水下隧道中人工岛建设现状及主要问题

针对跨海水下隧道工程中人工岛建设的研究现状及主要问题,收集了典型的跨海水下隧道人工岛的工程实例,总结了跨海水下隧道人工岛的地基处理、围堰构建和填土加固的关键施工技术,指出软弱地基处理及填土加固方案组合和工序优化以及疏浚土在国内人工岛建设中利用较少是跨海水下隧道人工岛建设过程中两大主要问题;基于现有的人工岛建设技术,人工岛建设的未来发展方向是通过预制人工岛构件实现绿色快速筑岛。

基于网格映射技术的弹性密封垫孔洞设计研究

针对密封橡胶在压缩情况下易发生翘边而严重影响管片接缝防水效果的问题,基于ABAQUS/Standard中的网格映射技术,建立了超弹性橡胶密封垫的压缩数值模型,对7种不同开孔形状、开孔率、孔洞排列方式的密封垫开展轴向压缩数值模拟。结果表明:在整个压缩数值模拟过程中,弹性橡胶密封垫接触面应力呈现两端大、中间小的多峰值W形分布;闭合孔为圆角三角形的密封垫相较于其他开孔形状的密封垫,平均接触应力最大值提升86.8%;开孔率为0.294的密封垫相较于其他开孔率的密封垫,平均接触应力最大值提升92.6%;错孔排列的密封垫相较于对孔排列的密封垫,平均接触应力最大值提升25.2%;相较于敞开孔构型变化,闭合孔构型变化对接触应力的影响更大,两者同一工况下平均接触应力最大可相差85.2%。

隧道接缝三维变形分布式光纤智能感知方法

为解决传统技术难以准确监测水下隧道接缝三维变形的难题,结合分布式光纤应变传感技术和人工智能技术机器学习算法提出隧道接缝三维变形感知新方法。首先,利用分布式光纤应变传感技术,设计隧道接缝变形光纤监测的方法,依据光纤应变与变形量的理论关系,建立隧道接缝三维变形计算模型,得到12组数据。其中,每组共有4000个隧道接缝变形量与光纤应变的数据。然后,提出基于决策树、随机森林和支持向量机的两级递进机器学习分类新算法,实现对隧道接缝三维变形量的准确计算,隧道接缝变形的计算精确度可达0.1 mm。研究发现,相比于决策树和随机森林2种机器学习算法,支持向量机对隧道接缝三维变形计算具有较高的准确性和稳定性。

基于主动加热方法的隧道积水分布式光纤传感器

针对目前隧道积水事件及积水范围监测需求,研发了两种新型隧道积水传感器,提出了基于分布式温度传感(DTS)的隧道积水分布式感测方法。通过将传感光缆按二维平面螺旋封装方式提高了传感器的空间分辨率,利用主动加热方法,显著提高了水-气界面传感光缆的温度差异,进而实现对积水事件和积水范围的识别。通过室内模型试验,对传感光缆的性能及影响因素进行了研究。结果表明,研发的两种传感器均具有较高的空间分辨率,由于螺旋Ⅰ型的环间距更小,其空间分辨率及定位精度均高于螺旋Ⅱ型;在多种典型工况下两种传感器均可以准确识别积水的水-气界面,定位误差均小于10cm;适当增大加热温度可以提高传感器的定位精度,50℃加热工况时的定位精度明显优于35℃和20℃。

堰筑隧道结构设计关键技术探讨

分析堰筑隧道工程特点及典型案例,重点关注结构设计方面存在的问题,从减小堰筑隧道埋深的措施和高水头深埋大跨结构处理等角度,进行堰筑隧道结构断面形式比选,提出“折板拱+仰拱”的组合断面形式。以某堰筑隧道工程为例,对比分析隧道结构采用“折板拱+仰拱”组合断面形式的合理性。结论可为类似隧道结构断面设计提供参考。

盾构隧道渣土与泥浆的分类与处理利用技术及主要问题

介绍盾构隧道渣土与泥浆的发生、来源分类和性质分类,通过使用级配、含水比、贯入指数、无侧限抗压强度及加州承载比值(CBR)等5项指标,对渣土与泥浆进行分类,并对改良后的土体进行性质评价。总结出盾构渣土与泥浆4个方面的处理技术,分别为简单筛选、直接利用技术,土性改良利用技术,脱水利用技术及烧结处理利用技术。针对盾构渣土与泥浆的处置与利用,结合日本相关的实际工程经验,指出4种最常用的资源化利用方向,即回填土利用、充填土利用、堤防利用、路基利用。通过列举几个渣土与泥浆处理及利用技术的实例,证明对渣土资源化利用具有可观的经济效益。对盾构隧道渣土与泥浆的处理及利用存在的问题进行分析及总结,以期为盾构隧道渣土与泥浆绿色可持续利用提供一定参考。

长距离盾构隧道掘进的主要问题及发展趋势

对盾构隧道工程区间施工距离变化的现状进行梳理,基于4个典型的长距离盾构隧道工程实例,对盾构隧道长距离掘进中出现的刀盘刀具磨损、盾尾密封系统失效、管路磨损、复杂地层盾构开舱、地下对接等问题以及其主要技术原理、技术流程、适用范围及优缺点进行归纳总结,并对我国智能化快速施工技术发展进行了展望。

基于DTS的隧道渗漏分布式感测方法试验研究

隧道渗漏问题严重影响其运营安全,基于分布式光纤感测技术进行渗漏监测已成为地下空间开发利用领域的研究热点之一。文章针对常规渗漏监测技术的不足,根据基于干湿球温度计测量原理,研发了一种新型的温度敏感型隧道渗漏传感光缆,并提出基于DTS的隧道渗漏分布式感测方法,通过室内模型试验,对该隧道渗漏分布式感测方法的进行可行性验证,分析了影响感测性能的主要因素。结果表明,利用研发的温度敏感型光缆可以准确识别渗漏事件,该传感光缆经过多次风干—浸湿后,仍具有良好的可重复利用性;渗漏速度、环境风速、渗漏时长对准确识别渗漏事件的影响较小;提出了渗漏点识别的阈值标准,即当传感光缆不同测点间的相对温度降幅达到或大于0.5℃,且2 h内的降温速率达到或大于0.4℃/h时,可以判定为渗漏。

直联式隧道通风机机械传动过程瞬态振动控制

直联式隧道通风机是隧道中的重要设备,其机械传动过程产生的瞬态振动会影响通风机正常运行。为此,该文提出针对直联式隧道通风机机械传动过程瞬态振动的控制方法。首先,通过拉格朗日方程推导出直联式隧道通风机机械传动系统的动力学模型;然后,通过线性FxLMS算法完成对瞬态振动的初步控制;最后,利用跟踪滤波器和非线性变换函数,通过更新准则优化线性FxLMS算法,实现对瞬态振动的精准控制。实验结果表明,应用该方法后,风筒顶层位移和振动加速度幅值明显减小,减振率有所提高。

公路隧道通风流场分布及壁面压力特性研究

为研究公路隧道不同通风方式流场及隧道壁面压力分布规律,利用流体力学软件Fluent建立隧道三维模型并进行数值模拟,对自然风与交通风在不同距离及位置条件下流场进行对比,分析不同车速对风流场和壁面压力的影响.模拟结果表明:自然风进入隧道后,随着沿程长度增加,隧道内风压逐渐减小,到出口前基本降为0 Pa,难以产生足够压力差,必须采用机械通风予以解决;在正常工况下(车速40~80 km/h),隧道内风压较大,风速在10~26 m/s,能够满足行车需求,此时无需开启风机;在交通阻滞情况下,隧道内风速在10 m/s以下,无法满足稀释空气要求,此时需要设置和开启风机.该研究为提出改善通风效果的途径提供了理论参考.

集约型地下综合空间一体化设计实践——以西安西咸新区能源金贸区地下综合空间为例

为解决城市地下空间粗放开发、用地效率低下的问题,打造集约型地下综合空间是有效途径,并且有利于推动基础设施高质量发展。以西安西咸新区能源金贸区地下综合空间为例,详细阐述地下综合空间一体化设计实践内容和关键技术。能源金贸区重点打造兼具市政、交通、文化、商业、休闲功能的集约型地下三维空间,包括:1)沿城市路网布设干线-支线-缆线的多级综合管廊;2)连接市政道路与地块的环形地下联系隧道;3)采用TOD模式围绕能源金融中心地铁站打造相互连通的双层四区绿廊地下空间。项目将整个地下空间打通,共构形成一个整体,在特殊拐点处管廊与环隧采用分离式结构形式。在缺乏针对性设计和建设标准现状下提出通风方式和疏散方案,并利用智慧统一管理平台对设备联控。

基于分布式光纤传感的盾构隧道沉降监测方法研究

沉降是表征盾构隧道结构健康、安全的重要指标,利用现有技术对其实施大规模在线监测存在困难.为此,引入分布式光纤传感技术,建立盾构隧道沉降的分布式监测方法.首先,介绍了分布式光纤传感技术,并通过竟在试验验证了其优良的应变传感性能.然后,基于共轭梁理论和分布式应变测量,建立隧道沉降的计算方法.最后,开展了室内模型试验.结果表明:本文提出的方法可准确评估盾构隧道的沉降变形,其精度可满足工程管养的需求.考虑到分布式光纤传感在传感距离、稳定性和耐久性等方面的优势,本方法具有广阔的应用前景.

微生物矿化技术在大规模改良土体中的应用综述

微生物诱导方解石沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation,MICP)是指通过微生物的生命活动诱导产生碳酸钙沉淀。该过程可被用于土体改良,使微生物在土壤中产生碳酸钙并黏结土颗粒,经过生物处理的材料的机械性能和水力性能得到显著提高。MICP技术已被用于边坡稳定、土体抗液化、海岸抗侵蚀、地基加固等领域的研究。该技术为传统的土壤改良提供了一种环境友好的替代方法。然而,作为21世纪初兴起的新技术,尽管在实验室规模上其潜力得到广泛的模拟和验证,但可以用来评估其性能并更大规模地了解其生化过程的现场应用仍很少。本文回顾了迄今为止出版的文献中提供的主要的大规模应用案例,并分析了大规模使用MICP时的局限性,同时考虑了为满足行业需求应改进的技术内容,以期对未来MICP技术在岩土界的大量应用提供文献借鉴。

浙江省公路隧道科技成果回顾与展望

为促进浙江省公路隧道工程建设中科技创新成果的推广和应用,回顾数十年来浙江省公路隧道建设的发展历程,总结浙江省隧道工程领域的科技成果及其应用情况,包括特殊隧道建设技术、安全节能运营技术和隧道养护技术3方面代表性成果。然后,分析浙江省公路隧道领域在钻爆法施工质量缺陷、钻爆法机械化信息化程度低、TBM/盾构法占比低、智能新技术应用少、预防性养护与装备技术应用滞后等方面的短板。最后,提出未来浙江省隧道工程安全、智能、绿色3大重点发展方向。

基于应变测量的隧道周边水土压力反演方法研究

周边水土压力变化是影响隧道结构安全的重要指标,但既有监测方法难以实现周边水土压力的长期准确测量.鉴于此,提出了一种基于应变测量的隧道周边水土压力反演方法.首先介绍了隧道周边水土压力的简化模型,并基于最小二乘法建立了应变-压力的反演矩阵;然后通过预埋光纤光栅传感器测量隧道结构断面的应变分布,并通过应变-压力之间的关系来反演隧道周边水土压力;最后分别通过有限元模型和隧道工程现场监测试验证明了反演的隧道周边水土压力的精度可满足工程需求.由于光纤光栅传感器在长期监测隧道结构断面的应变分布时具有的优良性能,因此通过应变-压力之间的关系反演隧道周边水土压力的方法可用于隧道周边水土压力的长期监测.

跨海公路盾构隧道结构响应特征研究

结合舟山鲁家峙跨海公路隧道在运营期的结构响应特征进行研究,分析盾构法隧道的结构响应规律和结构受力薄弱点。研究结果表明:盾构隧道穿越的地层组合模式对衬砌结构内力的分布形式有较大影响,水位以及隧道埋深对衬砌结构内力值有较大影响;盾构隧道衬砌结构的拱顶及拱肩处相对薄弱,在隧道运营期应加强对这些敏感薄弱部位的监测。

堰筑隧道围堰基坑耦合计算围护结构力学特性研究

为研究围堰对基坑围护结构力学特性影响，以苏州阳澄西湖隧道为例，通过有限元软件进行围堰、基坑耦合计算，分析了典型地质条件中，不同工况下围堰荷载对围护结构力学特性的影响规律。结果表明，围堰离基坑较近时，基坑的支撑轴力、围护桩弯矩和基坑位移较大，围堰荷载对基坑影响较明显，尤其是围护桩中下部临近坑底位置处的内力变形，并且软土地层中围堰对围护结构内力变形的影响更为显著，随围堰外移至1.5倍基坑深度范围外围堰对基坑力学特性的影响逐渐减弱至可忽略。研究成果为类似堰筑隧道工程的围堰、基坑设计施工提供了指导性意见。

非对称开挖深基坑变形分析

文中以国内首条湖底双层隧道——苏州阳澄西湖南隧道的非对称开挖超深基坑为背景,采用MIDAS GTS软件进行三维有限元计算,分析基坑两侧地面标高不等、两侧围护结构刚度不等、两侧荷载不等及平面不规则情况下,基坑的变形规律,对围护结构设计方案进行校核,并将计算变形量与施工监测数据进行对比.结果表明:深度和荷载较大一侧的水平位移和地表沉降均较大.深度和荷载较小一侧,在基坑开挖较浅时,水平位移向基坑外侧、地表呈隆起状态,且在开挖全过程桩顶附近土体一直受到挤压产生向外的变形和向上的隆起;计算结果与监测数据差异较小.

不同工况下双排钢板桩围堰内力变形研究

为了了解双排钢板桩围堰在复杂受力条件下的内力、变形产生机理,确定最不利工况,该文采用有限元法对钢板桩围堰在不同水位、不同类型荷载下各施工阶段的位移、钢拉杆轴力和钢板桩弯矩进行分析。研究表明:围堰的变形和内力受水位高低、填土自重、竖向施工荷载、水平向波浪荷载、风荷载等多种作用综合影响,位移最不利工况为高水位‒水平荷载,钢拉杆最不利工况为低水位‒竖向荷载,钢板桩最不利工况需考虑多种情况取最大值。

紧邻有轨电车高架桥基坑施工安全保障措施

结合苏州太湖大道改造工程阳山西路隧道基坑工程,文章分析了紧邻有轨电车高架桥基坑施工时存在的风险及相应安全保证措施,研究了各主要施工工序的控制要点,并对施工期间可能出现的风险提出了针对性的应急措施,不仅可以确保基坑的安全和稳定,而且将基坑施工对高架桥的影响降到最低,安全保障措施可供类似工程参考。