不同基坑开挖卸荷方案对既有地铁隧道结构的影响研究

随着城市建设不断推进,地下工程进入快速发展时期,基坑工程对下方既有结构的影响不可忽略。基于此,文章以某换乘地铁站项目上方基坑开挖为例,通过FLAC3D数值模拟软件,分析既有隧道结构上方基坑在一次性开挖、分区开挖、跳挖方案下隧道洞顶结构的变形状态。分析结果表明,无论是否考虑反压作用,3种方案下洞顶结构竖向最大变形排序均为:一次性开挖方案>分区开挖方案>跳挖方案,跳挖方案相较于一次性开挖方案和分区开挖方案隧道洞顶最大位移分别减少了48.6%、38.3%,可有效降低基坑开挖变形量。相关研究可为此类工程施工方案选择提供参考和借鉴。

公路隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响研究

在贵州省高速公路某隧道进行爆破开挖时,采用现场监测的方法研究隧道爆破振动对洞口区域建筑物的影响。依据测点布设原则,选取爆破振动影响区域具有代表性的4栋区域建筑物开展监测,根据第一次监测结果,结合现场的实际情况,确定区域建筑物的爆破振动安全允许标准为2.0 cm/s,以此推算爆破作业最大段装药量的限定范围为12.3~13.2 kg,据此将最大段装药量调整为13.0 kg。调整爆破方案后的监测结果表明:4个测点的峰值振速均小于2.0 cm/s,结合调整爆破方案前和调整爆破方案后的现场调研情况,验证选定的区域建筑物振动控制标准和最大段装药量取值的建议是合理可行的。

基于Pathfinder的地铁盾构隧道疏散平台优化研究

为探究地铁盾构隧道疏散平台应对火灾、水灾以及列车区间故障等不同场景人员疏散的合理方案,以疏散地铁6辆B型车定员1460人为目标,建立Pathfinder疏散仿真模型开展研究。先对4种不同疏散平台布置方案的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究;再以最优的“四向通行”方案为例,对7种疏散平台宽度的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究。研究结果表明:1)车厢内人员撤离分为快速撤离、缓慢撤离和人员清空3个不同特征阶段。从车厢撤离乘客是脱困最重要的环节,时间占整个疏散时间的比例大,需做好乘客撤离车厢的组织引导工作。2)在联络通道处采用“四向通行”结构,可实现疏散平台与道床连通且不中断疏散平台的最优方案。该方案可实现利用道床面在烟气底层疏散以应对火灾工况、疏散平台纵向连通并在高处疏散以应对水灾工况的双重功能。3)疏散平台宽度增加会大幅缩短乘客撤离车厢的时间,对最快疏散的时间影响小,宽度未加宽到1100 mm时对疏散时间无显著影响。4)需做好在联络通道、道床、人防门、防淹门、道岔区疏散平台的顺畅性设计。

基于改进灰靶的山区隧道施工场地布置方案优选

为提高山区隧道施工场地布置方案决策的准确性,以牛栾村隧道六种施工场地布置方案为例,提出了基于改进灰靶的方案优选模型。首先,通过分析场地布置方案影响因素,构建了以方案可行性、方案经济性、环境影响和社会效益影响为核心的评价指标体系;其次,采用云模型将定性指标定量描述,并运用CRITIC(criteria importance though intercriteria correlation)确定指标权重;最后以灰色关联差异信息值为基础,结合欧几里得理论计算修正的加权靶心距,通过对比靶心距实现方案优选,并采用单因素轮换法(one-at-a-time,OAT)进行了指标敏感性分析。结果表明:最优方案的加权靶心距为0.610,评选出的方案与实际一致,并分析出“地形地貌改变”为对方案评选影响最大的指标。可见,该方法呈现了各方案的优劣,使山区隧道施工场地布置方案评选更科学、合理。

空气净化技术在超长水下公路隧道通风中的应用研究

空气净化技术是解决公路隧道机动车废气污染的一种重要手段,但目前国内相关应用案例和研究成果较少,无法指导超长水下公路隧道通风设计。本文结合国内某超长水下公路隧道案例,提出了3种可行的净化通风方案;并通过理论计算得到了不同交通工况下隧道内典型污染物沿隧道长度的浓度分布情况,分析了不同净化通风方案的污染物控制效果。通过经济性、环保性、可实施性等多方面比选,确定了适合应用在超长水下公路隧道的空气净化通风方案。

广州城市快捷路二期过江通道总体设计

广州城市快捷路二期是广州中心城区内外环之间的辅助环形连续交通道路,同时也是白鹅潭地区“三环七射”道路骨架系统的三环之一,过江通道两岸具有接线路网复杂、沿线城中村及建设地块密集等特点,总体设计难度大。详述了过江通道建设的意义,综合考虑总体规划、城中村改造计划、征地拆迁、环境效应和江中通航要求等因素,先进行线位比选,然后进行过江桥隧方案比选,最后通过隧道工法比选,对过江通道总体设计做了细致的分析比对,最终选取了过江沉管隧道作为实施方案。该项目对缓解城市交通压力和加速项目沿线经济快速发展具有重要意义,同时也为沉管隧道建设进一步积累经验。

瓦斯隧道施工通风风机选型及经济研究

为准确掌握隧道施工通风造价投资情况,保证隧道施工过程成本的有效管控,依托某隧道现场施工,计算分析了两种隧道在不同海拔下的需风量、管路阻力及风机配置情况,并根据不同隧道风机配置的不同引起的铁路工程定额基价的不同,详细阐述了通风成本造价投资的差异,得出了以下结论:1)不同隧道间风机供风量差异较大,风机功率相差约20%,因此在现场施工过程中应根据实际情况计算风机输入功率并合理配置风机;2)风机功率差与每昼夜通风时间差导致通风机械台班单价以及台班数量存在差异,瓦斯工区较非瓦斯工区增加82.18万元。3)随着海拔的升高,风机供风量增幅较为显著,两种隧道的通风费用增幅分别为78.4%和89.1%,均有较大增幅,因此高原地区隧道施工时还需更为严格地控制通风成本。

盾构穿越软土地层预加固数值模拟与变形控制

依托佛山地铁3号线创驹区间盾构隧道工程,采用数值模拟得到不同加固方式下的地表沉降和隧道变形,研究了盾构穿越全断面软土地层时的变形规律,提出一套盾构安全穿越加固建议,并结合现场实测,验证了模拟结果的正确性。研究表明:盾构在全断面软土地层中推进时,地表沉降、隧道拱顶沉降和水平收敛值均不断增大,且主要发生在盾构通过时及盾尾管片脱出后,同时该段也是预加固的主要作用范围;先行隧道对地表沉降影响大于后行隧道;盾构穿越未加固土层时地表沉降、隧道拱顶沉降、水平收敛最大值分别为27.7 mm、13.78 mm、10.57 mm,采用超前预注浆加固时各变形分别为未加固的57.0%、69.1%、61.0%,采用三轴搅拌桩预加固时各变形分别为未加固的32.1%、50.2%、43.0%,预加固可有效控制变形,且三轴搅拌桩变形控制优于超前预注浆加固。当盾构区间地面环境复杂,不具备地面加固条件时,建议采用超前预注浆加固控制地表沉降量及隧道变形。

并行双洞公路隧道平导巷道式通风方案优化研究

依托四川省凉山彝族自治州大凉山1号隧道,采用流体力学Fluent软件对平导巷道式通风方案进行数值模拟和流场研究,并对原方案进行优化和验证。研究结果表明:原方案存在污浊风循环现象,提出了在人行横通道上设置风门或射流风机,或在平导内更改风门的位置或增设射流风机群等优化方案;通过对优化方案进行数值模拟发现,平导增设射流风机群能解决污浊风循环问题,且建议采用SSF-6.3射流风机;并对平导增设射流风机群方案进行了验证,隧道内CO最大含量低于0.0024%,CH4最大含量低于0.25%,均满足施工通风要求。相关研究结论可为类似隧道通风方案优化提供参考。

复杂地质条件下小净距浅埋深隧道施工方案分析

隧道工程由于其施工的难度及复杂性,往往是整个建设工程中的重难点部分,尤其是复杂地质条件下的小净距浅埋深隧道,其施工方案的好坏直接关系到隧道施工的安全与质量。本文将已完工的兴汕高速大旗山隧道作为案例分析,全面介绍了该类隧道施工方案以及技术特点,为今后类似隧道的施工提供指导。

盾构影响下桥基加固方案的数值模拟与实测验证分析

盾构下穿桥梁要同时满足隧道围岩稳定及上部桥梁结构正常运营的双高要求,开展相应保护与加固措施是工程建设核心技术之一。结合某市地铁2号线盾构下穿立交桥梁工程实例,综合考虑水文地质特征、桥梁结构健康状态及盾构法施工隧道围岩变形特性,提出降低施工风险的桥梁加固措施,并从施工难点及桥梁损伤角度对比分析两种加固措施的可操作性。根据数值模型与实测数据等分析结果表明:相比“支座换托”加固措施而言,“型钢支撑”易于施工操作加固效果较好,且对桥梁结构无损。工程中采用后围岩整体变形较小,地表及桥基最大沉降在5mm以内。

基于正交试验的盾构掘进江底变形分析与施工方案优化

盾构隧道的施工易引发开挖面上层土体松动塌陷,造成邻近建筑物沉降破坏。针对盾构隧道施工地层变形的问题,依托南京建宁西路过江通道工程,建立有限元模型模拟盾构隧道开挖过程,探究盾构掘进对河床沉降、深层土体水平及竖向位移等影响。以河床表面最大沉降、沉降影响范围、拱顶竖向位移、隧底隆起为指标,支护应力比、埋径比、盾尾注浆压力、泥浆相对密度等为影响因素安排L16(45)正交试验,分析各个影响因素的显著性及主次顺序,结果表明支护应力比和泥浆相对密度对各项指标影响程度较小,可采取最经济水平。由此得到最优水平组合为A_(4)B_(1)C_(4)D_(3)和A_(4)B_(2)C_(4)D_(3),并设计优化追加试验,追加试验方案1减小了埋径比,增加了盾尾注浆压力,结果表明其对地层变形的控制效果更好,为优选方案。

基于三维场景隧道洞口方案设计系统研发与应用

针对铁路隧道洞口工程变化多、工程数量计算复杂以及传统二维设计方式不直观等问题,研发了一种基于三维场景开发的洞口方案设计系统。该系统以隧道设计数据为核心,搭建隧道参数化构件库,交互式设计隧道边仰坡、洞门结构、防护结构等,快速实现隧道洞口方案设计,还可以统计工程量。通过人工智能手段还可以快速识别隧道洞口偏压。经过工程应用验证,该系统技术方案可行,能明显提高隧道洞口方案设计的工作效率和质量。

测量网形对特长隧道贯通误差的影响

控制测量精度直接影响隧道工程建设质量,是决定隧道工程能否精确贯通的关键因素。控制测量精度受多种因素影响,其中测量网形则是其精度影响的关键因素之一。以某特长铁路隧道工程为例,根据现阶段隧道工程测量技术与经验,分别设计若干种洞内、外控制测量网形方案,采用数据模拟的方法,分别计算各方案的隧道横向贯通误差影响值,结合实际工作量与隧道工程贯通限差要求,分析各控制网在特长隧道工程控制测量中的应用情况,为特长隧道控制测量工作的开展提供参考。

高速铁路长短隧道方案比选

铁路设计在确定线路走向及工点设计时要考虑众多因素。选取襄荆(襄阳—荆门)高速铁路通过高陡边坡危岩落石典型段落,从线路方案、工程地质、投资概算、环保水保等七个方面对深路堑结合短隧道、长隧道两种方案进行比选,得出在风险可控条件下长隧道方案更优。采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),得到线路、路基、桥梁、隧道、地质、投资概算及环保水保7个评价指标的权重,并通过评价指标判断矩阵得出长隧道方案综合得分高于短隧道方案,与工程比选结果一致。

煤矿巷道快速掘进支护方案优化路径研究

主要研究了煤矿巷道快速掘进支护方案的优化路径。通过介绍煤矿巷道快速掘进工程概况和评估原支护方案,建立了相应的数学模型。在快速掘进工作面支护方案优化方面,重点优化了支护参数和施工工艺,并通过稳定性分析和支护效果分析,评估了优化方案的效果。研究结果表明,通过优化支护参数和施工工艺,可以提高巷道的稳定性和安全性,实现巷道的快速掘进。研究为煤矿巷道快速掘进支护方案的优化提供了一条可行的路径,通过科学的支护设计和施工工艺优化,煤矿巷道的快速掘进将更加高效和安全。

京西山岭隧道爆破开挖方案比选

国道109高速十工区清水1号山岭隧道进口开挖爆破掘进1700 m,由于工期紧、任务重、要求高,项目部根据相关规程,对多方案进行比较选用最适应的方案,计划采用劈裂棒非爆开挖方案、二氧化碳爆破方案、山岭隧道光面爆破方案等比选,推动施工进展,确保如期履约。经现场实际试验爆破,劈裂棒非爆开挖和二氧化碳爆破,从安全、进度、环保、经济成本方面均不能满足山岭隧道掘进开挖需求。

代建管理下隧道施工方案协商决策研究

研究目的:地方铁路代建管理模式下,隧道施工方案的选择不仅受众多客观因素的影响,还受到不同利益关联主体主观偏好的影响,是个复杂的博弈问题。本研究拟建立一个隧道施工方案协商决策模型,解决复杂建设管理模式下隧道施工方案的选择难题。研究结论:(1)隧道施工方案选择需综合考虑工程投资、建设工期、工程实施难度及风险、工程推进及协调难度等客观因素;(2)代建管理模式下隧道施工方案的选择需要综合考虑并平衡业主单位、代建单位、咨询单位等主体的利益诉求;(3)通过引入群组风险决策理论,模拟利益关联主体间对冲突意见的协商博弈过程,建立了基于协商理论的螺旋推进的决策模型;(4)通过案例论证,螺旋推进决策模型能够弥补目前隧道施工方案决策中的不完善之处,有效模拟地方代建模式下的实际决策过程;(5)本文研究可为PPP、EPC等复杂建设管理模式下的方案决策研究提供一定的理论参考。

复杂地层长距离盾构隧道施工关键技术优化

针对复杂地层长距离越江管廊隧道盾构密封难度大、刀盘刀具磨损严重、燃爆事故风险高和人工巡视检修困难等风险和难题进行系统分析,通过增强主轴承密封、改善盾尾密封、优化管片接缝密封,增设耐磨合金和优化刀具形状,采用克泥效工法、加强生物成因气体监测和改造电气类设备,以及研发无人自动系统巡检长距离越江管廊隧道等综合技术措施用于实际工程中。结果表明:通过采取合理的技术措施,提升了盾构隧道整体密封性能,延长了刀盘刀具使用寿命,阻隔了富含生物成因气体进入盾构隧道,确保了隧道安全高效施工和运维安全。通过采用上述施工和运维技术优化方案,越江管廊隧道掘进速度显著提升,施工和运维期间未发生安全事故。

邻近水库软弱围岩小净距隧道开挖方案优化研究

以义东高速公路防军隧道为依托,对邻近水库软弱围岩小净距隧道开挖方案进行优化比选。运用有限元软件Midas·GTS·NX建立开挖方案优化前后2种方案的隧道模型,结合数值模拟结果和现场监测数据对隧道围岩应力、位移和塑性区分布进行分析对比。研究结果表明:从力学角度出发,2种方案对围岩稳定性的控制效果相差不大。围岩条件较好时,留核心土法开挖对保证施工安全、降低施工成本、缩短工期均能起到较好效果。综合考虑施工地质条件及工法特点,采用变更后的留核心土法更加符合工程实际。