小断面土石组合地质条件下TBM施工围岩可掘性分级识别

围岩可掘性分级以及识别研究对隧道掘进机(TBM)高效率施工及智能化控制意义重大。依托南水北调安阳市西部调水工程TBM施工实际数据,利用掘进性能综合指标单位贯入度推力(FPI)、单位贯入度扭矩(TPI)建立了小断面土石组合地质条件下TBM施工围岩可掘性分级标准;提出了PCA-RF模型对围岩可掘性分级进行识别,并与BP、SVR和RF模型进行了比较讨论。结果表明:①建立的小断面土石组合围岩TBM施工可掘性分级标准是适用的,克服了土石组合围岩下传统围岩分类方法的局限性;②小断面土石组合围岩TBM施工可掘性分级PCA-RF识别模型的识别准确率达到了98.3%,高于BP、SVR和RF模型,可以满足工程施工需要。

Ⅳ、Ⅴ级围岩小断面隧洞的围岩压力计算与影响因素分析

小断面隧洞应用于井巷工程、输水泄洪工程、电力工程等,受岩体完整性、掘进工艺、隧洞断面形式影响,围岩压力存在一定差异性。针对某Ⅳ、Ⅴ级围岩小断面泄洪隧洞围岩压力计算问题,开展了围岩压力计算方法和影响因素分析工作。研究表明:公路隧道设计规范综合考虑了岩体基本质量等级、开挖宽度、塌落拱范围等因素,较为适宜Ⅳ、Ⅴ级围岩的压力计算;Ⅴ级围岩段自稳性差,注浆初期支护作用难以发挥,易发生拱顶岩体冒落;圆拱直墙小断面隧洞的矢高大于1.0m后,垂直分布压力、水平分布压力衰减加快,岩体整体性越差(Ⅴ级围岩),衰减越快。

浅谈高海拔小断面长隧道内燃机车牵引铺长轨施工中毒窒息风险控制

高海拔、小断面、长隧道铺轨施工,隧道内通风不畅,氧含量低,配合施工的内燃机车产生废气,易产生中毒窒息风险,对此条件下安全管控提出了更高要求。本文结合丽香铁路内燃机车配合铺轨施工,通过理论研究与现场实践结合的手段,得出了该条件下内燃机车铺轨过程引起中毒窒息的危险因素,明确安全控制标准,针对性的采取风险控制措施,确保了人员安全,并为类似工程提供借鉴。

光面爆破技术在小断面隧道施工中的应用研究

本文以小断面隧道施工光面爆破工作为研究对象进行分析,在隧道施工过程中,光面爆破技术作为一种新型隧道爆破技术,其具有施工工期短、施工效率高、节能环保等优点,可以有效降低围岩扰动程度,保障隧道结构稳定,提高隧道整体安全性。基于此,本文结合具体工程实例,对小断面隧道光面爆破技术在其中的应用进行了深入研究,实践证明,光面爆破技术在小断面隧道施工中应用效果明显,达到了预期工程施工目标,以期为相关工程人员提供参考。

小断面长距离引水隧洞施工技术应用分析

引水隧洞是复杂地形下长距离实现输水的主要建筑,但是工作难度大,需要解决的难点问题较多。既往研究对于支护设计、配筋计算等的关注见较多,但是对于整体开挖应用的最佳施工技术却并未形成统一定论。本研究分析小断面长距离引水隧洞施工相关重难点问题,针对性分析过程中机械使用限制大、精度要求高、安全隐患多等问题,探究可应用的有效施工技术,意在保证小断面长距离引水隧洞施工安全,并为之后的同类型水工隧洞工程建设提供借鉴和参考。

小断面钻爆法在水库连通工程中应用分析

以新建水库输水管线为例,对小断面钻爆法在其工程中的应用进行分析。通过该项目隧洞断面结构设计,并对爆破参数进行设定,包括各类型炮孔的参数(深度、孔距、布置形式等)以及装药结构,其中针对掏槽眼和辅助眼,设计采用连续不耦合装药形式;针对周边眼,设计采用间隔不耦合装药形式。同时,对通风设备进行了选型分析,选取的风机为BKJ(KJ)66-11-No4.5型轴流风机,最大流量260 m^(3)/min,满足隧洞爆破面排烟要求的174.2 m^(3)/min。该应用可为类似施工提供必要的技术参考。

亭子口灌区一期工程小断面软岩隧洞施工工法研究

灌区输水隧洞多以距离长、断面小为特点,受限于较小的隧洞断面尺寸,大型成套施工机械难以发挥作用,钻爆法及悬臂掘进机组合施工方案得到了越来越多的应用。小断面长隧洞施工工法与施工支洞布置结合研究对长距离输水隧洞工程施工具有经济、可行等多方面的意义。以亭子口灌区一期工程第Ⅳ标段输水隧洞为研究对象,对施工方案及支洞布置进行了总结和分析,以期为类似工程设计提供借鉴意义。

浅析岩溶地区特小断面长隧洞洞内排水系统布置

岩溶地区地下水来源复杂,在这类地质条件下修建隧洞遇到洞内涌水是很常见也很突出的问题。地表拦截外水减少补给,洞内布置合理的排水系统能有效保障洞内施工安全,但在地表山脉、槽谷相间分布,地下水分布情况复杂,不易从地表截断涌水的情况下,洞内排水就成为关键。实际施工中,特小断面长隧洞洞内排水布置有如下难点:涌水量难以预测;水质受涌水来源、施工干扰大;洞内空间有限。排水系统在布置上需要综合各方面情况考虑。文章针对某岩溶地区特小断面长隧洞工程复杂的涌水情况,设置合理的洞内反坡排水系统应对不同涌水强度和水质,为同类项目排水系统布置提供参考。

小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化研究

由于小断面引水隧洞开挖和初期支护施工过程易出现开裂变形,可能会引发隧洞结构的破坏,导致隧洞失稳甚至崩塌,给工人和设备带来危险,对周围环境和人员造成严重影响。为确保隧洞施工和使用安全,减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益,研究小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化方法。采用三台阶开挖法对某地引黄工程交汾灵支线小断面引水隧洞进行初期支护施工,初支的衬砌材料为C25混凝土与H230格栅钢架。按照隧洞初期支护情况,构建初期支护载荷-结构模型,依次输入不同侧压力系数,分析不同侧压力对初期支护造成的开裂变形影响。经试验验证:当侧压力系数为1.0时,水平、竖向位移值最小;当初期支护每次喷射混凝土厚度更均匀时,隧洞的安全系数更高;仰拱在闭合状态下会减少隧洞不同初支位置的位移。针对初支存在的问题,通过加固支撑、围岩径向注浆等方式进行优化,可使初期支护更加稳定,研究结果能够减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益。

小断面大曲率隧道二次衬砌台车设计的优化及应用

以某小断面大曲率TBM隧道工程施工为例,针对该隧道转弯直径与隧道断面均较小导致的二次衬砌在狭小空间不容易施工的难题,衬砌台车改造采取的具体措施:为解决物料设备运输困难的问题,优化了门架结构设计来确保电瓶车通行内净空,给台车留出充裕的操作空间;为使台车能够有效应用到曲线段二衬施工,将单套台车进行了分节设计,应用彼此相对独立的分节小台车分别开展施工。实际工程应用效果表明,设计改造的台车装置施工质量控制效果良好且操作简便,有效地保证了严苛工期要求下的二次衬砌施工进度与质量,利于提高经济效益。

某新建高原铁路标段小断面隧道工程的快速施工工艺分析

随着我国交通建设不断推进,长大隧道不断刷新纪录。长大隧道往往通过设置小断面辅助导坑分成多个工区,实现长隧短打,因此辅助导坑施工进度对项目总体工期控制至关重要。对此,文章结合某新建高原铁路某标段工程,分析小断面隧道快速施工方法,该工程依托成熟的大机施工经验、结合主动支护理念,采用“高性能喷钢纤维混凝土+系统锚杆支护体系”进行谱系化机械施工,通过加强组织管理、资源配置、工序衔接、严格考核的施工管理措施,以及谱系化机械配套、固化工法、强化检测的技术管理措施,实现小断面隧道钻爆法的少人化、安全快速施工,具有较好的工程推广价值。

小断面引水隧洞混凝土衬砌施工关键技术研究——以辽宁桓仁供水工程为例

为解决桓仁供水工程小断面输水隧道开挖、混凝土衬砌等施工技术存在的运输费用高、供应不连续、浇筑质量差、施工工效低、衬砌成型尺寸难控制等问题,研究试配高强度一级配自密实混凝土、改造混凝土运输车、改造混凝土衬砌用全圆针梁式钢模台车、改造可分离式混凝土运输浇筑一体化设备、多台衬砌台车联合衬砌施工等多项工程措施。结果表明:通过以上措施,工程按期实现了通水目标,保证了施工质量,提高了施工效率,降低了施工成本。不同洞径、不同洞型的小断面隧洞,通过试配高强度一级配自密实混凝土、改造工程用施工设施、设备,可实现预期工程进度、质量和安全等目标,对类似小断面隧洞工程设计和施工有一定的参考价值。

中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破技术:以滇中引水工程玉溪段隧洞为例

白云岩砂化是白云岩分布区一种特殊的岩溶地质现象,中等砂化白云岩岩体呈块状破碎结构,爆破以及超欠挖控制难度很大。为降低施工风险,减少超挖超耗,依托滇中引水工程扯那苴隧洞前段,开展了中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破参数优化研究。采用LS-DYNA软件,建立了砂化白云岩周边孔爆破模型,研究了不同光面爆破参数对岩体爆破裂纹扩展的影响,通过不同工况下的对比研究,提出了适用于中等砂化白云岩的光面爆破设计参数的合理取值范围。结果表明:周边孔间距取30~70 cm、径向不耦合系数小于2.6、最小抵抗线距离取30~60 cm、周边孔密集系数介于0.6~1.3时,爆破效果良好。在此基础上,总结形成了相应的控制爆破技术,施工效果与数值模拟结果吻合较好。

水平层状岩体内小断面拱形隧洞稳定性的层厚效应研究

为了探明水平层状岩体层厚对小断面拱形隧洞稳定性的影响规律,以某引水隧洞工程为工程背景,通过有限元软件Midas GTS对多种工况进行数值模拟。分析比较了不同工况下的隧洞变形位移、应力及应变计算结果,从而总结出了相应的影响规律。结果表明:层状顶板中拱部拱顶的位置是影响水平层状岩体小断面拱形隧洞变形的重要因素;当层厚H一定时,隧洞的变形随着拱部矢高与层厚比值(L/H)的增大而增大,但L/H超过0.5时,变形发生突变;在研究水平层状岩体层厚H对小断面拱形隧洞稳定性的影响时,所有工况的L/H必须保持一致才有意义;当L/H一定时,隧洞的变形位移、应力及应变分布范围均随着层厚H的增大而减小。即当L/H一定时,层厚H越大,越有利于水平层状岩体小断面拱形隧洞的稳定。

基于正交试验的小断面巷道掏槽爆破参数确定

为了提高云南省某锡矿小断面巷道掘进炮孔利用率,降低炸药单耗,基于正交试验的原理,对角柱形掏槽爆破参数进行优化。经分析确定,以装药量、装药孔距空孔的距离、空孔孔径和填塞长度作为试验因素,炮孔利用率和槽腔体积作为试验指标,每种因素取3个水平;通过极差和方差分析研究不同因素对试验指标影响的显著性,确定试验因素的最优组合。研究结果表明:对于小断面巷道掘进角柱形掏槽,当空孔孔径为70 mm,装药孔距空孔的距离为10 cm,装药量为3 kg,炮泥填塞长度为20 cm时,掏槽能够取得良好爆破效果,经过多次现场巷道掘进试验验证,炮孔利用率可由80%提高至93%以上。

基于TGS360pro的小断面隧洞超前地质预报

现行地质超前预报方法种类繁多,不同方法各有其优缺点,但目前适用于小断面隧洞的预报方法及仪器设备鲜有报道。传统预报方法在掌子面处施测,由于断面空间的限制,对小断面隧洞的预报效果不甚理想,甚至会对不良地质体产生较大程度的误判,引发工程施工安全事故。基于TGS360pro新型超前地质系统,在小断面、掌子面被TBM占据或者掌子面发生坍塌无法布设检波器时,通过双侧边墙布设模式,将掌子面宽度方向布设转变为隧洞纵深方向,分析了掌子面布设模式和双侧墙布设模式的数据差异及波场特征,在引大济湟项目得到成功应用,结果表明:该方法可有效地解决小断面隧洞的超前地质预报难题,开挖验证,预报准确率达到80%以上,取得了良好效果。

小断面水利隧道施工微震控制爆破技术研究

当前水利隧道施工微震控制爆破掏槽眼一般是单向设定,虽然起到一定的辅助作用,但是无法控制爆破的方向和范围,导致控制爆破延时增加,为此对小断面水利隧道施工微震控制爆破技术进行分析和研究。根据实际的工程施工需求及标准,设定水利隧道微震控制爆破基础数值,进行小断面爆破区段受力分析及震动计算,同时标定隧道微震控制爆破范围,采用关联搭接的形式,事先标定微震控制爆破的方向与范围,进行掏槽眼关联搭接,构建多层级小断面隧道微震控制爆破模型,采用组合网格控制实现隧道爆破处理。测试结果表明:通过水利隧道之内的5个起爆点测定,最终得出的震动控制爆破延时均较好地控制在了5ms以下,表明实际爆破控制的过程中,对爆破时间的把控较为精准,误差小,具有实际的应用价值。

小断面水利隧洞高瓦斯段施工控制分析

以都江堰灌区“十四五”续建配套与现代化改造井研白井干渠项目一标段水井湾隧洞为例,针对小断面水利隧洞高瓦斯段施工控制问题,结合该区域的瓦斯地质条件,分析了施工中存在的重难点及相应的施工控制措施和应用效果。结果表明,小断面水利隧洞高瓦斯段施工难度比较大,安全要求高。采用自动监测与人工监测相结合的方式加强隧洞瓦斯监控,通过“一作业面一风机一管道”配置轴流风机压入式通风,并在瓦斯段每隔1000 m设置一处通风竖井的施工方法,可确保隧洞工区的瓦斯浓度快速达到安全范围要求,进而保证施工的安全性,确保施工人员能够安全、高效、有序地完成施工任务,可为类似工程施工提供借鉴。

小断面深埋TBM隧洞穿越不良地质段卡机脱困措施研究

为探究小断面深埋TBM隧洞在穿越不良地质段卡机脱困措施,以垣曲二期抽水蓄能电站建设前期的地质勘探平硐为工程背景,总结工程实践经验,提出了正常围岩段以关注刀盘扭矩突变值为主,及时停机处置。对于小规模的不良地质体,要以快速通过、控制变形、减少出渣为原则进行施工。对于大型破碎不良地质体,通过超前加固和及时支护控制围岩塌方和变形,同时加固掌靴处围岩稳定性提高推进力可以避免卡机事件的发生。如果出现了由于塌方引起的卡机,盾顶小导坑辅助脱困技术可以解除卡机。

高速铁路小断面泄水洞隧道施工技术

铁路建设中隧道下穿多处采石坑,且多处坑内有积水时需要采用小断面泄水洞方式进行引排。为了进一步研究小断面泄水洞隧道施工技术,以蔡营隧道工程为例,首先对泄水洞断面开挖与洞身开挖支护施工方案进行研究,再对爆破参数进行验算,最后对泄水洞防排水施工方案进行研究。结果表明:抗振安全允许值均符合安全要求。