对综合管廊盾构井的影响分析。利用岩土工程专用软件Midas/GTS进行有限元模拟,通过对关键施工步骤的数据统计,分析了临近基坑开挖对K4井地层位移、地连墙位移、内支撑轴力的变化及其影响规律,并提出了合理的建议和措施,保证了基坑的安全施工。

山地轨道交通隧道Geo-BIM建模方法与应用研究

为解决山地轨道交通隧道在BIM建模中存在的隧道线路偏差大、隧道构件复杂繁多、属性添加效率低以及呈现效果单一等问题,提出一种基于Revit+Dynamo+Excel及EVS软件的山地轨道交通隧道Geo-BIM建模方法。结合隧道线性工程特点,对Revit内置Dynamo插件二次开发,实现隧道快速精准的参数化建模和批量定义属性参数。提出基于EVS软件建立隧道三维地质体模型的方法,制定地层建模和岩性建模的实现方式和标准流程,结合隧道BIM模型全面实现隧道建设过程中的可视化。依托施家山隧道项目,基于Cesium框架实现了BIM模型、GIS地表和地质体三维模型的集成,实现三维可视化模型与模型属性、数据信息等可交互式操作。实践表明,Geo-BIM建模方法可以快速地对隧道BIM模型及其三维地质模型进行建模,通过集成后的模型信息之间能够表现出很好的交互效果,具有良好的工程应用价值。

泥质粉砂岩地层盾构隧道管片上浮影响因素

[目的]盾构隧道穿越富水泥质粉砂岩地层时会出现多环管片整体上浮的现象,导致管片出现破损、错台、姿态超限等质量缺陷。为保证盾构隧道成型质量,需对管片上浮影响因素进行研究。[方法]基于盾构隧道纵向刚度折减理论和管片施工阶段受力特点,建立管片施工期纵向整体上浮有限元分析模型,研究管片衬砌结构纵向刚度及动、静浮力因素对盾构隧道长距离、大范围上浮挠曲变形的影响规律。[结果及结论]管片上浮影响因素主要包括静浮力因素、动浮力因素和姿态控制因素。管片最大上浮量发生在脱离盾尾第5环—第8环处。纵向刚度越小,最大上浮位置越靠近盾尾;纵向刚度越大,隧道越呈现长范围整体抬起现象。当水头高度位于管片顶部以上时,管片上浮量不随静水头高度而改变,且静水浮力造成的管片上浮量不超过30%。管片环最大上浮位置不随注浆压力的改变而改变,注浆压力仅影响管片最大上浮量,且最大上浮量与注浆压力线性相关。

邻近基坑预降水影响下既有隧道受力变形分析

为探讨基坑降水引起的既有隧道受力变形特性,依托实际工程建立三维数值模型,以隧道的最大竖向位移为评价指标,使用正交表筛选最优组合和主要影响因素,而后对主要影响因素进行单变量分析,研究隧道受力变形规律。研究表明:通过极差分析和方差分析发现,连续墙插入深度是影响坑外隧道最大竖向位移的主要因素,故邻近既有隧道的新建基坑工程有降水需求时,可先选取该因素进行隧道变形控制;随着连续墙插入深度的增加,隧道弯矩和变形均会随之减少,当连续墙插入深度到达透水性较差的土层后隧道变形显著减小,此时隧道变形能得到有效控制,而继续增加插入深度对于控制隧道变形意义不大;降水使坑外邻近隧道产生朝向坑内斜向下的“横鸭蛋”沉降变形,施工过程中应重点关注隧道拱顶和邻近基坑侧拱腰的变形情况。

基于双层梁理论的隧道下穿诱发无砟铁路变形计算方法

为研究隧道下穿无砟铁路轨道时板底部脱空对轨道变形的影响,提出一种改进的隧道下穿引起无砟铁路变形的计算方法.首先,将无砟铁路轨道结构简化为双层地基梁模型,建立隧道下穿施工引起无砟铁路变形的控制方程;然后,将无砟铁路分为中间脱空段和两端接地段共三部分,推导隧道下穿施工诱发无砟铁路变形的计算式,对比路基不均匀沉降引起无砟轨道变形的理论计算值与数值模拟结果,验证了理论计算方法的正确性;最后,探讨了新建隧道埋深、隧道下穿施工引起周围地层的损失率,以及既有铁路与隧道间的水平夹角对无砟铁路轨道变形的影响.研究结果表明:当隧道从铁路下方6 m处垂直穿越既有铁路时,轨道中点变形将达到最大值;隧道施工引起周围地层损失率从0.25%增大到2.50%时,轨道中点变形和轨道板底部脱空区宽度将分别增大4.0倍和2.2倍.

深中通道最终接头推出段支撑滑轨研究及应用

深中通道沉管隧道部分的整体预制水下推出式最终接头为世界范围内首次应用,最终接头推出段将通过布置在最终接头扩大段内的支撑滑轨实现水下推出完成沉管隧道合龙。该滑轨作为始终与最终接头推出段接触的辅助安装设施,它的使用效果直接影响最终接头推出段能否成功实施。为此,创新研发了一种分段式超高平整度低摩擦系数最终接头推出段支撑滑轨,解决了常规滑轨方案在承受复杂可变荷载时适应性差、滑轨结构不能有效固定滑轨顶部滑板、滑轨钢结构表面平整度不足及整体调平困难等设计及工艺难题。通过物理模型试验验证了滑轨在各个施工阶段的可靠性,最终该滑轨在最终接头推出段水下推出阶段得到了成功应用,为整体预制水下推出式最终接头推出段的首次成功实施提供了有力保障。该滑轨结构可为类似大型结构出运工程提供借鉴和参考。

预埋承插式接头错缝拼装盾构隧道受力性能及管片开裂原因分析

[目的]以上海轨道交通某区段新型隧道顶部管片开裂为背景,分析预埋承插式接头错缝拼装隧道在外荷载作用下变形特点及管片开裂原因,并提出此类隧道的运维侧重点。[方法]根据盾构推进时间、保护区历年变化及隧道收敛变形数据,分析了隧道管片开裂原因。并且发现顶部有无拼接缝的隧道环,在变形程度及裂缝产生方面存在差异。通过与相同环境下单圆通缝隧道收敛变形数据进行对比,得出了新型隧道与单圆通缝隧道受力性能的异同及相对刚度。[结果及结论]此次管片开裂是由侧方拔桩施工导致水平方向土压力变小以及正上方填土使得竖直方向土压力增大两者叠加产生的。顶部为整块管片的隧道环相较顶部为拼接缝的收敛变形更小,但容易开裂,运维时宜重点关注顶部为整块管片隧道环的收敛变形数据。新型隧道横断面刚度约为单圆通缝隧道的2.5倍,峰值处的荷载会传递到邻近的隧道环共同承担,使得隧道收敛变形较为平缓,隧道在外荷载消除后变形恢复能力更强。因这种裂缝而产生的渗漏水病害及通路很难通过隧道回缩愈合。

近海复杂地层下城市轨道交通TBM选型优化与掘进参数控制

[目的]为提高TBM(隧道掘进机)的地层适应性,解决青岛地铁2号线(以下简称“2号线”)西延段近海复杂地层下TBM选型的难题,需对TBM选型进行优化,并对其掘进参数进行控制。[方法]通过地质条件适应性、施工灵活度及掘进效率等方面,对适宜硬岩掘进的TBM类型进行了综合比选。针对2号线TBM掘进区间存在的穿越断裂破碎带、始发空间不足、小曲率半径施工及不具备吊出条件等工程难点,对TBM进行了优化设计。确定了不同等级围岩下双护盾TBM的推力、扭矩、刀盘转速及净掘进速率等参数的取值范围。[结果及结论]经综合比选,2号线西延段近海复杂地层选用DSUC型双护盾TBM施工。该型TBM具有良好的地层适应性,支护方式灵活多样,通过优化刀盘、盾体及后配套台车设计,改进始发、拆解、小曲率半径施工方案,完善超前加固及导向系统,使TBM应用更加经济合理。双护盾TBM在中硬岩层中掘进时,可适当增加推力和扭矩,以提高净掘进速率;而通过断层破碎带时应严格控制掘进参数,以减少对掌子面的扰动。

钻锚注一体机在红层泥岩隧道预应力锚杆施工中的试验应用

针对高速铁路隧道预应力锚杆施工,选用合适的施工设备、预应力锚杆及树脂药卷类型和施工方法,是保障高速铁路隧道施工安全和控制分险的关键。本文以成渝中线高速铁路中梁山红层泥岩隧道预应力锚杆施工为工程案例,从钻锚注一体机的设备选型、预应力施工方法、锚杆选型,进行了现场施工可行性分析,总结出了高铁隧道钻锚注一体机施工红层泥岩隧道预应力锚杆的施工工艺。

视觉大模型在轨交隧道缺陷检测中的应用研究

本文针对轨交隧道巡检过程中,人工巡检工作存在的效率低、容易遗漏等问题,提出采用轨交检测车采集隧道内壁信息,结合轨交隧道的相关巡检规范,基于V-MoE视觉大模型开发轨交视觉大模型。与传统的机器视觉相比,在隧道壁潜在风险和缺陷检测方面,该方法的识别类型和识别精度均大幅提升,可以有效提升识别准确率,是视觉大模型在新领域的重要突破。

隧道洞内桩施工技术及质量控制措施研究

随着城市规模的不断增大,城市人口及机动车辆快速增加,城市交通状况日益恶化。为了改善城市交通环境,城市轨道交通建设得到了快速发展。在城市轨道交通隧道工程建设过程中,洞内桩施工起到至关重要的作用。要采取科学合理的施工技术及质量控制措施,保证隧道施工质量与进度,避免发生质量安全事故。文章结合某轨道交通项目隧道洞内桩施工的具体案例,详细介绍了所采取的钢管桩施工技术及质量控制措施,可以为同类工程建设提供有益的参考。

城市轨道交通地下区间照明参数化设计方案探讨

讨论城市轨道交通地下区间照明的参数化设计方案,提出通过将地下区间照明的输入资料、设计方案进行参数化。提出城轨地下区间照明的输入资料参数化的思路,讨论区间设备间距的计算方法,分析设计方案的具体参数化计算方法、计算步骤以及能够输出的结果,并研究在输入条件发生不同变化时的快速修改方法。参数化的区间照明设计能够结合输入资料、设计原则快速输出设计成果,实现设计结果的快速校验、统计和修改工作。

三模式掘进机全断面岩层段TBM模式施工技术研究

为研究三模式掘进机使用TBM模式在全断面岩层中的施工技术,以广州地铁7号线二期萝岗站—水西站盾构区间工程为研究背景,分别从出渣方式、掘进参数控制、刀具管理和稳定器应用4个方面对三模式掘进机TBM模式施工技术进行总结。结果表明:1)本工程中三模式掘进机使用镶齿滚刀施工,相对光面滚刀的消耗更少,刀盘转矩更低;2)三模式掘进机TBM模式采用泥浆循环和螺旋输送机双通道出渣,可显著降低泥浆管堵塞的概率,提高出渣效率;3)三模式掘进机在前盾、中盾安装稳定器和撑靴,可保证全断面硬岩地层中掘进盾体不发生滚动,同时增强盾体稳定性;4)在全断面岩层中采用三模式掘进机TBM模式开挖隧道,刀盘转速为3.0 r/min,总推力约15000 k N,转矩可控制在1300 k N·m,推进速度为8~12 mm/min。

自行式跨钢支撑三步台车在高铁明挖隧道中的应用研究

近些年,高铁明挖隧道设计在平原地区被广泛应用,深基坑结构施工过程受力体系转化可通过设置临时倒撑解决的,但其限制了常规模板台车的使用。通苏嘉甬高铁汾湖隧道出口明挖段设计有1~2道倒撑,实际施工中通过与台车生产厂家联合设计自行式跨钢支撑三步台车,解决了明挖深基坑隧道不能使用台车的局限性。研究结合工程实际情况,从成本、进度、质量、安全、环保等方面综合考虑后,通过应用自行式跨钢支撑三步台车,使施工工序简单、便捷,结构施工功效高,提高了混凝土外观质量,减少了搭设、拆除满堂脚手架时间,减少了周转材料用量,同时也节约了施工成本。经实践证明,该施工技术可行、可靠,并达到了预期的效果,以期为类似工程提供借鉴。

盾构渣土置拌同步浆液及其在叠落隧道应用研究

针对盾构渣土资源化利用,依托苏州轨道交通8号线,基于实验室研究改进固化材料配比,将区间线路盾构渣土置拌成符合工程要求的同步注浆浆液。同时,新建8号线双线盾构隧道与既有3号线双线隧道在唐庄站交汇,形成两层四线叠落的特殊工况。本项目使用的渣土浆液稠度约为113 mm,7 d强度≥1 MPa,28 d强度≥2.5 MPa,满足工程要求。掘进过程中既有隧道结构的监测数据表明,盾构渣土浆液可以有效地控制新建盾构对既有建(构)筑物的影响。利用盾构渣土制备同步注浆浆液可实现渣土资源化利用,在推进绿色建造的同时降低隧道(双线)施工成本约75万元/km。