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”。

钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术研究

为适应我国隧道建设机械化、智能化、无人化发展趋势,围绕钻爆法机械化施工隧道,提出以凿岩台车破岩振动为震源的钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术。针对凿岩台车多震源连续激发带来的地震数据波场混叠、有效信息难以识别问题开展相关研究,提出VMD-SVD-RobustICA三臂混合先导信号分离方法与脉冲反褶积-小波域互相关地震记录重构方法,可实现三臂混合先导信号的分离与有效反射信号的提取。工程实践证明,利用凿岩台车搭载式无线高精度探测装备,该技术可初步实现“边钻边探”,降低预报环节对钻爆法机械化施工隧道正常施工带来的影响。最后,明确该技术目前存在的问题及解决思路。

钻爆法施工隧道超挖对于混凝土超耗的定量关系研究

混凝土超耗居高不下是目前钻爆法施工隧道面临的形势和现状,在影响混凝土超耗的诸多因素中,超挖是其主要因素之一。本文通过大量的样本隧道,采用3D激光扫描仪测量设备,对隧道实际超挖进行实测;采用统计分析法、误差极限值法、对比分析法等数据分析方法,分析出隧道超挖的影响因素,计算因此造成的隧道混凝土超耗情况,从而得出隧道实际超挖与现行规范允许超挖的差距对混凝土超耗的影响程度,为隧道施工超挖控制提供借鉴。

基于DEMATEL与系统动力学的隧道施工数字孪生应用效益分析

为推演钻爆法隧道施工数字孪生的应用在成本、效率、质量、安全4方面的投入与效益,分析复杂因素及相互依赖关系,提出一种DEMATEL(决策试行与评价实验室)方法和系统动力学结合的方法,对各方面指标的依赖关系进行解构与建模。首先,确定17个系统动力学模型行为指标与绩效评价指标;其次,采用DEMATEL方法定量分析指标之间的依赖关系和传递作用,并基于综合关系矩阵构建系统动力学模型复因果循环图(causal loop diagram, CLD),以降低系统动力学模型构建的主观性;最后,基于CLD以及云南某隧道实际数据,构建考虑多因素的隧道施工数字孪生效益分析系统动力学模型。结果表明:当机械成本小于7%洞身工程总造价时,施工效率显著下降,传感器与机械投入近似线性提高各项绩效,而信息化投入超过0.9%总造价后存在边界效应。

铁路隧道钻爆法与盾构法施工碳排放强度分析

采用全生命周期理论,建立铁路隧道工程物化阶段和运营维护阶段碳排放核算模型。对隧道全生命周期进行数据收集和清单整理,实现碳排放量核算。对铁路隧道施工中的钻爆法和盾构法进行生命周期碳排放强度比较,结果表明钻爆法施工碳排放强度为16 785 tCO_(2e)/km,盾构法施工碳排放强度为9 184 tCO_(2e)/km,为钻爆法施工的54.7%。进一步分析表明盾构法施工水泥、钢材等材料用量及化石能源消耗量远低于钻爆法施工,直接碳排放量和其他间接隐含碳排放较少。研究对降低铁路隧道工程碳排放、推动铁路行业低碳发展具有重要参考价值。

700m深级公路隧道超大竖井掘进工法比选——以天山胜利隧道2-2竖井为例

为解决700 m深级高寒高海拔地区高速公路大直径竖井施工前施工工法难以抉择的问题,考虑到新疆严苛的环保要求,天山复杂的工程地质,钻爆法与TBM法“3洞”组合洞内通风的迫切需求,以及施工条件、工期、成本控制等诸多因素,调研国内外不同行业、不同级别井深的井筒正井法、反井法、竖井钻井法及竖向掘进机法等掘进工法,从地质适应性、工期要求、场地条件、技术成熟度、安全性、环保、成本等方面进行综合比选,结合天山胜利隧道2-2竖井工程的经验,得出主要结论如下:1)正井法、反井法、钻井法在煤矿等其他行业技术成熟,设备市场齐全,而在高速公路隧道700 m深级超大竖井施工尚属首次,施工难度极大,应引起项目决策者高度重视;2)高速公路隧道700 m深级超大竖井施工前,再次进行渗透系数、涌水量、围岩岩性、强度、破碎带位置及长度等的详勘或校核,是进行方案比选的重要前提;3)采用钻井法对应充分考虑坚硬地层导致的成本增加和工期延长等不利后果;4)超大竖井掘进机掘进设备、技术尚处在探索阶段,会因设备制造周期长以及泥浆泵更换、垂直度纠偏、刀盘漏油修复、频繁换刀等问题带来的工期不确定性和成本大幅增加,采用竖向掘进机法应慎之又慎。

特长公路隧道全断面钻爆大型机械化施工技术

特长大断面公路隧道施工是整个高速公路线路施工工期的关键,为了保证施工质量、加快施工进度,依托首都环线高速公路G95承平段杨家窝铺特长大断面公路隧道工程,提出了“地质条件适应、环境污染低、性能匹配、功能可靠、技术先进、成本可控、通用性强”的大型机械化设备配套原则,分析了钻眼爆破、初期支护、仰拱施工及二次衬砌施工过程中所用机械设备的性能与效能,采用钻爆大型机械化施工技术后,杨家窝铺隧道的施工进度较计划进度提前1个月。

钻井法深大直径立井悬浮下沉研究

针对新街能源钻井法深井井壁悬浮下沉设计问题,基于阿基米德浮体悬浮原理,建立了同一断面和分段变断面的井壁结构形式在泥浆中悬浮平衡表达式,探讨了井壁混凝土重量、泥浆容重、井壁厚度对辅助钢梁支撑力和辅助钢梁施加高度的影响。并分析了泥浆容重与井壁许用临界厚度相关关系,最后验算了新街台格庙风井是否满足悬浮下沉要求。研究成果表明:(1)通过井壁混凝土减重、增加泥浆容重和减小井壁厚度,可以有效减小辅助钢梁在悬浮下沉中承受的荷载,同时显著降低辅助钢梁施加高度;(2)井壁厚度过高、泥浆容重过小将导致辅助钢梁支撑力在井壁下沉过程逐渐增大,无法实现悬浮下沉工艺;(3)泥浆容重的增大可使井壁许用临界厚度增大,同时泥浆容重一定时,井壁厚度是受限制的,实际工程中应通过增大井壁材料强度来满足施加荷载需要。研究成果可为类似钻井法凿井设计及施工提供参考。

钻爆法隧道洗尘消热与台车周边作业环境营造

台车周边施工作业人员面临的职业健康危害是钻爆法隧道施工中普遍存在的问题。基于此,提出了洞外压入送风协同洞内起拱点处空气品质营造装置局部空气净化的通风方案,并以广西天巴高速廷社隧道为试验隧道,对两种通风方式下隧道内台车周边的粉尘浓度、空气温度进行了监测和对比,利用FLUENT软件对游离SiO_(2)粉尘浓度场的演化进行了数值模拟。结果表明:在安设空气品质营造装置的条件下通风20 min后,台车处粉尘浓度高、水化热现象均得到了明显的缓解。研究结果对改善钻爆法施工隧道作业环境具有重要的指导意义。

台格庙矿区钻井法凿井钻进工艺可行性研究

神华新街台格庙矿区一井东部风井井筒设计成井深度857.5 m,设计净直径7.0 m,设计井壁厚度850 mm,以此为工程背景,从地质特征、工程条件、装备能力、钻井分级工艺等方面,分析了采用竖井钻机钻井法凿井钻进工艺的可行性。研究了拟建井筒穿越的地层及其岩石力学特性,基岩厚度将达到870 m,基岩占比达到99.3%;基于地质条件、井筒功能和井筒设计参数,计算得出钻井深度将达875 m、钻井直径为10.2 m,并梳理了全岩地层深大直径井筒机械破岩钻进面临的难题;对比分析了东部深厚冲积地层和西部厚基岩地层钻进分级工艺,分析确定了“一扩成井”钻进工艺具有可行性,超前钻孔直径范围为6.5~7 m,扩孔钻进直径为10.2 m。

单线铁路隧道钻爆法快速施工技术研究

为实现单线铁路隧道钻爆法快速施工,该文以贤昌隧道为工程背景,通过工程调研和现场实践,从工装配套、施工工法和施工交通组织3方面进行优化探索,实现施工进度的大幅提高。实际效果表明,工装配套设计需要从实际工程特点出发,适用性好的配套工装可以大幅提高施工进度,保证施工质量,同时降低施工成本;在保证施工安全前提下对施工工法进行优化,利于专用设备作业,同时保证工序快速衔接;从全局考虑附属设施功能需求,可结合施工阶段需求对洞室进行调整。该文所得研究成果可为后续类似工程提供借鉴经验。

大保铁路长大隧道钻爆法施工职业健康现状与对策探讨

探讨新建大理至保山铁路长大隧道钻爆法施工的职业健康对策。通过工程分析方法分析钻爆法施工中存在的主要职业病危害因素;采用全国铁路统一的职业卫生工作评估表对5个大保铁路长大隧道钻爆法施工项目部进行评分,找出存在问题并对照国家法律法规及标准规范提出职业健康对策。根据结果,从职业健康管理、职业病防护设施措施、个体防护用品、应急救援4个方面10个项点提出采用综合性防控策略,以实现保护劳动者职业健康的目的。

VSM掘进机在城市竖井施工中的优势与展望

通过对VSM竖井掘进机的组成、功能和施工工艺的介绍,结合施工案例,阐述了该设备及其工法在城市内施工的优势,展望了其在我国地下工程领域中竖井建设的应用前景,可为我国相关设备的研发、制造和应用提供参考。

竖井正井法与反井扩挖法施工适应性分析

工程施工随着施工工艺、机械化、智能化技术不断发展,竖井施工主要包括正井法与反井扩挖法以及竖向掘进机法,不同的施工工艺、环境和方案对其影响较大。基于此,文章从竖井正井法与反井扩挖法施工工艺出发,对比分析不同工况下竖井正井法与反井扩挖法施工适应性与优缺点,并对两种施工工艺进行探讨,对不同工况下正井法与反井扩挖法施工过程中方案、技术及风险管控措施进行优化,确保竖井正反井施工安全、快速。

抽水蓄能电站排水系统应用TBM法和人工钻爆法差异分析

针对近年来小断面TBM在抽水蓄能电站地下排水系统的持续推广应用,从施工技术条件和施工成本2个维度分析了TBM法和人工钻爆法2种地下洞室施工方法的差异性。结果表明,2种方法施工场地布置基本相当,现阶段除了成本方面TBM法相对传统人工钻爆法略显不足外,在安全、质量和进度方面均具有绝对优势。随着TBM制造技术的进一步发展和规模化应用,TBM法与传统人工钻爆法的经济性差异将会逐渐缩小,未来或将成为抽水蓄能电站地下排水系统主流的施工方法。

古皂水库放水塔竖井开挖施工技术

蒙山县古皂水库放水塔竖井的施工采用了正井法与反井法结合的方法,确保了竖井施工安全,同时又保证了施工进度。探讨了竖井施工工艺流程中的技术难点。

“深孔逆爆法”在开挖竖井施工中的研究及应用

竖井开挖施工面临着复杂的技术挑战和对安全的较高要求,而传统的施工方法已难以满足日益增长的对施工效率和安全性的需求。本文提出一种新型的竖井开挖方法“深孔逆爆法”,通过一次性钻孔和自下而上的分段爆破,优化了施工流程,减少了设备投入和工序交叉,还显著提高了施工安全性和工作效率。在某水库导流洞工程中,深孔逆爆法表现出良好的适应性和可靠性,通过精确的钻孔质量控制和高效的爆破流程设计,确保了竖井的开挖质量,在技术经济指标方面也优于传统方法,为竖井开挖工程提供了一种高效、安全和经济的新施工方法。

深部地层井筒近距离溜煤眼施工及支护参数

深部地层围岩稳定性是矿区安全高效生产的重要影响因素,近距离巷道施工会导致围岩应力相互扰动,造成更严重的破坏。以淮南矿区潘三煤矿主井井筒近距离3.5 m大直径溜煤眼工程为研究背景,首先阐明溜煤眼施工的必要性,并根据弹塑性力学及实际运煤需要分析确定溜煤眼直径,优选反井钻施工工法;细化反井钻导孔、扩孔、完孔及钻机拆除的工艺流程,并针对溜煤眼施工工程设计锚网喷支护参数,选取MSGLW-400型∅22 mm锚杆,间排距800 mm×800 mm,配合双层∅6 mm×1000 mm×1700 mm的钢筋网,喷厚度200 mm C30混凝土进行联合支护,经巷道围岩及主井衬砌结构稳定性观测反馈,支护参数科学有效。

盾构机拆解硐室施工技术在新景煤矿中的应用

在煤矿井下,盾构机施工的巷道无法像地铁施工那样直接从地面开挖硐室拆除盾构机。如果在盾构机后方进行解体硐室施工,挑顶、刷帮时放炮会对设备造成损坏,并且当盾构机后退时,巷道内的支护会对盾体产生损伤。此外,盾构机也无法直接施工大断面的解体硐室,只能通过新掘进一条措施巷,绕过盾构机盾体,在刀盘前方施工出50 m的解体硐室,这种方法需要额外设置运输系统,并且盾构机拆除后措施巷将被废弃。以新景煤矿拆解硐室施工为研究背景,应用新设计思路解决了盾构机拆解硐室施工问题,无需施工措施巷,只在盾构机施工的巷道内继续掘进,利用盾构机掘进配合普通钻爆法施工出盾构机解体硐室,在盾构机解体之后可以利用原有巷道上已建立起来的运输系统进行运输。

爆破近区喷射混凝土振动安全控制施工技术研究

隧道循环爆破和初期支护结构施工交替完成,贴近爆破掌子面的喷射混凝土层龄期短、强度低,受爆破振动影响最为严重。爆破近区容易出现喷射混凝土层掉块、局部脱落,甚至破坏喷射混凝土喷层与保留岩体之间的黏结力,随后其分离形成空洞,导致支护结构的最大振速值增大,作用时间变长,且振动频率降低后易产生共振。喷射混凝土层的振动安全问题是制约隧道爆破开挖施工效率提高、施工安全和成本控制的重要因素。依托某工程开展不同爆破荷载作用下支护结构的振动监测试验,研究了爆破荷载作用下喷射混凝土层的振动响应特性及安全振动控制技术,确定短龄期、低强度喷射混凝土层的振速阈值,给出初期支护结构的安全距离,以提高施工效率、安全性。降低施工成本。