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高地应力软岩地层敞开式TBM法隧洞围岩变形控制技术——以香炉山隧洞为例

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隧道建设（中英文） 2024年第2期44卷 341-348页

作者：王斌杨延栋周建军李凤远徐海峰刘超尹中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 中铁隧道股份有限公司河南郑州450001 盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001

为解决敞开式TBM在滇西地区高地应力软岩地层施工中遭遇围岩大变形而导致的支护破坏、设备频繁被卡、隧洞侵限等工程难题,通过分析围岩允许变形量与变形规律,提出围岩控制时空原则:有效初期支护施作时间为开挖后15 d内、空间位置为距掌... 详细信息

为解决敞开式TBM在滇西地区高地应力软岩地层施工中遭遇围岩大变形而导致的支护破坏、设备频繁被卡、隧洞侵限等工程难题,通过分析围岩允许变形量与变形规律,提出围岩控制时空原则:有效初期支护施作时间为开挖后15 d内、空间位置为距掌子面30 m范围内,TBM掘进日进尺不低于2 m/d。通过不同类型的支护结构现场试验,得出控制围岩变形的有效措施为预应力长锚索主动控制变形、灌混凝土箱体H型钢拱架被动强支撑。另通过滇中引水香炉山隧洞敞开式TBM施工实践,开发出“掌子面位置刀盘扩挖预留允许变形量、围岩出护盾灌混凝土箱体拱架被动强支撑、隧洞上半圆前置式自动化喷混凝土早封闭、预应力长锚索主动控制深层围岩变形、隧洞底部自进式锚杆后补强”等围岩变形有效控制技术。

关键词：软岩大变形围岩变形控制高地应力引水隧洞岩石隧道掘进机

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隧道结构智能综合检测装备研制与应用

隧道建设(中英文) 2024年

作者：王百泉陈海军郭璐高攀马召林武汉理工大学广东省隧道结构智能监控与维护企业重点实验室中铁隧道局集团有限公司盾构及掘进技术国家重点实验室

为解决隧道结构健康常规方式存在检测指标相对单一、机械化程度低、检测效率低、智能化水平低、安全风险高等突出问题，通过“非接触远距离检测”、“表观病害智能检测与识别”、“装备集成与智能控制”等关键技术研究与创新，研制了隧... 详细信息

为解决隧道结构健康常规方式存在检测指标相对单一、机械化程度低、检测效率低、智能化水平低、安全风险高等突出问题，通过“非接触远距离检测”、“表观病害智能检测与识别”、“装备集成与智能控制”等关键技术研究与创新，研制了隧道结构智能综合检测装备，实现了隧道结构内部病害、表观病害、结构形变等一体化综合检测。经工程验证，该装备可实现隧道衬砌厚度、背后空洞、钢拱架分布、衬砌裂缝、衬砌裂损、渗漏水、隧道断面及盾构法隧道椭圆度、管片错台等信息非接触高效综合检测，其综合作业效率10～40km/h，比常规检测方式提升了2～8倍，其检测方舱采用模块化设计，可搭载于轮式汽车底盘、轨道平板车等多种载体，适用于隧道建设施工过程中、竣工验收及运营期等多种工况，市场应用前景广阔。

关键词：隧道非接触多通道雷达综合检测表观病害

复杂工况下盾构隧道车辆智能调度系统开发及应用

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科学技术与工程 2024年第6期24卷 2547-2553页

作者：王利明曾垂刚赵海雷李凤远全永威何蒙蒙盾构及掘进技术国家重点实验室郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广州511458 新疆额尔齐斯河投资开发(集团)有限公司乌鲁木齐830000

为解决长大隧道施工时多作业车辆行驶时车辆拥堵、安全风险高、调度难的问题,依托上海轨道交通市域线机场联络线超大直径盾构隧道工程,设计了具有位置确认、信号传输、定位应用功能的智能调度系统。分析施工物料优先性,以减少车辆等待... 详细信息

为解决长大隧道施工时多作业车辆行驶时车辆拥堵、安全风险高、调度难的问题,依托上海轨道交通市域线机场联络线超大直径盾构隧道工程,设计了具有位置确认、信号传输、定位应用功能的智能调度系统。分析施工物料优先性,以减少车辆等待时间为目标确定车辆调度次序,建立了车辆调度模型。基于隧道车辆定位系统和车辆调度模型,开发了复杂工况下隧道车辆智能调度系统,通过在上海轨道交通市域线机场联络线工程度~凌区间隧道进行验证应用,提前20~35 s为相对行驶车辆进行避让预警,在相距50~200 m范围内进行车辆安全车提醒,提高了超大直径盾构隧道物料运输效率,提升了长距离隧道单车道多车辆行驶安全。

关键词：长大隧道运输车辆定位系统车辆调度智能避让

浅埋极软地层加固对大直径泥水盾构开挖面稳定性影响研究

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公路 2024年第6期69卷 394-399页

作者：门小雄孙飞祥郭保和杨振兴任辉王发民珠海市轨道交通有限公司珠海市519000 盾构及掘进技术国家重点实验室郑州市450001 中铁隧道局集团有限公司广州市511458

为研究地层加固对浅埋极软地层大直径盾构隧道施工中开挖面稳定性控制的影响,依托珠海隧道工程浅埋极软地层段,选择地层加固前和加固后两种工况,借助数值分析方法,对两种工况分别开展考虑泥水比重和支护压力分布两个因素影响下的开挖面... 详细信息

为研究地层加固对浅埋极软地层大直径盾构隧道施工中开挖面稳定性控制的影响,依托珠海隧道工程浅埋极软地层段,选择地层加固前和加固后两种工况,借助数值分析方法,对两种工况分别开展考虑泥水比重和支护压力分布两个因素影响下的开挖面变形特征计算,通过对不同因素下地层加固前、后开挖面变形特征进行比较分析,确定了开挖面变形最小的泥水支护压力分布区间。结果表明:地层加固前,较小、适中和较大的泥水支护压力对应的开挖面变形分别呈“C”、倒“S”和倒“C”形态,不同形态的变形均较大,开挖面存在失稳风险;地层加固后,仅在未加固的开挖面区域存在较大变形,合理的泥水支护压力可以较好地控制开挖面变形量;地层加固前、后,保持开挖面变形较小所需的开挖面中点的泥水压力与同位置静止土压力的比值分别位于区间(0.85, 0.95)和(1.15, 1.25)内;提高泥水比重有利于开挖面变形控制。

关键词：公路隧道大直径泥水盾构浅埋极软地层开挖面稳定性地层加固数值分析

基于岩碴比表面积的完整岩体TBM破岩效率分析

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：闫长斌石雨萱李严李庆民刘永胜吴遁郑州大学土木工程学院水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 中国铁建水下隧道工程实验室盾构及掘进技术国家重点实验室

岩碴是TBM掘进过程中岩～机相互作用的直接产物，其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验，定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律，提出了一种基于岩... 详细信息

岩碴是TBM掘进过程中岩～机相互作用的直接产物，其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验，定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律，提出了一种基于岩碴粒径分布规律的比表面积计算方法，准确计算了不同粒径分布条件下岩碴比表面积的真实值。结合岩碴新表面理论指标对岩碴比表面积计算结果进行验证，同时分析了岩碴比表面积与TBM破岩效率之间的内在联系。研究结果表明：随着岩碴粒径增大，岩碴的球形度和扁平度逐渐减小、伸长度逐渐增大。总体上，岩碴的伸长度越大、扁平度和球形度越小，粗糙度指数就越大，TBM破岩效率越高。采用积分的方法，利用表面积预测函数与累积分布函数可计算得到岩碴试样比表面积真实值且分析发现其数据可近似表示单位质量岩体破碎后新增表面积的大小。岩碴比表面积SW与新表面理论指标Sa之间具有较好的线性相关性，可以相互验证其准确性与合理性，但相比新表面理论指标Sa，比表面积SW具有更清晰的物理意义和更为直观的数字结果。岩碴比表面积随TBM掘进比能、贯入度指数增加而增大，随粗糙度指数增大而减小，即岩碴比表面积可较好地描述岩石破碎程度及能量消耗，岩碴比表面积越大，岩碴就越破碎，TBM破岩效率越低。

关键词： TBM 岩碴破岩效率三维扫描形态特征比表面积

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TBM法超长隧洞物料高效运输技术研究

水利建设与管理 2024年第2期44卷 1-7页

作者：徐海峰徐鹏祖杨延栋中铁隧道股份有限公司河南郑州450001 盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

针对TBM法超长隧洞(>20km)支洞无轨运输与正洞有轨运输转换能力受限以及有轨运输运行速度受限导致TBM法超长隧洞施工物料供不应求而影响施工进度的问题,通过新增混凝土专用运输通道与倒运平台,降低了物料转换洞吊运压力,有效提升了物料... 详细信息

针对TBM法超长隧洞(>20km)支洞无轨运输与正洞有轨运输转换能力受限以及有轨运输运行速度受限导致TBM法超长隧洞施工物料供不应求而影响施工进度的问题,通过新增混凝土专用运输通道与倒运平台,降低了物料转换洞吊运压力,有效提升了物料无轨运输与有轨运输的转换效率;通过增设仰拱承轨台来代替钢轨枕支撑有轨运输轨道,提高了有轨运输轨道安装质量,有效提升了有轨运输的运行速度,大幅度缩短了超长距离物料有轨运输时间。上述两项措施在滇中引水香炉山隧洞的成功实施,实现了TBM法超长隧洞物料高效运输,可推广应用至其他类似隧洞工程。

关键词：超长隧洞物料运输有轨运输运输方式转换运输效率

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我国城市地下空间盾构法隧道工程技术新进展

隧道建设（中英文） 2024年第1期44卷 1-20,I0005-I0024页

作者：易国良陈馈卢高明周建军范文超中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 隧道掘进机及智能运维全国重点实验室河南郑州450001 山东大学山东济南250100 陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000

基于盾构施工特点,对盾构法施工技术的发展过程和创新进展进行调查研究,总结盾构法施工技术在地铁、市政公路、城市铁路、城市水工隧洞、城市综合管廊等工程中的最新应用,阐述城市盾构法隧道在地质条件多样化、越江跨海常态化、结构断... 详细信息

基于盾构施工特点,对盾构法施工技术的发展过程和创新进展进行调查研究,总结盾构法施工技术在地铁、市政公路、城市铁路、城市水工隧洞、城市综合管廊等工程中的最新应用,阐述城市盾构法隧道在地质条件多样化、越江跨海常态化、结构断面多元化、地面条件复杂化、隧道结构耐久性等方面面临的技术挑战。介绍超大直径盾构装备、大直径泥水盾构常压换刀、多模盾构、类矩形盾构隧道建造、联络通道机械法施工、软硬极端悬殊地层掘进、富水砂卵石地层土压平衡盾构、地下高地震烈度盾构隧道减隔震抗震和超长距离综合施工等技术创新成果;总结不良地质识别、设备状态实时感知、同步推拼连续掘进、盾构自动驾驶技术、盾构智能化管控平台等盾构智能掘进技术进展;指出城市地下空间建设盾构法隧道工程的发展趋势,地铁隧道、城市道路、综合管廊、城市给排水等设施需要不断更新,并网络化,盾构法隧道技术需要不断发展,盾构法隧道智能化施工需日趋精益。未来盾构装备将朝着“多模式、无刀化、外星化”等多元化,多源信息感知、管片智能拼装、地质探测预报、自主感知掘进决策等智能化以及特大直径、超长距离、超大埋深、超高水压等方向发展。

关键词：地下空间地铁隧道市政公路隧道城市铁路隧道城市水工隧洞城市综合管廊盾构法隧道工程超大直径盾构装备软硬极端悬殊地层智能化掘进技术同步推拼连续掘进

全-中风化花岗岩地层中盾构隧道近距离上跨既有隧道变形控制技术研究

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长江科学院院报 2024年

作者：穆亦龙周小文刘怀宇华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室中铁南方投资集团有限公司

东莞市地铁一号线新建盾构隧道以1.73m的极小净距离上跨已营运的莞惠城际隧道，新隧道上、下半圆分别位于全、中风化花岗岩中。在新隧道盾构路径上存在原隧道施工时遗留的若干锚索，对盾构机运行存在重大安全影响。为了盾构运行安全及... 详细信息

东莞市地铁一号线新建盾构隧道以1.73m的极小净距离上跨已营运的莞惠城际隧道，新隧道上、下半圆分别位于全、中风化花岗岩中。在新隧道盾构路径上存在原隧道施工时遗留的若干锚索，对盾构机运行存在重大安全影响。为了盾构运行安全及严格限制新隧道施工对既有隧道的影响，通过研究采取了多方面的控制措施，包括通过试验段和数值模拟辅助优选掘进参数、地层预先注浆加固、采用停机开仓法切割锚索、位移监测等。盾构上跨施工顺利完成，监测显示地层和既有隧道位移控制取得了良好的效果。本文对该工程的施工控制技术进行较全面的介绍，期望对于类似工程具有借鉴作用。

关键词：花岗岩盾构隧道既有隧道锚索变形控制

地下水位变化对砂土地层地铁隧道沉降影响试验研究

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 122-130页

作者：黄大维李彬鑫石钰锋胡光静袁岳峰詹涛华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学江西省防灾减灾及应急管理重点实验室江西南昌330013 中铁广州工程局集团有限公司广东广州511457 南昌轨道交通集团有限公司地铁项目管理分公司江西南昌330038

为考察地铁运营后列车载荷和地下水对隧道造成的影响,对某砂性土地层城市中某一地铁盾构隧道区段运营6年间的沉降变形进行实测观察;根据实测所得沉降规律,设计并开展缩尺模型试验,研究车致振动条件下因地下水位变化产生的隧道沉降规律... 详细信息

为考察地铁运营后列车载荷和地下水对隧道造成的影响,对某砂性土地层城市中某一地铁盾构隧道区段运营6年间的沉降变形进行实测观察;根据实测所得沉降规律,设计并开展缩尺模型试验,研究车致振动条件下因地下水位变化产生的隧道沉降规律。结果表明:随着时间推移,隧道各测点所得数据呈现一定的周期性上升与下降变化趋势,前2年隧道总体上浮,之后略有沉降,第3年后虽有波动但基本未发生进一步沉降,第6年后隧道最大沉降不超过3 mm;砂性土地层中,地下水位变化会造成重塑土层内部应力变化,且振动荷载会导致土体颗粒结构重新调整至密实,易导致隧道发生沉降,因此不能忽视地铁周围施工降水给隧道带来的不利影响;土体振密及因地下水产生的浮力共同作用,导致隧道的上浮及沉降。相比于软土地层,砂性土地层中盾构隧道的沉降速率明显更低且沉降基本稳定时间更短,2种地层下的沉降规律、影响因素完全不同,各地层下的沉降分析理论亦无法相互适用。

关键词：盾构隧道隧道沉降砂土地层地下水位车致振动