小转弯曲线隧道TBM选型与掘进姿态调控方法

小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟,确定传统类型TBM能适应的最小转弯半径。然后,对双盾敞开式TBM的推进系统和导向系统进行针对性设计,通过分析双盾敞开式TBM推进系统结构和实际施工,提出转弯时双盾敞开式TBM推进油缸内外侧行程差值的理论计算方法和施工过程中的姿态调控方法。最后,得出如下结论:1)当隧道转弯半径小于200 m时,敞开式TBM适应难度较大,需要采用双盾敞开式TBM;2)结合抚宁抽水蓄能电站项目实际施工情况,提出的双盾敞开式TBM的理论计算方法和姿态调控方法确保了转弯段隧道的轴线偏差在要求范围内。

天山胜利隧道敞开式TBM钢管片支护作用效果研究

针对TBM穿越断层破碎带地层洞壁围岩松动掉块严重的问题,依托乌尉天山胜利隧道,采用数值模拟的方法,通过对比研究传统支护方式与新型钢管片支护方式下围岩变形和围岩塑性区情况,研究钢管片支护的作用效果;同时,为说明不同支护的适用条件,采用现场调研方法开展不同支护方式下施工效率和经济性对比分析。结果表明:1)断层破碎带地层中,当围岩出露护盾后,变形量与塑性区范围增大,围岩破坏程度加剧,以锚杆和钢拱架为主的传统支护方式无法较好地控制围岩变形和塑性区发展。2)断层破碎带地层中,钢管片支护较传统支护的围岩累计沉降值降低53%,围岩变形收敛快,能更好地控制围岩变形和发展。3)钢管片支护较传统支护的围岩塑性区范围小,其中边墙的最终塑性区缩小44%,且钢管片支护可实现早封闭、及时支护,塑性区均匀,更有利于围岩的稳定。4)一般地层中,传统支护方式的经济性和效率更佳;断层破碎带地层中,钢管片支护方式可提供安全作业空间,减小钢拱架+喷锚支护作业量,较传统支护经济性和施工效率更佳。

敞开式TBM隧洞围岩参数与主机振动相关性分析

为解决TBM掘进掌子面围岩参数感知难的问题,依托西北地区某供水工程,通过建立TBM主机振动监测系统,分析各类围岩条件下的主机振动信号。基于Savitzky-Golay算法对频谱曲线进行平滑处理,过滤掉TBM自振的影响后,统计分析各类围岩条件下振动峰值、平均极值、平均幅值和有效值的分布规律,采用8种数学模型建立振动特征参数与岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数之间的映射关系。研究结果表明:1)TBM主机自振频率在40 Hz左右;2)4项振动特征参数的均值都随围岩类别变差而减小,同时随岩石单轴抗压强度和岩体完整性系数增加呈线性增长趋势;3)围岩参数与主机振动特征参数映射关系的建立,可为基于主机振动的围岩感知技术研究提供参考。

滇中引水工程现浇仰拱全工序施工装备设计与应用

为实现敞开式TBM掘进与现浇仰拱同步施工,提升现浇仰拱衬砌质量,缩短工程工期,结合长大敞开式TBM水工隧洞现浇仰拱施工边界条件,研制大跨径现浇仰拱全工序施工装备。从功能要求、主桥、支腿、前后爬坡轨、行走系统、仰拱衬砌等方面对现浇仰拱全工序施工装备开展详细设计,提出将主桥行车路面抬高,在主桥下部设置11个长度12 m功能作业区的创新思路,并在现场进行充分验证。工程实践表明:1)全工序现浇仰拱装备主桥支撑系统、行走驱动系统、模板浇筑系统使用效果初步达到设计预期;2)全工序现浇仰拱装备组装效率高、整体移动便捷、与现场施工工序契合度高、人员作业空间大,劳动强度低,施工进度最高可达到240 m/月,有效提升了TBM施工现浇仰拱技术的发展水平;3)全工序施工装备作为水工隧洞全新的工装,开创了新的施工工艺。但是该装备使本来狭窄的隧道显得更为拥挤,掘进施工交通流量受限,导致浇筑混凝土、钢筋、轨排的运输与TBM掘进物料运输之间的矛盾逐步显现,保障施工通道和TBM掘进有效进度匹配性的问题有待进一步研究。

钻孔灌注桩在铁路特大桥梁施工中的应用

钻孔灌注桩凭借其高度的灵活性、地基承载力大、施工环保型以及质量可控制被广泛应用到特大桥梁的施工。对钻孔灌注桩施工技术在铁路特大桥梁建设中的应用进行了探讨,旨在为施工单位应用钻孔灌注桩技术时借鉴,进而提升其对该项技术的掌握与应用,为特大桥梁的施工质量提供有效的技术保障。

优化钻孔灌注桩基础的实例分析

文章介绍了商合杭铁路工程杨家湾特大桥19#~22#墩的地质情况和原基础方案,通过采用动力触探试验获得更精确的地质参数,同时采用FLAC 3D软件模拟分析了明挖基础与桩基础受力与沉降差异,并结合实际例进行验证了优化基础形式的可行性。研究结果表明:在满足设计要求前提下,将桩基础优化为明挖基础,能降低施工难度,加快施工速度,降低工程造价,获得良好的经济效益,为今后类似的桥梁工程施工提供参考依据。

机械掘进悬吊拼装竖井施工(SAM)工法中的防水施工技术研究

悬吊拼装式竖井自动掘进施工中,防水施工是关键技术之一,其施工质量将影响施工过程的安全及竖井质量。基于此,文章结合实际施工案例,对悬吊拼装式竖井施工过程中的防水施工技术进行了总结,针对不同施工环节及部位提供了针对性的防水措施,对后续竖井的施工具有重要指导意义。

大口径毛细管气相色谱检查药物中残留溶剂的方法研究

以药物合成中常用的 16种有机溶剂为研究对象 ,建立了用大口径毛细管柱检查残留有机溶剂的气相色谱法 ,并考察了不同极性的色谱柱及不同提取溶剂对分离与检测的影响。实验表明 ,根据原料药合成中可能存在的残留溶剂 ,选用适当的提取溶剂 ,采用大口径毛细管气相色谱法检查 ,可获得较满意的结果。

武汉青山长江公路大桥桥塔基础设计

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的钢箱及钢箱结合梁斜拉桥,桥塔为A形混凝土塔,桥塔基础地质结构复杂,工程设计难度大。从基础结构受力、经济性以及施工方便性等方面,对沉井基础方案和钻孔桩基础(Φ2.2m、Φ2.5m、Φ2.8m3种桩径)进行比选,沉井基础采用分离式沉井,施工难度大且造价偏高;钻孔桩基础施工工期短且施工工艺相对成熟,3种桩径方案中Φ2.5m钻孔桩经济性最优、受力性能较好,最终推荐Φ2.5m钻孔桩基础方案。桥塔基础塔座高3m,承台厚6m,采用2个独立群桩基础(单个塔柱下布置30Φ2.5m钻孔桩,按摩擦桩设计,19号、20号桥塔桩长分别为92m、84m),基础之间采用空心系梁连接成整体式哑铃形结构。

苯乙烯型大孔吸附树脂预处理的质量评价方法研究

目的 :建立大口径毛细管柱气相色谱对苯乙烯型大孔吸附树脂预处理方法及合格标准进行控制的方法。方法 :用大口径毛细管柱气相色谱检测自制模型树脂预处理过程中无水乙醇洗脱液的残留溶剂 (二甲苯、二乙苯、苯乙烯、二乙烯苯、正癸烷 )含量 ,以检测不到残留溶剂为预处理合格指标。将此方法与文献介绍方法对比。结果 :自制模型树脂用大口径毛细管柱气相色谱控制预处理方法及合格标准需要用无水乙醇洗树脂柱 11次 ,用“加数倍水于过柱乙醇溶液中不显浑浊”控制需要洗柱 3次 ,用“至 2 0 0～ 4 0 0nm无紫外吸收峰”控制需要洗柱 2 0次以上。结论 :用大口径毛细管柱气相色谱对苯乙烯型大孔吸附树脂预处理方法及合格标准进行控制切实可行。

中原油田浅井泥浆技术的研究与应用

针对中原油田的地层情况和浅井井身结构特点，提出了一套适合中原油田浅井钻井的泥浆工艺技术。本文介绍了该泥浆的组成、维护处理方法及现场应用情况。采用膨润土－水解聚丙烯腈盐泥浆体系并配合随钻堵漏技术，在少下技术套管的条件下。

锦屏二级水电站长引水隧洞高地应力下开敞式硬岩隧道掘进机安全快速掘进技术研究

对开敞式硬岩掘进机在锦屏二级引水隧洞群中的应用经验进行总结和梳理,首先针对锦屏二级水电站高地应力下开敞式硬岩隧道掘进机(TBM)设备选型及掘进参数的优化进行研究,合理确定设备结构及掘进参数;采用BEAM,TSP,地质雷达等手段综合开展掌子面前方超前地质预报,取得良好的预报效果,并制定相应的预处理措施。首次在国内水电工程中开展微震监测系统试验及应用,进行高地应力下岩爆风险预测预警研究,较为准确地预测了岩爆发生的大致范围,并开展一系列防岩爆支护措施的试验研究工作,取得较好的效果,有效降低岩爆风险和危害。最后,对如何实现TBM安全快速掘进进行综合分析研究,对今后开敞式TBM的选型和使用提供参考意见。

敞开式TBM施工隧道掘进段空气温度计算方法

以敞开式隧道掘进机(TBM)施工隧道为研究对象,基于热力学原理,分析掘进段热害影响因素,建立敞开式TBM掘进段空气温度的计算模型,对不同围岩级别、不同岩温下掘进段内空气温度进行计算研究。结果表明:自掘进开始,TBM掘进段内空气温度迅速升高,在掘进20min时升高至接近最大值并保持基本稳定,停机后空气温度迅速下降;掘进段空气温度随围岩温度的升高和围岩级别的提高显著上升;通风对掘进段内空气有明显的降温效果;围岩温度为18℃,Ⅱ级围岩无通风时掘进段空气温度为39.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至27.9℃,通风控制空气温度低于28℃规范限值;围岩级别Ⅱ级,60℃岩温无通风时掘进段空气温度为81.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至46.9℃,但空气温度仍然较高,可采用在正常施工通风基础上增加洞内局部降温措施。

高原铁路Z隧道复杂地质TBM施工关键技术探讨

为提高全长30.028 km某高原铁路隧道(Z隧道)出口段复杂地质条件下TBM施工效率和安全性,在分析隧道复杂地质及其对TBM施工危害的基础上,结合国内外TBM法隧道复杂地质施工经验,首次采用选项对比表形式综述复杂地质TBM施工关键技术,针对每项技术可适用的地质条件,以优选、可选、不适用3个选项予以标注,更便于对比分析和选用;进而针对该隧道复杂地质,提出如下6项关键技术,以解决断层破碎带、岩爆、软岩大变形情况下TBM顺利施工问题。1)前置式超前造孔技术可施作超前锚杆、超前注浆、超前小导管、超前管棚,可用于破碎围岩加固、强—极强岩爆预防;2)在微振监测等岩爆预报手段的支持下,以超前钻机或锚杆钻机造孔,控制爆破超前释放应力可弱化岩爆等级与危害;3)有别于喷射混凝土,便捷应急喷浆以高分子材料替代混凝土,喷射机械手安装于钢拱架安装器齿圈实现机械化施工,操作便捷、安全性高;4)钢管片对于严重破碎地质具有很好的支护效果,并且可利用辅助推进油缸实现TBM持续缓速施工,避免长时间停机;5)径向锚索与钢拱架、钢管片等形成联合支护体系,用于控制软岩大变形;6)预留扩挖刀大尺度扩挖技术在大变形洞段可以实现更大扩挖量,预防TBM卡盾。上述技术,大多为新研发或者是新思路,实际应用效果有待于在施工实践中不断总结和完善。

智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

筛管液压丢手装置的研制与应用

长北气田采用双分支水平井技术配合裸眼完井进行天然气开发,为预防钻遇泥岩层和煤层坍塌的问题,在水平裸眼段内下入预钻孔筛管以支撑井壁。由于井眼环境复杂,长北气田的水平井作业存在着长筛管下入困难、短筛管重量轻不易顺利丢手、常规丢手工具遇阻时无法旋转解阻、常规球座施工后需另外下钻钻除等技术难题。研制了筛管液压丢手装置,该装置具备旋转功能,允许筛管串在下入过程中采取旋转的方式通过阻点;具有两种丢手方式,既可通过液压方式丢手,也可通过机械方式丢手;设计了可提出式球座机构,在施工后可随着送入工具整体提出,无需下钻钻除。该筛管液压丢手装置通过了一系列地面性能实验,并在长北气田CB23-2井和CB23-3井两口水平分支井进行了应用,完成了4趟筛管下入作业,成功解决了现场难题。

高温深层碳酸盐岩水平井井筒准备技术研究

高温深层碳酸盐岩水平井具有储层埋藏深、裸眼段长、非均值性强、温度高,易喷易漏和高含硫化氢等特点,在目的层钻井过程中,易形成"大肚子"、"大狗腿度"和缩径等井眼复杂情况,给分段完井工具的下入提出巨大挑战。为使分段完井工具顺利下入,需要在井筒准备阶段模拟分段完井工具管串刚度进行井筒准备。从旋转地质导向技术、钻井液配套技术以及"西瓜皮"扶正器通井技术三方面详细介绍了水平井井筒准备技术。经过持续研究与实践,成功应用39井次,大幅缩减了井筒准备时间,创造了较好经济效益。

重庆轨道交通6号线敞开式全断面岩石掘进机施工过站方案研究

介绍重庆轨道交通6号线一期工程敞开式全断面岩石掘进机(TBM)试验段的工程情况。结合敞开式TBM的机型特点和总工期要求,综合考虑TBM施工段所经过的区间及车站施工的具体情况,提出了敞开式TBM在城市轨道交通工程施工中掘进过站、步进过站以及步进通过车站中板的过站方案,保证TBM在站内能不停机、不等侍、快速施工、顺利过站,成功解决了敞开式TBM在轨道交通施工中的过站难题,为敞开式TBM逐渐大规模应用于重庆及其它城市轨道交通工程建设提供了技术支撑。

大型浮顶油罐罐壁的开孔与补强

介绍了10万m3及以上容量浮顶油罐开孔及补强情况,就目前JB/T 4736—2002《补强圈》和GB 150—1998《钢制压力容器》中对补强的限制以及SH 3046—1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》和GB 50341—2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》中对补强的要求进行了分析。通过仿真对10万m3、12.5万m3、15万m3这3种规格油罐开400～1 200mm孔进行了仿真计算,并给出了油罐开600～1 200mm孔时有、无补强圈的应力分布情况以及开孔补强的具体做法和建议。

西堠门公铁两用大桥5号桥塔基础方案比选

西堠门公铁两用大桥为主跨1 488m的斜拉-悬索协作体系桥。5号桥塔基础水深最深约60m,墩位处海床面高程为-60^-45m;300年一遇最大流速为3.47m/s;100年一遇最大浪高为7.80m;地基为岩石地基,基本无覆盖层。针对5号桥塔基础水深、波流及地质条件,提出了大直径钻孔桩基础(36Φ5.0m、24Φ5.8m、18Φ6.3m3种)、设置沉箱基础、设置沉井基础及超大直径管柱+钻孔桩组合基础等方案,从结构构造、受力特性、施工方案及经济性等方面对4种基础方案进行综合比选,推荐采用施工工艺较成熟、风险相比更小、经济性更好的18Φ6.3m大直径钻孔桩基础方案。