铁路隧道TBM施工物料运输方式对比分析

为便于选择TBM施工物料运输方式,以铁路隧道为工程背景,首先,简要总结有轨运输和无轨运输2种运输方式的特点及其工程应用情况;然后,根据施工实践拟定典型工况,研究典型工况下的运输方案及设备配置,并从设备配置和工期2个方面对有轨运输和无轨运输进行详细对比分析。研究结果表明:1)有轨运输和无轨运输在铁路隧道TBM施工中技术上都是可行的,总工期无明显差异。2)我国配合TBM施工的内燃机车质量明显不高且突破难度较大,应努力提升电动机车的工程适应性、可靠性、耐久性以及人性化设计;同时,需要规范有轨运输设备配置要求、轨道铺设和维护质量,以提升有轨运输的效率。3)需要研究适合TBM施工工况且成本低、通用性好的无轨运输设备。

山区公路有限空间施工安全评价方法

山区交通工程建设经常面临狭窄地形条件下斜坡、弃渣、桥桩相互影响带来的安全挑战,需要综合评价由此产生的工程稳定问题。为了研究山区公路施工安全评价方法,依托某山区公路斜坡路段,在广泛调研狭窄地形路段工程建设特点的基础上,提出狭窄地形公路工程建设面临的共性安全问题,构建此类工程施工安全评价方法及控制标准体系,并在实际工程中应用、检验及完善该方法及指标体系。主要结果为:提出包括地基承载安全、改变地形边坡稳定性和结构安全的山区公路有限空间施工安全评价方法和安全控制标准体系。在山区公路有限空间工程建设中,需要控制弃渣填筑高度,控制加载造成的竖向应力小于承载力安全标准,实现地基承载安全;通过填筑体内部滑移、填筑体与斜坡地形接触面滑移、填筑体与自然地形深大滑移等潜在风险复核,实现边坡稳定性的全面控制;通过对桩基内力复核,控制堆载造成的结构内力小于结构承载安全标准。

不同开挖与支护方式下隧道洞口深基坑仰坡水平位移变形规律研究

为提高深基坑仰坡的安全性与稳定性,降低基坑开挖施工带来的风险,保证TBM后续施工能安全有效地进行,以重庆轨道交通9号线从岩寺站TBM始发洞口深基坑开挖与支护工程项目为背景,采用FLAC3D有限差分软件建立基坑三维模型,并利用现场监测试验和数值模拟试验相结合的方法,对基坑开挖过程中引起的仰坡水平位移进行深入研究,对比分析不同开挖和支护方式下深基坑仰坡水平位移变形规律。研究结果表明:在基坑仰坡开挖施工完成后,最大水平位移点的位置集中在一级坡中点附近,为保证基坑的安全,应在该点位置加强支护;采用分级分层开挖、喷锚支护的施工方案,有效减少了水平位移量。实践证明,该施工方案安全有效。

新建上跨公路隧道对既有下方铁路隧道结构安全影响分析

新建隧道大角度上跨施工易对下方既有隧道结构造成不利影响,为了确保既有隧道运营安全,需对新建隧道上跨后的既有隧道结构安全性进行评价。依托重庆至黔江铁路徐家堡隧道工程,借助有限元软件MIDAS分别构建地层结构模型和荷载结构模型,对新建隧道上跨修建后既有隧道围岩变形、结构受力及安全系数进行系统分析。研究结果表明:由于上方土体大量卸荷,下方既有隧道整体发生隆起变形,最大变形位于仰拱处,增量为1.173 mm,现场沉降监测验证了数值计算的合理性。新建隧道的施工破坏了既有隧道的承载拱效应,导致结构受力增加,但均小于安全限值;荷载结构法表明,公路隧道修建前后下方铁路隧道结构最小安全系数分别为7.05、4.73,说明公路隧道的修建对铁路隧道有一定影响,但仍在安全可控范围内。

顶管工程施工技术及质量控制

随着我国城市建设的快速发展,城市地下管线建设规模不断扩大,顶管技术作为一种新型的管道敷设方法,越来越多地被应用于市政工程领域。该方法具有适应性强、精度高、安全可靠、环保节能等优点,但在施工过程中仍存在诸多问题和不足之处,需要进一步完善和提高。本文结合下穿龙王港顶管工程第二标段建设项目,重点分析了其在施工过程中的质量控制要点,为该项目提供了科学有效的管理方案,以期帮助其他类似工程单位制定合理的施工方案,降低施工成本,缩短施工工期,提高经济效益,为社会创造更大的价值。

铁路隧道TBM破碎岩石机理及破岩力影响因素研究

为了解决TBM盘形滚刀破碎的问题,提高滚刀的破岩效率,以新建兰州至重庆铁路西秦岭隧道作为研究案例,通过数学物理方法求解滚刀在岩体受压破坏阶段和剪切破坏阶段的破岩力,并分析滚刀几何参数和岩体力学参数对破岩力的影响。研究结果表明,不同刀刃半角的盘形滚刀破岩力随贯入度均呈现明显的非线性增加后趋于收敛的趋势,盘形滚刀破岩力随着刀刃半角的增加而增加,刀刃半角超过12°时,滚刀破岩力急剧增加;在刀盘每转贯入度<2 mm时,盘形滚刀的破岩力随贯入度增加呈非线性增加,而刀盘每转贯入度≥2 mm后,则呈线性增加;内聚力对盘形滚刀破岩力的影响与内摩擦角规律一致。

隧道二衬中埋式止水带安装工艺的改进及新型加劲止水带的应用

高铁隧道二衬施工时可能在材料种类及数量、施工工艺选用等因素影响下出现埋设位置不够精准、中埋式止水带线型不一等问题。郑万高铁黄家沟隧道工程,纵向止水带采用U型托夹配合支杆定位、张拉,环向止水带采用T型筋精准定位;为更好的保证工作效果,采用了新型加劲止水带。工程实践表明所采取措施有效提升了中埋式止水带设置深度、结构平顺度及位置准确度,防水效果提升而工期缩短、经济效益良好。

探测技术在水利引水隧道施工主洞开挖中的应用

文章对探测技术在水利引水隧道施工主洞开挖中的应用进行了研究。利用探测技术计算水利引水隧道的长度,基于探测对象与其他对象的差异性,获取探测波的传播速度与电磁参数之间的相近关系,计算水利引水隧道施工主洞长度。将红外导光器引入隧道施工主洞开挖中,通过施工测量、洞帘开挖以及一次支护,制定了主洞开挖及一次支护施工方案。为了预防主洞开挖过程中出现坍塌等地质灾害,将注浆技术引入到水利引水隧道施工主洞开挖中,根据分段钻孔注浆施工模式,构建水利引水隧道施工主洞开挖的注浆方程式,通过设置防浆墙体的结构和防浆板,计算注浆压力和扩散半径,结合引水隧道主洞注浆孔的布设,完成水利引水隧道施工的主洞开挖。实例结果表明,文中技术在主洞开挖中,能够稳定掌子面和边墙附近不良地质体探测的回波频率,并将隧道边墙的抗毁系数控制在0.9以上,根据探测结果进行施工,可以降低施工成本。

我国TBM法隧道工程技术的发展、现状及展望

岩石隧道掘进机(TBM)在我国的应用与发展已经有近60年历史,了解我国TBM法隧道工程技术发展历程,有助于正确认识其现状,判明下一步的发展趋势。在详细回顾我国TBM法隧道工程5个发展阶段基础上,从10个方面全面分析我国TBM法隧道工程现状:规模上总体呈小幅波动、持续上升状态;分布区域上以西部地区为主,华东、西南、东北、华南占比依次下降;分布领域上以水利水电工程和市政工程为主(占90%);开挖直径以6~8 m直径系列为主(占70%);施工工法方面TBM法与钻爆法相结合、互为补充;TBM平均月进尺从数十米到千米大幅波动,以200~700 m/月为主(占75%),施工工期受平均月进尺和掘进长度的影响差异巨大,以1~4年为主(占70%);机型以敞开式和双护盾TBM为主(占90%);品牌以铁建重工、罗宾斯、中铁装备为主(占70%),新增市场大多被拥有自主知识产权的铁建重工和中铁装备设备占有(占90%以上);TBM零部件国产化比例越来越高,但部分关键部件仍然依赖进口;有TBM施工业绩的建筑企业近30家,中铁隧道局和中铁十八局以显著优势稳居第一梯队。进而提出我国TBM法隧道工程技术展望:1)从规模上将经历升—平—降—稳的波动发展过程,目前正处于上升期,从分布区域、分布领域上近期仍将以西部地区、水利水电工程和轨道交通工程为主;2)TBM法与钻爆法联合施工的方法将会长期存在,并且TBM法占比及单台TBM在同一工程中的施工长度均呈增长趋势;3)支护技术、支护系统将迎来重大创新;4)复杂地质TBM法隧道施工技术正在全面研发与实践,即将实现巨大突破;5)斜井TBM、竖井TBM、微型TBM、超大直径TBM、复合式(多模式)TBM、异形断面TBM等新型TBM已经开始研发应用,正在取得长足进步,技术成熟后将得以大力推广,TBM关键部件必将全面实现国产化;6)大数据技术、人工智能技术、5G技术将助力TBM施工管理更加科学、客观、全面,并最终实现智能化施工。

基于单护盾的复合式TBM在重庆铜锣山隧道的研究与开发

近年来地铁和轨道交通工程在多山城市开始修建,由于地形地貌的影响,往往同一个隧道区间内既有适合硬岩TBM掘进的围岩条件,也有适合土压平衡盾构机施工的软土地层,但城区隧道又不允许采用钻爆法施工,因而迫切需要研究实施合理、适用的解决方案。结合重庆轨道交通六号线铜锣山隧道地质条件,设计制造了基于单护盾的复合式TBM,具备单护盾和土压平衡两种掘进模式,介绍了不同掘进模式下TBM的出渣方式、刀盘与刀具的结构和布置方式等。可供类似工程设计、施工参考。

BIM技术在铁路隧道工程中的应用研究

针对铁路隧道施工的特点及管理需求,研究隧道施工阶段的BIM模型构建及应用思路和技术路线,提出了基于BIM的4D施工管理技术。将构建的隧道BIM模型与进度计划进行关联,形成4D施工信息模型,基于该模型实施4D施工模拟与优化、进度动态管理、安全评估与预警管理、质量监控与管理、信息化管理等功能,实现铁路隧道工程施工的数字化、可视化和集成化管理。最后通过实际项目进行BIM应用,证明了BIM技术在铁路项目隧道施工中的价值。

道路桥梁隧道工程施工中难点与技术对策研究

隧道工程具有一定的特殊性,为了确保整个道路桥梁隧道工程施工过程的安全,须掌握当前在道路桥梁隧道工程施工中存在的一些难点,再采取先进的技术措施加以解决。通过对道路桥梁隧道工程施工分析,掌握在道路桥梁隧道工程施工过程中容易出现的问题,并为如何改进其施工提出一些对策。

小断面大曲率隧道二次衬砌台车设计的优化及应用

以某小断面大曲率TBM隧道工程施工为例,针对该隧道转弯直径与隧道断面均较小导致的二次衬砌在狭小空间不容易施工的难题,衬砌台车改造采取的具体措施:为解决物料设备运输困难的问题,优化了门架结构设计来确保电瓶车通行内净空,给台车留出充裕的操作空间;为使台车能够有效应用到曲线段二衬施工,将单套台车进行了分节设计,应用彼此相对独立的分节小台车分别开展施工。实际工程应用效果表明,设计改造的台车装置施工质量控制效果良好且操作简便,有效地保证了严苛工期要求下的二次衬砌施工进度与质量,利于提高经济效益。

公路隧道工程中浅埋地段的施工技术

以实际工程为例,探究公路隧道施工中浅埋地段的施工技术,施工方案的合理选取,相关施工技术措施,提出4台阶9步开挖法。

隧道工程TBM装机的重难点及组装施工

为探析隧道工程TBM装机的重难点及组装施工的应用,结合工程实例,立足TBM装机重难点,分析了TBM组装施工以及调试的要点。分析得到:在隧道工程施工中,经常会用到TBM设备,但隧道空间有限,TBM装机难度比较大,需要结合隧道工程的实际情况,制定有效的组装施工方案,并加强调试,才能最大限上提升TBM的应用效果。

北江引水工程新型敞开式TBM断层破碎带塌方整治技术研究

为解决以“主机护盾+喷锚支护”为特点的新型敞开式TBM在广州市北江引水工程4#隧洞施工过程中易发生断层破碎带塌方问题,依据断层破碎带地质特点和新型敞开式TBM设备特点,针对性地提出“塌腔化学注浆填充+松散体化学注浆加固+喷锚支护+密布拱架支护+超前注浆加固”塌方整治方案。模拟结果表明:1)断层中心最大拱顶竖向位移约为2.1 mm,拱脚最大收敛位移相对值约为0.05%;2)拱顶喷射混凝土所受最大拉应力约为1.0 MPa,锚杆所受最大拉力约为41.6 kN,均满足受力变形控制要求。在现场实施整治方案后,化学注浆填充饱满,避免了塌腔进一步大范围垮塌对支护结构的冲击;加固注浆松散体胶结效果好,实测形成厚约3 m的承载圈,防止了碎渣的持续滑塌。整治后,围岩初期支护强度得到提高;并对未脱出盾尾的围岩进行预注浆加固,确保TBM顺利通过破碎带。最终监控量测结果表明,最大拱顶竖向位移约为2.0 mm,最大收敛位移相对值约为0.10%,该整治方案有效保障了TBM盾尾后方敞开段的施工安全。

隧道机械化施工装备配套及选型方案

介绍了隧道工程的主要施工方法,分析了隧道工程机械化施工存在的主要问题及解决策略,针对隧道机械化施工装备配套及选型方案进行研究,同时,提出加强组织管理,尽可能减少人为因素产生的干扰,实现隧道机械化施工的预期效果。

岩溶隧道衬砌结构在不同水压下承载安全性研究

针对岩溶富水铁路隧道受到水压影响会导致弯矩和轴力与标准数值相差较大,不利于隧道衬砌安全的问题,展开不同水压下隧道衬砌结构承载性能有限元分析。依托铁路隧道病害处治工程实例,连续观测断面病害发展情况,选用振弦式渗压计测量水压力分析隧道衬砌周围应力场分布特征。利用ANSYS有限元软件对衬砌结构进行数值模拟,充分考虑周围水荷载,分析轴力和弯矩联合作用下的结构承载力,从大偏心和小偏心2个方面检验衬砌结构承载安全性。研究结果表明,使用有限元分析方法获取的水压力包络值与实际值一致,最大误差仅为1 kPa,弯矩和轴力联合作用下的承载力也与标准极限承载力一致,研究结果可以为隧道衬砌结构安全承载研究提供参考。

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

利用ABAQUS有限元软件二次开发平台,将场变量视为折减系数,通过修改UFIELD子程序建立了其与计算分析步、强度参数的关系,更加简便快捷地分析了边坡的稳定性;通过探讨广州市某高速路段边坡的稳定性,对比分析了传统有限元强度折减法、二次开发和通过计算得到的边坡安全系数;模拟了边坡从局部到整体的失稳过程,确定了合理可靠的边坡安全系数,并验证了ABAQUS有限元强度折减法和边坡稳定性分析理论与方法的正确性及有效性。

隧道工程超新掘进技术应用分析

隧道是高速公路的主要结构,主要为了间断行车距离,在山体上凿建通道的方式提供更加方便的路线。文章对安康至平利高速公路隧道工程施工技术方法和对策进行了分析。