隧道建设2022-03|杨秀仁、陶连金、许有俊、姜弘、黄美群、巩江峰等21篇精彩文章推荐

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★ 地铁车站装配式结构建造技术研究与应用

杨秀仁

摘要： 首先，简要论述地铁车站装配式结构建造技术近10年的研究与应用情况，涉及结构设计、构件制作和施工工艺等系列关键技术。然后，依托长春地铁2号线试验站工程，从总体技术定位、结构选型、结构体系3方面阐述装配式结构技术方案，系统介绍科技创新研究内容和主要成果，包括接头综合技术、结构静力和动力力学行为、闭腔薄壁构件力学性能、榫槽接头注浆技术、接缝防水技术、大型预制构件生产技术、施工工艺和辅助施工装备、车站多专业一体化技术等多个方面，并分析其技术、经济和社会效益，总结推广应用情况。最后指出，装配式结构建造技术最初是为解决长春严寒冬季施工困难问题而研发的地铁车站工业化建造模式，工程实践证明，装配式结构建造技术高质、高效、安全、绿色环保，不仅适用于其他城市各种环境条件下的地铁车站建设，同样适用于建造地铁区间、人行通道、道路隧道、地下管廊等其他明挖地下结构，适用性非常广泛。

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★ 城市轨道交通明挖装配式地下结构设计技术及方法

杨秀仁

摘要： 通过多年装配式地下结构建造技术的理论和试验研究，结合实际工程应用，对明挖条件下的城市轨道交通等市政工程预制装配式地下结构的设计技术和方法进行系统性总结。1）从全方位体现装配式技术的工业化建造理念的角度，提出装配式地下结构的设计基本原则和基本规定，并结合明挖装配式结构的特点提出主要设计内容；2）针对装配式结构设计的重要环节，包括结构体系的确定、基坑工程和结构防水等方面进行论述，提出接头选型、结构拆分及内部结构的设计方法，以及基于装配式结构的基坑工程设计技术要求和设计方法，涵盖支护选型、基坑宽度的确定、桩墙+内支撑体系技术设计要点、基坑回填技术设计要点等，并总结装配式地下结构的防水关键技术。

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高速公路隧道事故风险规避新技术应用分析和探讨

苏保锋, 胡江碧

摘要： 为解决隧道 区域事故率偏高且危害性较重等问题，首先，分析隧道常见事故的致因和归纳传统隧道交通事故的应对策略；然 后，借助于当前智能网联汽车、现代移动通信、互联网与大数据处理的技术进步，构建基于5G 通信的隧道区域自动驾驶与车路协同 技术框架，并探讨基于该框架的创新性风险规避策略。本研究顺应智能网联汽车和自动驾驶系统的技术趋势，契合公路隧道提质 升级行动的目标需求，通过完善隧道区域的综合预警机制，变传统的隧道事故被动应对为积极主动预防，为实现隧道区域交通要素 的智慧化、提升司乘人员的行车体验、增强事故的紧急救援能力和风险管控水平提供新的思路。

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★ 明挖装配式隧道结构整体作用效应计算分析方法

杨秀仁, 黄美群

摘要： 明挖装配式隧道结构力学行为复杂、影响因素多、施工过程内力转换频繁，且尚无成熟的结构整体作用效应分析方法可借鉴。从影响结构体系受力、变形和稳定性的因素入手，提出主要分析思路、荷载作用和关键分析工况；针对接头刚度、地层约束、基坑支护体系、基坑肥槽回填、拼装误差等主要影响因素，论述计算模型的确定方法和计算分析要点，并强调从施工到使用期间各阶段的实际工作状况逐一展开作用效应分析，是获取结构趋于实际受力特征的必要过程; 实际工程设计中，应采取合理的手段和方法计入各要素和施工过程的影响。提出的多次迭代分析方法用于变刚度接头的装配式隧道结构的整体作用分析准确、快速。

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★ 场地类别对装配式地铁车站结构地震响应的影响

陶连金, 曹乾坤, 石　城, 丁　鹏

摘要： 为研究装配式地铁车站结构在不同场地条件下的地震响应，基于有限元软件，建立地层-装配式地铁车站结构三维静动力耦合非线性有限元分析模型，分析不同场地类别、不同地震动峰值加速度以及竖向地震动条件下装配式地铁车站结构的地震响应，并给出装配式地铁车站的加速度、变形、应力及塑性损伤的变化规律。分析表明：1）场地类别由Ⅱ类变为Ⅲ类时，车站结构顶底间最大相对水平位移与接头张开角逐渐增大，且增长幅度变大，但接头张开角仍较小(<0.10°)，验证了接头的稳定性和安全性；2）在Ⅲ类场地条件下，拱腰、拱肩以及侧墙上下端附近的围护结构等位置易出现塑性损伤；3）相比单向水平地震动，增加竖向地震动会显著增大装配式地铁车站结构的变形、应力、接头张开角及塑性损伤。总体来看，在Ⅱ类场地条件下，输入地震动峰值加速度分别为0.1 g 和0.2 g 时，结构基本处于弹性工作状态；在Ⅲ类场地条件下，输入地震动峰值加速度为0.4 g 时，结构处于弹塑性工作状态且塑性区体积较大。

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矩形顶管隧道接头橡胶圈防水安全限值 研究

许有俊, 裴学军, 董文秀, 黄正东, 康佳旺

摘要： 为研究矩形顶管隧道接头橡胶圈的受力特性和密封性，利用接头细部尺寸关系表达式，计算接头在发生防水失效时的临界 状态值，通过有限元软件建立接头安装模型，定量改变接头安装间隙和管节偏转角，将模拟结果与理论计算结果进行对比验证。结 果表明: 1)橡胶圈安装力随安装距离的增加表现为先增大到峰值，后减小到定值，且安装间隙的大小对安装力影响显著; 2)橡胶圈 压缩高度在8~14 mm 时接头防水效果良好，当橡胶圈压缩高度小于8 mm 或大于14 mm 时，橡胶圈分别因接触压力不足0. 3 MPa 或过度压缩而不满足规范要求; 3)管节发生偏转时，最大允许的偏转角为0. 02 rad，当偏转角进一步增大，依次发生因接触压力不 足引起的渗漏水破坏、钢套环与插口管节接触破坏、钢套环与橡胶圈的脱离破坏以及橡胶圈过度压缩导致的破坏。

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★ 预制装配式地下车站结构施工阶段力学行为分析

彭智勇, 杨秀仁, 黄美群, 林　放, 杨　明

摘要： 为确保预制装配式地下车站结构在施工过程中的安全与稳定，了解预制装配式地下车站结构施工阶段的力学规律，以长春地铁2号线捷达大路站装配式车站为工程背景，通过数值模拟和现场实测相结合的方式，对预制装配式地下车站结构的施工全过程展开分析。研究结果表明：1）顶部回填和水位恢复2个阶段对结构内力和变形影响较大；2）丝杠设置、混凝土分层回填等特殊施工节点对拼装成环和侧壁回填阶段结构的内力和变形有较大影响；3）通过将数值计算结果与现场实测结果进行对比分析，验证了模型分析的可靠性。

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大跨度小净距隧道中夹岩爆破振动控制与损伤判别

李小刚, 周先齐, 杨杭澎, 付晓强, 俞　 缙

摘要： 明确爆破动载作用下大跨度小净距隧道中夹岩柱的振动响应及累积损伤演化规律，有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。依托厦门海沧疏港通道工程项目，现场采用爆破测振与声波测试对中夹岩体的爆破振动速度及围岩声波速度进行监测与分析,并对原有的爆破方案进行优化，对循环爆破作用下中夹岩振动传播与损伤演化规律进行探究。研究结果表明：1）掏槽眼的装药量和自由面数量是影响中夹岩爆破振动速度的主要因素，通过优化爆破方案设置减振孔,使中夹岩振速降低了67.4%，最终控制中夹岩的最大质点峰值振动速度为12.67 cm/s，符合规范要求; 并根据萨道夫斯基公式，回归得到中夹岩的振动响应规律。2）在多频次爆破作用下，侧面岩体声波速度整体高于中夹岩体，受应力波及裂隙的共同影响，围岩声波速度由中夹岩内部至隧道轮廓线呈波动式下降趋势，随着掌子面的不断远离，中夹岩累积损伤范围最终稳定在距围岩表面1.5 m范围内；通过现场监测与优化实现中夹岩爆破振动控制与累积损伤范围判定，保障了大跨度分岔隧道的高效安全掘进。

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★ 装配式车站出入口环框预制结构沿车站纵向的受力分析

吴成刚, 罗杰俊, 林　 放

摘要： 为研究装配式车站出入口环框预制结构受力，给出入口环框设计提供理论基础，首先，分析装配式车站预制环框从施工到使用各阶段不同的荷载模式。其次，采用有限元计算方法，研究环框结构从施工安装阶段、覆土回填阶段到出入口施作完成阶段的受力特点。然后，指出预制环框结构同顶板结构之间凹凸榫槽在完成接缝注浆后，沿车站纵向形成整体，对环框受力较为有利；同时，预制环框结构与顶板形成整体后共同抵抗覆土阶段及长期使用阶段的各项荷载，可以满足装配式车站拼装施工要求及后期车站结构整体受力要求。最后，提供一种设置临时钢支撑的安全储备措施，并对其结构受力进行验算，确保出入口环连续拼装的安全可靠。

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★ 装配式地铁车站不同结构型式对注浆式榫槽接头的力学性能影响

林　放, 彭智勇

摘要： 为研究装配式地铁车站结构型式和注浆式榫槽接头之间的力学性能影响关系，对比和分析了纯铰接接头结构、变刚度接头结构、刚性接头结构和现浇结构4种结构型式的内力和变形，并依托深圳装配式地铁车站结构方案选型，对比分析了高拱结构和坦拱结构对接头承载性能的影响。结果表明：1）非刚性变刚度的注浆式榫槽接头对于预制构件弯矩的调幅作用明显，具有较好的变形能力。2）高拱结构的AB和BC接头安全余量较坦拱结构更大，但是顶拱接头安全余量表现弱于坦拱其他接头；考虑到所有接头都处于线性阶段，综合考虑运输和投资等因素，最终选用坦拱结构。3）利用接头承载特征曲线对坦拱结构的各个接头承载能力进行验算，结果表明，接头均满足要求，且有较大的安全余量。

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★ 基于原位监测的装配式地铁车站结构拱顶接头力学性能分析

林　 放

摘要： 为研究对装配式结构承载起到关键作用的拱顶接头力学性能，基于长春地铁装配式车站长期原位监控量测，对承受弯矩较大的拱顶接头进行整个施工期的力学行为分析，讨论拱顶接头应力、相对变形量以及相对转角随施工进程的变化趋势，分析拱顶接头在不同施工阶段的性能表现，并与数值计算结果进行比较。研究表明：1）顶部构件落拱拼装成环刚开始，结构有一段时间的自适应期，接头应力和变形较大；2）覆土回填以及水位恢复之后，接头所受轴力增大，应力和变形减小，对接头承载起到正向作用；3）接头应力整体变化幅度不大，施工期间双榫接头的2个榫头依靠彼此的咬合作用承担外力，并表现出一拉一压2种不同的性质，施工结束之后最终都稳定在压应力状态；4)拱顶接头整体变形较小，安全余量较大。

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★ 装配式地铁车站预制构件加工质量检验与安装精度预测

郭海洋, 刘昌永, 李秉德, 鲍先锋, 王延涛

摘要： 为解决装配式地铁车站工程预制构件常因质量检验工作任务繁重且误差较大而造成质量不合格及无法精准安装的问题，将 BIM+三维激光扫描技术应用于装配式地铁车站工程预制构件生产质量检验中，通过建立预制构件BIM 模型与三维点云模型进行虚拟 预拼装，检验加工精度，避免现场安装过程中因构件质量问题而造成浪费。运用灰色预测方法构建GM(1,1)灰色预测模型，预测装配 式地铁车站多个预制构件拼装后的累计误差，并以此对虚拟预拼装检验结果进行对比验证。结果表明: 1)本次质量检验的7 块构件 加工误差均在规范允许范围内; 2)整环累计拼装误差为13. 920 mm，其中，C1 块与D 块间拼装误差达4. 150 mm，其他相邻块纵缝间隙 均小于3 mm; 3)虚拟预拼装误差检验结果与GM(1,1)模型灰色预测结果拟合较好，最大偏差仅为0. 407 mm。

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适用于隧道机械化施工的折叠式钢拱架及立拱关键技术研究

张国伟, 李德武, 雷啸天

摘要： 为提高隧道立拱质量和效率，解决人工立拱在隧道施工中存在的搭接部位不牢靠、错位以及劳动强度大等问题，基于新型多功能作业台车，结合装配式隧道及地下工程建造技术理念，设计一种适用于机械化装配的折叠式钢拱架。依托新乌鞘岭隧道进口段机械化装配施工，对折叠式钢拱架的装配性能进行现场试验并对其承载特性进行数值分析，结果表明：1）折叠式钢拱架的装配性能可以满足隧道机械化装配的要求；2）承载性能可以满足设计要求，且试验段隧道拱顶沉降为70 . 6 mm；3）提高了钢拱架安装质量和效率，降低了工人的劳动强度。最后，总结折叠式钢拱架立拱关键技术要点。

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基于强度折减法的高铁隧道全断面机械化作业围岩稳定性分析及支护优化研究

刘雨萌, 张俊儒, 何冠男, 燕　波, 王智勇

摘要： 为研究高铁隧道全断面机械化施工下围岩的稳定性，优 化初期支护参数，首先 ，以黄(冈）黄（梅）高速铁路刘元隧道为依托工程，通过岩石常规三轴试验获得准确可信的数值计算参数；其次，采用强度折减法求解依托工程的安全系数，以安全系数作为评价指标，评价围岩的稳定性；再次，以拱顶沉降位移及边墙收敛位移作为评价围岩稳定性的定量指标，对依托工程进行支护参数优化研究，得到适用于依托工程的合理初期支护参数；最后，通过现场监测数据对隧道围岩的稳定性进行验证。结果表明：1）双线高速铁路隧道全断面机械化开挖时围岩具有良好的自稳能力，且在强度折减法分析中，拱顶沉降及边墙收敛对折减系数变化较为敏感；2）可将拱顶沉降及边墙收敛作为评价指标，得到适用于依托工程的初期支护优化参数 ；3）现场监测数据验证了优化后支护参数的安全性和合理性。

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★ 装配式竖井设计与施工技术应用研究

——以南京某沉井式地下车库项目为例

姜　弘, 包鹤立, 林咏梅

摘要： 为解决在建筑密集、狭小空间城区进行地下空间开发面临的难题，通过介绍新型竖井掘进装备、掘进下沉技术、竖井管片结 构设计和防水技术，提出一种基于德国海瑞克公司垂直竖井挖掘机(VSM)的装配式竖井施工技术。南京建邺区沉井式停车设施建 设项目(1 期)工程是该设备在国内的首次应用，相对传统工法，施工场地小，效率高。工程实践表明: 1)采用超挖配合自重下沉的 模式，使得竖井下沉过程完全受控; 2)竖井外侧采用膨润土泥浆起到了很好的减摩和护壁作用; 3)竖井整环分成完全相同的6 块 管片，所有管片只有1 种结构形式，极大提高了现场施工效率和质量。该工法在城市地下停车库、盾构工作井、地铁通风井等工程 中具有良好的应用前景。

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★ 地下结构闭腔薄壁预制构件设计关键技术

黄美群

摘要： 采用闭腔薄壁构件是地下结构大型预制构件轻量化设计的重要手段，闭腔薄壁构件已在长春、青岛和深圳等城市的装配式 地铁车站衬砌结构中率先得到应用。地下结构闭腔薄壁构件目前尚没有适用的规范和标准可参考执行，在理论研究和实际工程应 用的基础上，对地下结构闭腔薄壁预制构件设计关键技术进行论述。首先，从装配式地下结构的受力特性、接头构造、接缝防水及 耐久性角度，分析预制构件轻量化的设计方法，论述闭腔薄壁构件轻量化的优势; 然后，通过与带肋的T 形、工形和箱型截面构件 对比分析，揭示闭腔薄壁构件在剪力滞效应和剪应力分布规律方面具有类似的力学性能特征，即闭腔薄壁构件存在典型的剪力滞 效应，但影响程度较低，同时分析剪力滞效应的主要影响因素，提出适用于闭腔薄壁构件的剪力滞系数，截面剪应力全部由纵向肋 板承担; 最后，分析闭腔薄壁构件的主要构造特点及其对构件力学性能的影响，提出翼缘板、纵向肋板、横隔板、端头板、内部空腔率 等构造指标，并从计算分析和设计方法等方面提出闭腔薄壁构件结构设计要点。

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不等跨双向10 车道四连拱隧道设计及施工方法

柏　署, 杨　雄, 李雨哲, 龚　峰, 阳军生

摘要： 针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂，施工风险高等问题，介绍观音岩四连拱隧道 设计施工方法，提出“先主后辅”的施工工序，并应用数值模拟及现场监测手段，分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下， 围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明: 1)采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全 可行的; 2)多连拱隧道施工,洞室受到的开挖扰动次数越多，结构受力越复杂，建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰 动带来的安全风险; 3)相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明，隧道施工过程中围岩变形稳定、支 护结构安全，不等跨双向10 车道四连拱隧道设计及施工方法可行。

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改性脲醛树脂在高黎贡山隧道1 号竖井注浆堵水中的应用

贾建波, 姚　晖, 周志辉

摘要： 为解决富水花岗岩、高角度裂隙发育、高承压水等复杂地质条件下铁路隧道竖井施工安全及工期问题，在采用普通水泥和超细水泥等水泥基材料注浆效果不能满足施工需求的情况下，通过试验和方案对比后采用改性脲醛树脂材料进行注浆堵水，其浆液注入量、注浆孔剩余水量、井壁漏水量较普通水泥和超细水泥均有较大优势，能够更好地保证注浆效果，大大降低竖井施工淹井的风险；同时，使用改性脲醛树脂注浆可以减少单孔复钻复注次数，节约钻孔、注浆时间。该材料成功用于高黎贡山隧道1号竖井建井施工中，有效解决了600 m以下深度竖井施工注浆堵水难题，杜绝了淹井风险，确保了竖井施工安全到底，使控制性工程工期得到了有效保障。

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★ 富水地层超深装配式竖井水下机械法掘进施工技术

——以南京某沉井式停车设施建设项目为例

张振光, 徐　杰, 汪　盛, 蒋海里, 郝　亮, 付武荣

摘要： 针对在建筑密度大、可利用空间有限的中心城区施工超深竖井面临的一系列技术难题，介绍一种新型竖井施工工艺及全自动机械化装备施工预制装配式圆形竖井的方法，重点探讨装配式竖井管片设计及拼装、不排水掘进技术、受控下沉技术、竖井姿态控制及纠偏工艺。工程实践表明：1)采用装配式建造理念及不排水掘进，可有效控制侧壁地层、开挖面的失稳风险以及周边地面沉降；2)多重姿态监控系统、偏移判定标准及纠偏措施可确保竖井姿态；3)采用超挖配合受控下沉，无卡滞及突沉风险。

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