国道G228线汕头湾跨海隧道总体设计方案研究

汕头湾跨海隧道作为国道G228汕头段控制性工程,总体设计难度大。为了科学、安全、经济地建设汕头湾跨海隧道,结合两岸城市规划、工程建设环境和环境敏感点等控制因素,采用工程类比、数值计算、模型分析等理论研究方法,对跨海隧道选址、接线、埋深、断面布置、通风及防灾救援等关键问题进行研究和专题论证,得出如下主要结论:1)跨海隧道选址及接线应以城市规划为基础,结合交通特性、路网结构、沿线用地等因素综合确定,是控制风险、降低投资和保障交通功能的关键;2)结合海床演变模型冲刷包络线,盾构段最小覆土不仅要满足掘进及运营期抗浮安全,还要尽量避免长距离穿越上软下硬地层;3)跨海段采用分段纵向+重点排烟的通风方案,解决长距离跨海隧道通风难题;4)盾构段采用人行滑梯或楼梯逃生的纵向疏散模式,明挖段采用横向疏散模式,可保障高地震烈度区跨海隧道的防灾疏散。

澳门地区轻轨东线工程跨海段隧道通风方案研究

以澳门地区轻轨东线工程跨海段的隧道通风方案为研究对象,通过在盾构隧道顶部设置单轨顶风道并在隧道中部设置轨顶风口,将隧道划分为2个通风区段。该项目利用车站风井和轨顶风道取代区间风井,并合理地布置风机、风井及配套设施;利用模式切换实现风机备用并减小土建规模。既满足了澳门地区特殊的设备备用要求和隧道通风效果,也极大限度地降低了投资。利用SES软件模拟验证了各参数配置的合理性和计算结果的可行性,为类似的跨海(江)隧道项目隧道通风设计方案提供了参考。

湛江湾高水头跨海盾构隧道管片结构典型断面受力计算与监测反馈分析

湛江湾隧道是目前国内最深的跨海盾构隧道,其管片采用斜螺栓连接,错缝拼装,分别采用修正惯用法及梁-弹簧法计算最大覆土断面与最大水深断面管片的受力,并将实测管片受力、水-土压力值与理论计算结果进行比较,分析水-土压力分布模式,结果表明,修正惯用法与梁-弹簧法均可以较好地模拟隧道管片的受力形态,而梁-弹簧法比修正惯用法更接近实测结果;管片呈压扁状态,梁-弹簧法结果受封顶块的位置影响较大;太沙基松弛土压力及水-土压力线性分布模式对深埋海底隧道是适用和安全的;对于本工程来说,管片外荷载以径向水压力为主,是影响管片轴力的主要因素。以上成果可为今后跨海高水头盾构隧道管片的设计及施工提供参考。

湛江湾跨海盾构隧道管片变形与受力分析

以湛江湾跨海盾构隧道工程为背景,应用数值分析方法,建立了单环衬砌结构的三维有限元精细模型,研究了在不同水头作用下单环管片结构以及接缝部位的变形情况。采用修正惯用法得出在最大水头作用下管片结构的内力分布,由此推算出管片内、外侧的环向钢筋应力,并与现场的应力监测数据进行对比。研究表明:1)高水压作用下,单环管片衬砌的变形呈现"横鸭蛋形",且管片结构变形和接缝张开量均与外水压力变化呈线性关系;2)作用水头每增加10 m,衬砌结构中各接缝张开量绝对值约增加0.5mm;3)采用修正惯用法计算得到的钢筋应力与实测结果较为吻合,较好地反映了隧道管片的实际受力状态。

台山核电越海盾构隧洞主要风险及措施研究

文章结合台山核电越海盾构取水隧洞工程,从项目风险管控角度梳理出越海盾构工程存在的地质、设备适应性、环境及盾构施工四大类风险。并以成功的工程实践为基础,详细论述了各个风险因素的管控方案与技术对策。结果表明:(1)越海隧道项目工法选择是规避项目风险的根本;(2)摸清地质是化解越海盾构项目风险的基础,高频高密度地震波反射法在台山项目孤石与基岩探测中取得了较好的效果;(3)盾构设备良好的地质适应性是消除越海盾构项目风险的关键;(4)越海水下盾构施工风险众多,以目前国内盾构施工技术水平来看,在摸清了地质解决了盾构设备地质适应性以后,盾构施工的风险都可用技术手段顺利解决;(5)两级筛分+两级旋流+废浆压滤的泥水处理方案在台山项目达到了废浆零排放,对类似工程项目的环境保护方案具有一定借鉴意义。

过海地铁隧道陀螺定向测量技术——以厦门地铁2号线为例

针对我国首条过海地铁盾构隧道的高精度贯通问题,本文在分析陀螺全站仪定向测量原理的基础上,详细介绍了Y/JTQ-1陀螺全站仪的定向工作流程、数据处理过程,进行了定向精度分析,讨论了减弱措施及其在城市轨道交通工程盾构隧道中的实际应用。工程应用实例表明,采用Y/JTQ-1下架式陀螺全站仪辅助定向,不仅能够满足隧道掘进过程中的定向精度要求,有效指导现场施工,而且降低了隧道掘进贯通的风险,提高了隧道的贯通精度,为其他同等规模类型的隧道掘进贯通提供宝贵的控制测量经验。

越海泥水盾构提前到达施工关键技术研究

由于竖井施工进度滞后,为解决盾构提前到达并保证顺利出洞这一技术难题,以台山核电站1#取水隧洞盾构提前到达施工为例,在理论研究的基础上,对盾构到达前的掘进控制措施进行分析,阐述了预留段隧洞爆破参数设计,并对提前到达的关键技术及控制要点进行总结。得出以下结论:1)盾构提前到达盾构井预留5 m的安全距离,并将刀盘后退掌子面0.7 m的方案是可行的,既能加快施工进度,又能有效地保护盾构设备;2)盾构到达预留段前采用"小推力、低转速"的掘进原则,预留5 m段采用"爆破开挖+锚喷支护+管片二次衬砌"相结合的施工方法,保证了盾构安全顺利出洞,有效地控制了管片上浮、错台和接缝处漏水等现象。

湛江湾跨海深水盾构隧道外荷载监测试验研究

湛江湾隧道是国内首条采用盾构法施工的跨海隧道,施工及运营期间将承受海底60m水头压力。为了解隧道外侧真实荷载情况,该文创新了深水海底隧道管片外水土压力监测方法,成功有效监测到盾构管片外侧水土压力值。监测成果显示,深水软土盾构隧道外荷载仍以水压为主,水压分布符合静水压强分布规律,监测方法与成果对今后沿海深水软土盾构隧道的设计施工监测具有非常重要参考价值。

厦门轨道交通3号线超长跨海地铁隧道土建设计方案比选

依托厦门市轨道交通3号线跨海隧道工程,分析了超长跨海隧道的工程特点、功能需求,针对特点和需求,从地质选线、工法选择和结构设计等方面,阐述了超长跨海隧道的土建方案设计理念,重点对施工采用"盾构+矿山+盾构"的组合工法、海域区间通风排烟道方案、风井位置选择和隧道结构断面形式选择进行了介绍。并对大小洞组合方案、三洞组合方案和单大洞方案进行了方案比选,最终确定采用大小洞方案。最后,对海底盾构与矿山对接、海底超长地铁隧道防灾救援、高水压跨海隧道结构防排水措施等关键技术问题进行了初探并提出了进一步研究的建议。

跨海隧道海上注浆对盾构不良地层施工的影响

厦门地铁2号线跨海隧道地质条件复杂,主要穿越的复杂地层全断面硬岩、上软下硬、岩脉侵入(上硬下软)、孤石群、全断面硬岩夹杂破碎带软弱夹层,以上地层在施工过程中,盾构刀具极易损坏,盾构掘进参数控制要求高,需长时间带压进仓处理孤石、更换损坏的刀具。本文总结了跨海隧道左右线全断面硬岩夹杂破碎带软弱夹层的处理方法,海上注浆加固通过全断面硬岩夹杂破碎带软弱夹层减少了施工风险,提高了施工效率,对类似地层施工有一定的指导意义。

我国隧道及地下工程近两年的发展与展望

总结我国隧道及地下工程近两年的发展情况。1)铁路、公路、地铁、水工等主要领域的隧道总数和总长度快速增长。2)重难点隧道及地下工程建设进展顺利:青藏铁路关角隧道、兰新高铁祁连山隧道、兰渝铁路木寨岭隧道、烟台地下水封LPG洞库、渝黔高铁天坪隧道等相继完工;港珠澳大桥沉管隧道、引松供水隧洞、引汉济渭输水隧洞、武汉三阳路长江隧道、大瑞铁路高黎贡山隧道、京张高铁八达岭地下车站、惠州地下水封油库、湛江地下水封油库、珠海横琴地下综合管廊等在如期建设中。3)特长山岭隧道建设技术、软岩隧道大变形控制技术、高瓦斯隧道建设技术、岩爆隧道建设技术、大断面矩形顶管及矩形盾构设计与应用技术、隧道机械化施工水平等方面取得了进一步的突破。我国隧道及地下工程修建技术整体处于国际先进水平。国家新型城镇化建设、新一轮西部大开发、"一带一路"、海绵城市、城市地下综合管廊、城市轨道交通、京津冀协同发展、长江经济带、珠三角经济区等战略规划,为我国隧道及地下工程领域技术发展带来了前所未有的契机。最后,基于隧道及地下工程发展方向,指出超长隧道技术,高地应力软岩大变形控制技术,高水压、大断面水下隧道建设技术,高地温、高地热隧道建设技术,高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术,隧道运营维护管理技术,新材料研发与应用的开发等是今后需要深入研究的关键课题。

跨海隧道孤石密集及基岩凸起段盾构适应性分析

厦门地铁2号线海东区间多处穿越孤石密集及基岩凸起段,施工中面临高水压、带压频繁进舱等多种施工难题,对盾构设备配置及掘进参数控制提出了较高的要求。本文分析了海东区间孤石密集及基岩凸起段的盾构机适应性,深入研究了该区间内的盾构掘进参数。研究结果表明:①在孤石密集及基岩凸起段施工过程中,可针对性采取配置可伸缩刀盘、加大滚刀、铲刀高差并配置双刃滚刀等措施,以提高盾构机适应性并便于控制掘进参数;②为保证盾构高效穿越孤石密集及基岩凸起区段,需确定盾构参数适应性区间,稳定掘进比能在较低水平;③对比孤石段开仓处理前后的掘进参数,平均转速提高了约3.72%,平均扭矩降低了约34.2%,平均推力降低了约19.04%,平均掘进速度提高了约98.8%,平均掘进比能降低了约68.6%,充分验证该盾构在孤石密集及基岩凸起段配置的适应性。

海底盾构管廊隧道结构病害分析及治理技术

水下隧道在长期运营过程中受各种因素的综合影响,尤其结构处于海水侵蚀下,极易引起隧道结构不同形式的病害,若不及时地进行有针对性的治理,必将对隧道结构及运营安全带来严重威胁。本文通过对病害的检测,判析隧道结构缺陷及病害对隧道结构稳定性的影响,并对病害产生的原因进行分析;针对不同类型的病害,提出有针对性的治理及修复措施,并严格科学施工,取得了较好的治理效果。本文研究可为水下盾构隧道的长期安全运营提供保障,同时,可为水下盾构隧道的病害治理提供依据。

琼州海峡跨海隧道关键技术研究

琼州海峡跨海通道是国家铁路网和高速公路网的重要组成部分,随着两岸经济社会快速发展,迫切需要建设一条固定式、全天候运营的跨海通道。通过收集海峡自然地理条件、工程水文地质条件、历次研究成果等资料,对公路、铁路隧道方案进行研究,建议公路与铁路隧道应独立设置,采用盾构法施工。琼州海峡建设条件复杂,隧道方案需要解决超大直径盾构、超高水压、超长距离掘进三大关键技术。近年来我国水下盾构隧道技术快速发展,三大关键技术已部分解决,但超高水压下盾构密封、刀具维护、水下对接、联络通道施工等工程挑战超过现有技术储备,后续需加强研究。

汕头海湾隧道超大直径泥水盾构针对性设计及不良地质施工技术

为应对海域环境土-岩-孤石复合地层超大直径泥水盾构施工存在的重难点及风险,以汕头海湾隧道为工程依托,对泥水盾构的刀盘刀具、冲刷系统、主驱动等进行针对性设计以提高设备适应性,并在孤石处理、刀具配置、掘进参数、施工管理等方面采取针对性施工方案。通过采取以上措施,实现了降低刀具损坏、控制管片上浮、提高施工效率的效果,保障盾构安全、快速通过了不良地质地层。

越海盾构工程孤石探测技术探索

为解决盾构隧道施工过程中孤石带来的风险,以台山核电站取水隧洞工程为例,介绍了孤石对盾构施工的危害及处理措施,从物探方法、探测设备、探测范围等多个方面介绍了探测技术,证明采用地震反射波CDP叠加技术进行孤石探测是可行的,并通过钻孔验证了物探成果的准确性。尤其对于1 m以上的孤石探测较为准确。

厦门轨道交通3号线复杂环境过海区间隧道设计关键技术

过海隧道一般规模大,场地环境复杂且工程经验缺乏,设计方案优劣直接关系到工程的成败。目前内地尚无建成的地铁过海区间隧道,对过海区间的设计标准和技术研究较少。文章以厦门轨道交通3号线过海区间为工程背景,采用地质分析、工程类比和综合比选的方法,对长大过海地铁区间的设计关键技术,包括工法选择、断面设计、防排水设计、海域复杂地质应对、耐久性设计、防灾通风及疏散等进行分析。提出结合不同区段地质情况采用盾构法和矿山法组合的工法;矿山法段防排水考虑超前注浆控制排水量,采用可维护排水系统;海域复杂地质段(包括风化深槽、富水砂层、硬岩及软硬不均地层、孤石发育等)采取针对性设计措施;隧道结构的耐久性设计与承载力极限设计并重对待,考虑预留补强空间;隧道防灾采用分段纵向通风排烟模式,设置岸边通风竖井和土建排烟风道。研究成果可为区间方案决策提供技术支持,并为类似工程实施提供借鉴。

跨海地铁隧道泥水平衡盾构复杂地层泥浆配制技术分析

厦门市轨道2号线海沧大道站-东渡路站跨海地铁隧道采用泥水平衡盾构机施工,盾构机刀盘直径7043mm,管片的长度1500mm。跨海区间穿越地层地质条件复杂,确定不同地层条件下合理的泥浆配方,解决泥浆成膜、携渣、泥水分离3个环节对泥浆的要求。

跨海地铁隧道泥水平衡盾构机选型探讨

结合厦门市轨道2号线海沧大道站—东渡路站跨海隧道区间的工程地质、水文地质条件以及工程施工过程中的重难点,探讨国内首条跨海地铁隧道的盾构机选型。

厦门轨道交通3号线跨海段盾构滚刀磨损预测

为有效控制海底隧道盾构刀具更换风险,提高盾构施工效率,针对厦门轨道交通3号线跨海段复杂地层,通过开展不同类型岩石的缩尺滚刀磨损试验和岩石磨蚀性试验,揭示滚刀材料磨损速率与岩石磨蚀性指标CAI值呈幂指数关系,建立通过测定拟建工程岩样CAI值预测工程刀具消耗的方法。利用建立的预测方法,对厦门轨道交通3号线中微风化花岗岩地层的滚刀批量换刀距离进行预测,得到该地层下边滚刀的批量换刀距离为50 m,正滚刀的批量换刀距离为215 m;并在此基础上给出滚刀更换位置与换刀工法建议,为该工程与类似工程施工提供参考。