Research progress and development trends of highway tunnels in China

The highway tunnel system in China has in recent years surpassed Europe, the United States, and other developed countries in terms of mileage, scale, complexity, and technical achievement. Much scientific research has been conducted, and the results have greatly facilitated the rapid development of China＇s highway tunnel building capacity. This article presents the historical development of highway tunneling in China, according to specific charac- teristics based on construction and operation. It provides a systematic analysis of the major achievements and chal- lenges with respect to construction techniques, operation, monitoring, repair, and maintenance. Together with future trends of highway tunneling in China, suggestions have been made for further research, and development prospects have been identified with the for a Chinese-style highway aim of laying the foundation tunnel construction method and technical architecture.

HSP超前探测技术在煤矿TBM掘进巷道中的应用研究

随着全断面掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)逐渐应用于煤矿岩巷掘进,对不良地质构造进行超前准确快速预测的需求日益迫切。通过对主动源地震波超前探测方法的特点和TBM破岩震源超前探测技术的适用性进行分析,结合煤矿巷道地质和生产条件,提出了适用于煤矿巷道TBM掘进的HSP超前探测方法。以河南平顶山首山一矿TBM掘进底板瓦斯治理巷道为工程背景,选用防爆硬件一体化设计的探测仪器在煤矿巷道中进行应用。构建了空间型观测方式对煤矿巷道近水平煤线进行探测,优化了双护盾TBM掘进巷道狭小空间检波器阵列式布置参数;基于时频分析、互相关干涉处理、反射与散射联合反演等方法处理原始信号并进行探测结果成像。研究表明:采用空间型观测方式可实现与巷道小角度斜交煤线的识别,设计震源与首检波器间距离为15 m时最优。通过时频分析提取有效信号,利用互相关干涉法获取虚拟震源道和反射特征曲线,并结合反射与散射联合反演成像得到探测区域地层反射能量分布图,能够较准确地推测得到围岩存在的不良地质构造。通过比较现场开挖揭露情况与探测结果发现两者吻合度较高,表明HSP超前探测方法可实现掘进工作面前方100 m范围内超前无损地质预测,有助于提高煤矿岩巷TBM掘进速度。

高铁海底隧道矿山-盾构对接段渗流应力耦合特征研究

矿山法与盾构法水下对接施工是海底隧道修建的关键技术难题,明确渗流-应力耦合特征是隧道对接段建设和运营安全的重要保障。采用有限元软件对现场对接施工方案进行三维数值模拟,基于数值模拟结果,分析了隧道不同施工区段的渗流特征、位移变形和应力变化规律,揭示了隧道矿山-盾构对接段施工对围岩扰动的渗流-应力耦合机制。结果表明:隧道开挖后,围岩中的孔隙水向隧道洞周及开挖面汇集并不断补给,导致孔隙水压力减小,并形成降水漏斗,隧道洞周渗流速度增加,在开挖阶段涌水量较大;受水力梯度影响,拱底处孔隙水压力最大,施工可通过设置排水措施,进行引排泄压;隧道断面开挖时,位移变形产生突变,受开挖面排水泄压影响,在隧道断面开挖前,拱底处产生竖向位移沉降;相较于盾构法,矿山法施工的扰动程度更大,在不同施工段落区段,采用矿山法施工的开挖断面主应力分布一致。研究可为海底隧道矿山法与盾构法水下对接工程安全性评价提供参考。

建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收关键技术研究

建筑物下方常规矿山法地铁隧道盾构接收无地面注浆加固及井点降水条件,为避免地表及建筑物变形过大且确保盾构接收无水条件,提出超前大管棚+两道端头墙+洞内回填砂浆+洞内潜埋井降水的盾构接收方案。以成都地铁5号线科园站—九兴大道站区间建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收工程为背景,运用有限元方法分析研究建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收地表及建筑物的沉降变形规律,并辅以现场实测手段验证。研究结果表明:基于洞内回填砂浆体及潜埋井降水的盾构接收方案地表沉降极值为3.81 mm,小于地表沉降控制值,且距矿山法隧道端头墙约35 m范围盾构掘进对地表沉降影响显著,施工期间应加强监控量测;盾构接收段正上方建筑物沉降极值为8.52 mm,亦小于建筑物沉降控制值,地表及建筑物沉降极值均位于盾构隧道轴线正上方,且现场实测值与计算值基本吻合,该洞内盾构接收技术方案合理可行且安全可靠。

基于移动激光扫描的地铁隧道渗漏水定位及快速检测方法

渗漏水是地铁隧道最主要的病害之一,也会导致其他结构病害,开展地铁隧道渗漏水病害检测方法研究具有重要意义。本文聚焦于地铁隧道渗漏水问题,提出了一种基于移动激光扫描点云数据的渗漏水定位及检测方法。首先,结合移动激光扫描检测方法,开展了隧道精确定位方法研究。然后,对YOLOv7模型进行了改进,引入了ConvNeXt网络和CBAM模块以使模型更好地捕获多尺度、多抽象级别的特征,增强对渗漏水关键特征的关注;使用GIoU Loss损失函数,使模型能够更好地处理不完整渗漏水框;预测时使用Soft-NMS加权平均的方法,保留更多的边界框,从而提高检测精度。结合在重庆地铁获取的激光扫描数据构建的盾构法和矿山法隧道渗漏水数据集,验证了本文方法的高效性和稳健性。消融试验表明,本文方法相较于基线模型在不同数据集上均取得了显著的性能提升,在盾构法数据集中,准确率P提升了8.1%,召回率R提升了4%;在矿山法数据集中,准确率P提升了8.6%,召回率R提升了6.8%。同时,与主流目标检测算法,如Faster RCNN(Swin)、Faster RCNN(ConvNeXt)、YOLOv8对比,本文方法在精度和速度方面都表现出优势。最后,本文展示了部分隧道渗漏水的定位与检测结果,以验证本文方法的实用性。

隧道段不同方法侧穿高架桥桩基的施工影响与控制措施研究

以成都市轨道交通17号线二期工程阳公桥站—龙爪堰站区间不同隧道段采用多种施工方法侧穿龙腾西路高架桥桩基础为工程背景,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对地铁隧道不同方案侧穿施工的地表沉降和桥墩位移进行分析。结果表明:矿山法隧道地表沉降及其邻近桥墩特别是邻近明挖法盾构吊出井的桥墩沉降均超出现场监测预警值,需要采取一定的加固措施保证道路和桥梁的正常运行。盾构法隧道侧穿段采用承台底部靠近隧道一侧桩周土体预注浆和管片背后二次深孔注浆相结合的加固方式,矿山法隧道侧穿段采用承台底部靠近隧道一侧桩周土体预注浆和拱顶大管棚与小导管注浆相结合的加固方式,桥墩沉降和地表沉降均小于现场监测预警值且加固效果显著。

近距离矿山法隧道施工既有地铁结构保护技术研究

暗挖隧道施工平行近接既有地铁隧道影响较大,如何保障平行近接既有结构安全是未来发展趋势。以广州地铁11号线中山八站工程施工为背景,通过数值模拟计算暗挖隧道平行施工对邻近既有5号线影响,进而提出了深孔隔离注浆控制运营轨道变形施工技术,形成了一种隧道全断面注浆限制排水量保护既有线施工技术及既有线保护综合处理措施技术。

浅谈城市矿山法隧道穿越圆砾土层加固技术

某城际铁路滨市区间隧道采用矿山法施工,较长地段穿越圆砾土层。为确保建构筑物的安全,采用地表高压旋喷加固,洞内超前周边加固注浆,洞内径向注浆及管棚套小导管的方式,对洞内外综合加固,起到了良好的止水效果。通过施工效果检验,洞内、地表沉降变形控制在允许范围以内,保证了隧道施工和周边建构筑的安全。

地铁车站盾构洞门改造为矿山法洞门方法研究

文章研究了一种既有地铁车站盾构洞门改造为矿山法洞门的设计与施工方法,并采用Autodesk Robot Structural Analysis Professional软件,建立三维有限元模型,模拟将车站端墙预留的盾构洞门改造为矿山法洞门后,对既有车站端墙产生的影响,同时将数值模拟结果与现场监测数据进行了比较,显示计算结果与实际情况较为吻合。

近距离下穿既有隧道的矿山法隧道支护方案选择

随着城市基础设施建设的不断推进,地下隧道建设已经成为重要的组成部分。然而,在地质条件复杂、既有隧道密集的城市环境下,隧道建设往往会遇到各种挑战,尤其是采用矿山法近距离下穿既有隧道更为困难。在这种建设中,设计技术方案、支护措施、施工方案等方面都需要考虑到。以贵阳某在建项目为例,从设计技术方案和施工要求入手,结合有限元分析和现场监测数据,探讨如何在泥岩地层条件下安全施工近距离下穿既有小净距隧道的问题,旨在为同类型工程提供参考和指导。

城轨交通工程区间BIM模型自动生成工程量清单的建模规则研究

该文探讨城际铁路和城市轨道交通工程区间BIM模型自动生成工程量清单的建模规则技术路线。首先,介绍数据收集与整合、BIM模型构建、参数化建模规则设计、智能化工程量清单生成、验证与修正及输出与应用等关键步骤。随后,讨论盾构法和矿山法区间断面模型创建演示的步骤及应用发展趋势。最后,强调编码规则在实施BIM模型自动生成工程量清单过程中的重要性。综合这些内容,该文提供一套全面的技术路线,为城际铁路和城市轨道交通工程的工程量清单自动生成提供有力的指导和支持。

TBM掘进煤矿巷道力学及变形分析

以保安采区8号煤南回风巷为研究对象,基于CVISC蠕变模型,对其TBM掘进过程进行分析,研究不同支护方式下巷道的位移及力学性能变化规律,并将其数值模拟结果与实际监测数据进行对比,以验证数值模拟结果的准确性。结果表明:采用锚索和锚杆对煤矿巷道进行支护能减小其隧道围岩的受力,其中,采用锚索+钢筋网的支护方式效果最优;各工况下的竖向应力均大于其水平应力,煤矿巷道的受力主要以竖向为主,最大应力均出现在围岩的顶部和底部,不同支护方式下围岩发生的位移具有一定的差异性,采用锚索+钢筋网的支护方式产生的位移量最小,煤巷道稳定性较高,未采取支护措施的围岩位移量最大,此时煤矿巷道的稳定性较差,易发生变形。

深埋矿山法隧道穿越岩层破碎带围岩稳定性研究

依托青岛地铁某区间深埋隧道穿越岩层破碎带工程,分析了隧道周围岩体变形机理,通过迈达斯有限元软件,对隧道开挖与支护过程中的围岩变形进行模拟分析,结合现场实际监测数据,对比分析得到:数值分析结果与实测数据相吻合,可以作为施工的依据;对于穿越岩层碎裂带的深埋隧道,拱顶及拱底是施工过程中围岩失稳的危险区域;采用本工程支护参数可以有效保证围岩-支护结构稳定性,为类似工程提供了工程经验。

基于声发射技术的煤矿巷道掘进机定位方法

声发射技术能够监测设备运行过程中产生的声波,通过分析这些声波的传播特性可以准确确定掘进机的位置。基于此,详细介绍声发射技术的基本原理,并通过实验分析该技术在煤矿巷道掘进机定位中的应用效果。实验结果表明,声发射技术不仅能够提供高精度的定位服务,而且能在煤矿巷道掘进过程中实时更新位置信息,有效提升掘进作业的安全性和效率。

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术应用

煤炭作为重要的能源资源,其开采业面临的技术挑战和安全问题日益增多。尤其在深部矿山开采中,科学的巷道设计、先进的掘进技术及有效的支护措施能够保障矿井的长期稳定性。探讨了煤炭采矿工程中巷道掘进的结构设计、掘进流程控制、瓦斯排放管理及通风防尘措施,深入分析了混凝土支护、锚杆支护、预留煤柱支护和刚性支架支护技术的具体应用。

双线隧道矿山法施工引起地表沉降及建筑物变形规律研究

以福州某分离式双线矿山法隧道施工为背景,利用数值模拟建立隧道下穿建筑物模型,研究施工过程中地表沉降特征,及隧道以不同角度穿越建筑物施工后建筑物的扭曲变形。研究结果表明:在监测断面处地,表沉降有较大增幅;建筑物影响范围内的地表沉降值,比无建筑物时相同隧道埋深工况下的地表沉降值大而陡;建筑物与隧道开挖轴线夹角为30°时的最大地表沉降值,明显大于其它角度的沉降值;建筑物与隧道开挖轴线夹角越大,建筑物扭曲变形越大,对建筑物造成破坏也越大。

基于矿山法的地铁隧道开挖及支护施工技术

为探究基于矿山法的地铁隧道开挖及支护施工技术,以深圳市某地铁轨道交通为工程背景,在工程概况分析基础上,提出了矿山法总体施工方案,并对该地铁隧道施工过程中的重难点进行梳理和分析,结合地质地形条件和总体施工方案,提出有针对性的应对控制措施,对矿山法隧道开挖以及开挖过程中的支护进行了详细研究。

复频电导率探水在煤矿超前预报的试验研究

煤矿中的孔隙、裂隙、断层、破碎带、老空区和承压含水层等岩体含水构造,往往会引发突发状况,对煤矿人员人身安全和开采进度构成威胁。但传统探水技术-瞬变电磁法在掘锚一体机或掘进机的工况下使用受限。针对此类难题,以郭家湾煤矿某些巷道为工程背景,采用复频电导率法对掘进巷道进行超前探测,通过对探水仪器进行防爆隔爆改进,将其整合到掘锚一体机或掘进机上,并简述了复频电导率法的原理、施工方法及成果解释原则。研究结果表明,复频电导率法应用效果良好,探测结果得到开挖验证,为煤矿掘进巷道超前探测提供了一种新的物探手段,在保障煤矿的施工安全和开采进度方面,发挥了重要作用。

公路隧道衬砌加固计算分析

介绍矿山法施工的石匣公路隧道病害情况及治理方案;采用荷载结构法对原设计、治理前和治理后衬砌结构的安全性进行了检算;基于软件平台2D-σ对治理前、后隧道围岩稳定性和衬砌结构受力状态进行了弹塑性有限元分析;计算结果表明隧道病害治理方案是可行的,可应用到相似病害隧道加固治理工程中.

盾构-矿山法隧道并行施工的相互扰动分析

盾构隧道和矿山法隧道的施工,对围岩扰动的形式和程度不同;并行近接情况下,对彼此的扰动也将不同。以南宁轨道交通地铁1号线百佛区间的盾构-矿山法隧道小净距并行施工为研究对象,根据实际施工进度情况建立监测分析系统,分析了盾构-矿山法施工在竖直和水平方向位移的相互扰动。盾构法隧道后行,盾构的挤推作用,导致先行矿山法隧道拱顶上升、净空收缩;盾构弱化围岩和盾构沉降影响区的作用,导致先行矿山法隧道拱顶下沉、净空扩容。矿山法隧道后行,矿山法隧道侧向卸荷作用,导致先行盾构隧道管片产生管片隆起和净空扩容。研究成果揭示了小净距并行施工时,盾构隧道-矿山法隧道相互间的扰动规律;可以为类似小净距并行隧道施工顺序的选择,及相应辅助施工措施的采用,提供技术支撑。