高海拔铁路隧道斜井机械化配套与快速施工

为解决高海拔高寒地区斜井施工存在气压低、含氧量低、温差大、严寒干燥等问题,以某高海拔铁路隧道斜井工程为背景,结合围岩等级、断面大小、海拔高度,根据斜井施工机械化配套原则,提出高海拔陡坡长斜井机械化安全快速进洞施工工法,并选配超前支护、钻爆、装运、喷锚支护、衬砌等机械化作业线的成套设备。基于高度机械化的设备配套,提出“快挖、快运、快支”的高效施工技术以及各工序快速衔接工艺。以控制围岩变形为核心,构建一套积极干预加固围岩、注重早期支护并快速闭合的主动支护体系。结果表明:与普通钻爆法施工相比,采用三臂凿岩台车高度机械化配套施工效率高,月最快进尺为180 m,较人工钻爆法施工月进尺为130 m相比提高了近30%,施工质量稳定,作业人员投入少,且拱顶沉降和周边收敛均小于规范要求值,衬砌强度可靠,可实现高海拔小断面隧道“快挖、快支、主动支、快封闭”。

高速铁路钻爆法隧道分序支护设计技术研究

为进一步提升隧道智能建造水平,加快施工进度,以量化设计为前提,全过程质量控制标准为基础,提出隧道支护分序技术。以宜兴高铁隧道智能建造试验段为对象,对不同围岩的分序支护设计方案、施工期的安全性、进度提升效果等进行研究,得出以下结论:1)在保证支护结构强度增长速度不低于围岩压力增长速度时,初期支护分序施工是可行的,可以保证施工安全。2)一序初期支护应充分发挥围岩的自承载作用,同时满足围岩压力增长和支护强度匹配要求,补强初期支护滞后距离在满足多工序作业循环所需施工设备排布空间要求的同时,尽可能缩短布置长度,以利于发挥初期支护的早承载功能。3)分序支护建立在量化设计和精细化施工基础上,因此需要严格控制隧道施工质量和支护时机。4)以宜兴铁路350km/h单洞双线隧道智能化工区试验段为例,Ⅲa衬砌A型分序、B型分序,Ⅳa衬砌C型分序方案对应的施工进度可分别提高46.5%、14.7%、9.36%。

基于知识的立井钻爆设计专家系统的开发

钻眼爆破工作是矿山施工设计的重要组成部分。为使其设计合理 ,利用专家系统工具OEC开发了立井钻眼爆破设计专家系统 (SDBES)。该系统包括钻眼爆破器材的选择、爆破参数的确定和预期爆破效果的计算。经实例验证 。

渤海海峡隧道竖井钻爆法施工风险分析及对策研究

针对拟建的渤海海峡隧道竖井施工进行风险分析,确定了施工期间的风险并结合风险权重分析排序,依次为支护结构失效风险最小、自然灾害风险较大、竖井开挖风险最大,并通过风险评估确定了突水、突泥风险为关键风险。综合考虑关键风险与其他风险对竖井施工的影响,从地质预报、竖井吊装设备的选择与吊装过程控制、竖井开挖风险控制、自然灾害风险的预防、竖井支护结构的质量控制以及建立竖井施工作业安全制度等方面提出了对渤海海峡隧道竖井施工风险的应对措施,为后续施工提供参考。

深立井硬岩深孔钻爆参数的研究与应用

通过岩石坚固性系数f=4～20的深立井井下现场试验,研究了硬岩深孔爆破的空气冲击波、上抛飞石和地震波在井筒内产生的原因及其对尚未达到设计强度的井壁混凝土与井内悬吊设施的严重危害,优化设计了深立井硬岩低抛掷深孔减冲爆破参数.在宣东二矿主井钻爆实践中曾连续4个月创月掘砌成井96 0,141 0,133 1和110 0m的高水平,井筒基岩段754m,平均掘砌成井速度达108 9m/月,建井速度是煤炭立井工期定额(23 7m/月)的4 6倍.

当金山特长隧道设计方案研究

在高原、高寒地区修建单线单洞特长隧道,面临隧道勘察选线、施工方法选择、长距离通风、深竖井施工、生态脆弱区环境保护以及低氧环境下施工等一系列世界性技术难题。结合敦煌至格尔木铁路当金山特长隧道的设计全过程,对特长隧道的勘察设计进行全方位介绍。针对当金山特长隧道"三高(高海拔、高地应力、高地震烈度)"、"两低(气温低、气压低)"的地域特点,以及"三长(单面坡长、独头通风距离长、反坡排水距离长)"、"两多(断层破碎带多、不良地质多)"、"两大(埋深大、水量大)"等工程特点,对"钻爆法、TBM法、钻爆法+TBM法"3种施工方案进行系统的经济技术比选,最终确定大型机械配套的钻爆法施工方案。最后对单线铁路特长隧道的设计与施工提出了一些建议:1)特长隧道选线时重视物探技术;2)处理好勘察与设计的关系;3)高海拔特长隧道应加大机械化施工;4)特长隧道应充分发挥平行导坑的作用;5)重视环境设计。

特厚坚硬黄土层立井掘砌快速施工技术

为了保证邵寨煤矿回风立井顺利通过特厚坚硬黄土层表土段,采用短段掘砌单行作业普通法施工,在黄土层深部采用伞钻配特制螺旋钻杆打眼技术和深孔松动爆破技术,充分利用机械化配套设备作业线,滚班制正规循环劳动作业,完成掘砌294m的特厚坚硬黄土层段施工,在坚硬黄土层段月平均成井速度达到了80m/月,取得了良好的社会效益和经济效益。

关角隧道6号斜井施工通风方案优化

关角隧道是我国目前最长的铁路隧道,采用钻爆法施工,共设置了10座无轨运输斜井,施工中出现了1座斜井承担多个工作面通风的难题。为此,将原设计的压入式通风优化成了中隔板式通风。本文以6号斜井为例,详细介绍了中隔板通风方法、风机的选择、结构的设计以及通风效果。经对比性测试,中隔板式通风效果良好,经济适用,且有利于施工安全。

对兴建台湾海峡隧道的工程可行性及其若干技术关键的认识

从10个方面对兴建台湾海峡隧道的工程可行性进行论述,并阐述对其中若干技术关键的认识和建议。1)从台湾海峡拟议中兴建隧位沿线的地质与地震灾害性条件,看跨海隧道设计施工的工程可行性——试以"北线"方案为例,说明其对隧道施工与日后运营的影响;2)海底隧道设计施工的特点和问题:对地质勘察、隧道最小埋置深度、隧道内交通运输工具的选择、关于服务隧道和海底渡线室等的设置、工程的安全设计与安全作业等提出意见和建议;3)隧道不良地质区段施工水情水患的预测与防治:对隧道场址的水文地质条件的认识与评价;对防塌治水的基本原则,难以预见的施工风险及施工整治处理要点进行了阐述;4)隧道围岩防塌险情预警、变形预测与控制——围岩施工稳定性评价:提出用"变形速率比值判别法"对围岩的施工稳定性进行评价,在施工期采用BMP软件对隧道衬护原设计参数进行调整和修正;5)隧道掘进机(TBM)与钻爆法施工方案的比选——隧道施工机械现代化:提出用TBM与钻爆法配合的海峡隧道施工方案,同时指出当隧道部分地段需改用钻爆法开挖时,隧道的主要施工机械及监测仪具应现代化(如自动化喷混凝土机器人、自动化量测及监测反馈系统等);6)耐腐蚀高性能海工混凝土材料和隧道支衬结构:指明采用常规材料配制高性能海工混凝土,增强其耐久性的基本途径;给出不良地质区段岩体的隧道开挖、支护、施工排水和限压衬砌设计施工的建议;7)特长大隧道的运营期通风问题——暂按铁路隧道并以英法海峡隧道为例作考虑:阐述海峡隧道的空气动力学问题,介绍英法海底隧道的通风系统原理及结构布置措施;8)隧道防灾与减灾:建议学习参考西方一些国家和日本在隧道防灾方面的设计理念;9)海底隧道施工风险评估与风险管理:提出该隧道的主要技术风险类别,并阐述对风险管理的认识;10)关于悬浮式隧道:对本隧道情况而言,建议悬浮式隧道方案再另行慎议;最后指出下一步的地质和地震勘察尚有待深入进行的工作。

浅谈大王顶隧道钻爆设计与爆破作业

通过对广东省江门至肇庆高速公路的大王顶隧道Ⅴ级围岩的钻爆设计和爆破作业进行详细介绍,对以后类似围岩的隧道爆破施工能够起到借鉴作用。

基于神经网络的框架楼房拆除爆破专家系统研究与应用

详细论述了基于人工神经网络的框架结构楼房拆除爆破专家系统各模块的功能，结合工程实例样本库建立了爆堆效果预测模型。工程实践表明，该系统用于框架结构楼房拆除爆破的设计，方法新颖；利用神经网络专家系统对楼房倒塌后的爆堆效果做了预测，其结果与实际值非常接近。

大断面斜井基岩段钻爆法高效快速施工技术研究

为了研究斜井掘进中各环节对斜井掘进速度的影响,以大断面斜井为工程背景,利用鱼骨图分析制约其掘进速度影响因素,首先优化爆破参数,掏槽优化为楔直复合掏槽结构,单循环进尺由1.9 m提高到2.1 m,提高幅度为11%;其次将支护工艺优化为二次支护工艺,配合选用凿岩台车+履带式装载机+防爆无轨胶轮车的全机械化作业线,凿岩、支护、排矸3大工序耗时平均减少36%;并将劳动组织形式由三八制改为四六制。研究结果表明:采取以上措施后,日进尺平均达到8.5 m,月进尺达到240 m,指标提高幅度分别为50%和71%,技术经济效益显著。

临近既有线路基边坡控制爆破技术

依托六沾复线W3标DK299+003.85～DK299+131.25段路基工程,探讨控制爆破施工的过程。阐述钻爆设计的方法、钻爆施工工艺流程和开挖步骤及方法,并给出技术保障措施,从中得出一些实践经验,为今后类似工程提供一些借鉴。

钻爆法隧道智能建造技术研究综述与展望

首先,概述智能建造的基本内涵,即采用新一代信息技术、人工智能技术和机器人技术,构建智能超前地质预报、智能围岩质量评价、智能设计、智能施工、工程智能管理的多系统协同控制的隧道建造新模式。其次,从智能超前地质预报、智能围岩质量评价(钻进参数、数字图像、三维激光扫描点云等)、智能设计(信息化和数字化支护参数设计、智能化生成式设计方法等)、智能施工(施工工法工艺、施工装备等)、智能建造协同管理平台5个方面总结钻爆法隧道智能建造技术的研究现状。最后,从以下方面对智能建造今后的发展前景和方向进行展望:需构建与钻爆法隧道智能建造相适应的智能算法和模型;探索智能建造条件下隧道围岩响应规律和支护力学特性;发展考虑时间效应的隧道围岩整体稳定性评价方法和支护体系一体化设计方法;研制自感知、自适应、自决策的谱系化、多功能智能装备;形成更为安全、高效、经济的隧道智能建造标准化工法工艺;开发覆盖面更广、功能更强大、智能化水平更高的协同管理平台。

节理裂隙围岩小直径深竖井爆破开挖

节理裂隙发育围岩地区小直径、深竖井的爆破开挖,很容易造成塌方和超挖,所以其设计与施工一直是关注重点。结合长沙市森林防火监测站项目80 m深的小直径竖井工程,针对小断面、深竖井的工程特点以及表层围岩石风化严重的地质条件,采取小断面反井爆破、分次扩挖,及地表层正向爆破等施工技术,对保证竖井开挖质量及安全措施进行了详细的分析。结果表明工程设计与施工工艺切实可行。

我国矿山竖井凿井技术现状与发展趋势

矿山竖井工程作为矿井建设的重要组成部分,是保障矿山资源安全与高效开发整个产业链的首要和关键工程。目前我国竖井凿井技术解决了穿越东部深厚冲积层、西部富水弱胶结地层以及金属矿千米深硬岩地层的关键技术难题,解决了竖井凿井过程中千米级深井围岩改性及其稳定性控制技术,研发了千米深井快速掘砌关键技术及系列化的大型配套装备,满足了我国东部、中部、西部现有地下矿产资源开发、大规模矿井建设需求,形成了较为完备的成套技术工艺与装备。鉴于我国地下矿产资源开发不断走向深部的趋势,全面综述了我国矿山竖井工程的总体概况,总结了以爆破破岩、排渣、凿井井架、提吊、井壁浇筑和围岩改性等凿井工艺的关键技术与装备的发展历程及新进展,分析了竖井钻机、反井钻机和竖井掘进机等机械破岩钻井装备及其相适应的钻井技术与工艺特点,提出了我国深竖井工程在地质精准探测、岩爆防控、高温防治、深井提升和智能钻井5个主要方面面临的挑战与发展趋势。未来很长一段时间内,我国矿山竖井建设已取得的基础理论、关键技术、系列装备和成熟工艺依然为深地资源开发、复杂地层条件建井、非煤矿山等领域,以及水利、交通、铁路、市政、电力等领域的地下工程建设与开发提供重要的技术支撑,并逐步向无人化、机械化、信息化和智能化矿井建设方向发展,为我国地下空间的开发利用和科技进步作出重要贡献。

铁路山岭隧道钻爆法关键技术发展及展望

我国利用钻爆法修建了世界上数量最多、总里程最长的隧道,梳理钻爆法技术发展现状及发展趋势,对形成适用于我国国情的隧道建造技术体系具有重要意义。回顾了钻爆法基本理论和方法的发展历程,阐述了新奥法、新意法及挪威法的核心理念,系统总结了我国山岭隧道主要设计、施工方法。按照隧道施工作业工序分析了近十年钻爆法的关键技术在工程中的应用,以及我国隧道钻爆法施工机械化装备的技术概况。总结了我国山岭隧道钻爆法发展面临的问题及挑战,并对未来的发展趋势进行了展望。

钻爆法施工隧道超欠挖控制研究

为保证隧道爆破掘进成型质量、控制超欠挖和降低施工成本,从爆破技术、控制措施和施工管理等方面入手,通过优化爆破设计、完善施工工艺和落实管控措施,改善了爆破效果、有效控制了隧道掘进超欠挖现象。以月直山隧道施工工程为背景,根据隧道围岩构造与岩石性质,在全面分析造成隧道超欠挖的关键因素与主要环节的基础上,采取精准爆破技术和综合管控措施,进一步改善了隧道成型质量,降低了平均线性超欠挖,提高了施工进度和经济效益。

近2年我国隧道及地下工程发展与思考(2019-2020年)

我国隧道及地下工程在"十三五"期间得到了长足发展,尤其是在新型冠状病毒疫情突然来袭的艰难形势下,2019-2020年无论是质还是量方面,铁路、公路、地铁等领域的隧道工程建设都取得了骄人的成就。对比分析近2年我国铁路、公路、地铁等领域隧道整体建设情况,从工程特点、工程难题及对应技术创新等方面,对佛莞城际狮子洋隧道、郑万铁路小三峡隧道、汕头海湾隧道等已建隧道工程,及大瑞铁路高黎贡山隧道、天山胜利隧道、川藏铁路色季拉山隧道等新开工隧道工程进行分析阐述。系统梳理近2年我国隧道及地下工程领域所取得的技术进步及未来发展中仍需要进一步突破的建设技术需求:1)基于渭武高速木寨岭隧道、引汉济渭秦岭隧洞、汕头海湾隧道等工程的建设,高地应力软岩变形控制技术、硬岩岩爆监测及处置技术、高地震烈度区海底隧道修建技术等,取得了较大突破与成功应用;国产大直径TBM和异型大断面隧道掘进机制造及应用技术迈上了新台阶,国产盾构主轴承及整机再制造装备得到了成功验证与应用;高压水耦合辅助破岩技术、基于大数据挖掘技术的盾构/TBM巡航掘进技术等在隧道行业中进行了尝试应用。2)面对穿江越海、川藏铁路等极端环境或复杂地质条件下的隧道建设需求,新型破岩方法、多功能混合型TBM装备、低真空管道磁浮隧道建设技术等亟需取得突破。3)针对传统隧道工程理念方法难以解决川藏铁路隧道等极端复杂地质隧道工程的关键性难题,提出隧道场的概念,指出应逐步建立并完善隧道场解重构理论与方法,革新极端复杂地质隧道设计理念;结合隧道及地下工程的复杂性、多变性、不可预测性等特点,有目的、有计划地促进"智能建造"、"5G"等先进技术与隧道及地下工程的有机融合。

米仓山隧道利用通风井辅助施工方案设计与实践

为探讨超长公路隧道利用辅助坑道施工总体方案设计的合理性,准确控制工程的工期和造价,文章以米仓山隧道总体施工方案的设计与实践为背景,探讨了利用辅助坑道辅助施工的原则,测算了竖井辅助施工效能和延米造价,估算了斜井逆坡施工的设计涌水量,得出如下结论:(1)独头掘进距离超过5000 m或长度大于10000 m的隧道有必要利用辅助坑道进行辅助施工,设置有运营通风井时应优先利用通风井作为施工辅助坑道;(2)竖井(有轨斜井)辅助施工造价高,提升能力有限,辅助施工坑道应优先选用无轨斜井、平导或横洞,坡度宜控制在12.3%以内;(3)根据勘察涌水量预测和基于均质含水层的假定给出了施工期设计涌水量计算方法及合理的排水设施配置。