盾构技术与穿黄隧洞施工

简要介绍了盾构施工技术及其在国内外的发展应用，以及南水北调中线穿黄隧洞工程的施工方案，针对穿黄隧洞工程实施应注意的几个问题提出了建议。     

南水北调中线穿黄工程盾构隧洞施工进度动态仿真

南水北调中线穿黄工程盾构隧洞是整个项目的控制性工程,其施工进度受地质条件、盾构机施工参数和工程组织管理的影响较大。本文根据穿黄工程盾构隧洞的地质条件、已定货的盾构机施工参数和初定的施工方案,建立了施工进度仿真系统模型,在此基础上研制出动态仿真软件,对盾构隧洞的施工进度进行动态仿真,并对仿真计算结果进行了分析。     

南水北调中线穿黄隧洞盾构始发技术

南水北调中线穿黄隧洞的盾构始发深度大、地质条件差、地下水位高、始发空间狭小,始发进洞时涌水涌砂的风险很大。施工中制定了严密合理的工序,重点对始发区进行高喷和冷冻加固,安全顺利地实现了盾构始发。     

南水北调中线穿黄工程隧洞盾构施工规律的探讨

在介绍南水北调中线穿黄隧洞设计参数、地质情况及盾构机选型参数的基础上,对中线穿黄隧洞盾构施工中盾构机刀盘刀具维护保养经验进行了分析,总结了施工过程中定期检查盾构机刀盘、定期带压进舱检查、根据不同地质情况灵活配置盾构刀具、实时分析掘进参数的施工规律,保障隧洞掘进施工正常进行。     

由成都院研发的《南水北调中线穿黄工程盾构隧洞施工动态仿真系统》通过验收

由成都院研发的《南水北调中线穿黄工程盾构隧洞施工动态仿真系统》顺利通过验收。南水北调中线干线局于2006年12月20日在成都主持召开了该项目验收会。中线局在对国内高校及科研机构全面技术调研的基础上，最终在2005年底委托成都院进行该系统研发。该系统采用系统仿真、三维可视化、网络通信等技术，在国内首次实现了掘进机施工虚拟场景与进度实时同步的分布式虚拟现实仿真系统。该系统在对盾构隧洞总工期及各种不利因素的综合影响深入研究的基础上，进行了施工进度及强度的多方案分析研究，提出了优化施工的措施和建议，使施工组织设计更加科学化，并采用交互式三维可视化手段，直观地反映施工过程中复杂的时空逻辑关系，揭示施工系统仿真内部动态行为特征，为全面、准确、快速地掌握施工过程以及进行调整、比较分析提供了一个有力的平台。     

南水北调中线穿黄隧洞盾构施工中特殊情况的技术对策研究

穿黄隧洞工程采用先进的盾构法施工，地质条件复杂且掘进距离长，技术复杂，难度高，施工中存在着较大的风险和困难。因此，必须针对穿黄工程地质条件、工程设计和要求，对盾构施工中可能出现的特殊情况下进行重点研究，提前采取相应的技术对策，确保如期、安全、优质完成穿黄隧洞工程施工。     

南水北调中线穿黄盾构隧洞工作竖井设计与实践

南水北调中线一期穿黄工程盾构隧洞南、北岸工作竖井是穿黄工程中设计及施工难度最大、风险最高的项目之一。经研究比较,竖井采取地下连续墙加满堂内衬的结构型式,并根据地质条件及竖井工作特点,对竖井采取了相应的加固及防渗措施,很好地解决了竖井基坑开挖深度大、地形地质和受力条件复杂、结构体型和基坑降封水难度大等难题。北岸、南岸工程工作竖井先后于2007年和2009年建成运行,经受了施工期与运行期各种工况的考验。可为同类工程参考。     

穿黄隧洞工程泥水盾构掘进施工技术

南水北调中线工程穿黄隧洞为大型水工隧洞,位于地震区,采用盾构法施工。盾构隧洞工程的施工难点是进、出洞段的施工和不同复杂地层的开挖。针对施工难点,在始发洞段,采取地层加固和气囊密封技术,在各种地层中施工时,根据地层情况,选择相应的施工参数,并采取了短边控制长边测量等关键技术,保证了施工的顺利进行。隧洞施工完成后, 经检测,隧洞路线贯通精度高,误差仅25 mm,远低于50 mm的设计要求。     

穿黄隧洞大型盾构工作竖井结构特性研究

穿黄隧洞北岸竖井为盾构始发井,位于砂土地层,地下水位高,属超深竖井;南岸竖井位于邙山高边坡坡脚,偏压作用明显。针对这一特殊的地理地质条件,对竖井的结构特性进行了研究,提出地下连续墙与满堂内衬联合受力计算方法,且为满足盾构机出发要求而研发了新型反力座,以及防水、井底高喷加固等技术,为工程成功建成发挥了重要作用,可供同类工程参考、应用。     

穿黄盾构隧洞新型复合衬砌结构特性研究

为防止穿黄盾构隧洞在运行期洞内高压水从外衬管片接缝和内衬变形缝外渗,从而诱发洞外围土渗透破坏,确保隧洞能安全稳定运行。采用三维有限元分析和1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真物理模型试验的方法,对穿黄隧洞复合衬砌结构的特性进行了试验研究,探讨了结构型式、破坏机理和风险预防措施以及有关工程应用的具体问题;研究了盾构隧洞复合衬砌3种结构形式的7个具体方案。提出了预应力盾构隧洞结构型式,研发了拼装式管片环与预应力结构相结合的新型复合衬砌型式。这种创新结构设计型式在盾构隧洞工程中尚属首例,可为同类工程参考。     

南水北调中线穿黄盾构隧洞工程地质研究

穿黄隧洞是南水北调中线总干渠上规模最大的特大型河渠交叉建筑物,全长4.25 km.隧洞穿越的地层为第四系上更新统硬塑粘性土和全新统中密饱水砂层以及卵石层、泥砾石层等,地质条件复杂,施工难度和风险较大.阐述了穿黄隧洞工程地质条件,对盾构施工隧洞的埋深、盾构机选型、设计与制造需要考虑的障碍物和不良地层等问题进行了研究,对保证盾构隧洞顺利施工具有重要意义.     

南水北调中线穿黄隧洞盾构机选型特点

本文介绍了南水北调中线穿黄工程盾构设备选型条件、考虑要素以及设备主要参数,由于穿黄工程具有长距离、大直径、高地下水、复杂地层的特征,本文结合盾构选型重点对中途换刀、障碍物的清除、盾尾密封及主轴承密封等问题进行了探讨。     

泥水盾构施工泥膜成膜质量控制试验研究——以穿黄隧洞工程为例

在穿黄隧洞盾构施工过程中,基于泥水平衡盾构施工原理与穿黄工程的地层特性、地下水特点,针对泥浆配置与性能优化问题展开试验研究,提出了适于穿黄工程不同地质条件和地层特点的泥浆配置技术,为穿黄盾构掘进提供了性能优良、有针对性的泥浆配置方案。     

南水北调中线穿黄隧洞关键技术问题研究

南水北调中线穿黄隧洞施工中存在着地质条件差、工程结构复杂等问题,因此施工难度很高。结合实际施工特点和技术研究应用,介绍了地连墙技术、盾构始发加固技术、盾构施工技术、内衬混凝土施工技术、隧洞防渗等几项关键技术。     

穿黄隧洞水头损失的模型试验分析

南水北调中线全线自流，各渠段水头分配很严格，穿黄隧洞作为路线上的关键工程，正确估算其水头损失非常重要。文章利用1：29．17的正态模型对穿黄隧洞的沿程水头损失系数λ与Re的关系进行了研究；对穿黄隧洞的总水头损失进行了测量，并与计算结果进行比较。所获得的设计与校核流量下的总水头损失值，可供工程设计、校核参考。     

穿黄隧洞1∶1仿真试验

穿黄隧洞1∶1仿真试验是南水北调中线最重要的试验项目之一,试验课题多、技术含量高、试验周期长,备受大家关注,在此作简要介绍。一、仿真试验的目的南水北调中线穿黄工程采用隧洞方案穿越黄河,穿黄隧洞为大型水工隧洞,内径7m,外径8．7m,全长4250m．埋深于黄河河床下23～35m,除承受外部较高的水、土荷载外,还承受＞0．5MPa的内水压力。隧洞衬砌采用双层复合结构,外衬为拼装     

南水北调中线穿黄工程盾构施工管片安装技术

南水北调中线穿黄隧道掘进采用了泥水平衡盾构施工,管片安装前检查项目主要有三环拼装试验、检漏试验等,管片运输包括水平运输、垂直运输等;止水条粘贴应严格按规范要求进行,监理工程师必须进行旁站监理,现场拼装时要满足下一环掘进,确保有足够的盾尾间隙;必须按程序逐步拧紧管片螺栓,背后注浆要选取合理同步注浆参数,确保管片受力均匀并尽早稳定.     

穿黄隧洞工程爆破施工安全技术措施应用探讨

南水北调东线穿黄隧洞工程采用爆破开挖。为保证隧洞工程施工安全,对可能出现的突发涌水、围岩塌方及爆破振动对黄河大堤的影响采取预注灌浆、围岩支护、堤顶监测、洞内静态监控等措施,并依据相关数据分析成果调整控制爆破参数,实现开挖安全贯通,取得良好效果。     

南水北调东线穿黄隧洞工程预注浆设计与施工

穿黄隧洞是即浆实施的南水北调东线输水线路上的关键工程，1986年4月－1988年1月，在设计洞线上成功开挖了一条勘探试验洞，施工中采用超前预注浆形成阻水帷幕，然后在帷幕内开挖成洞。由于长期受地下水的溶蚀作用，1999年8月底探洞水泵房北侧岩壁突然涌水，为确保黄河北大堤安全，同时考虑到南水北调东线工程即将实施，按大洞设计断面在探洞四周进行了灌浆加固处理。形成了穿黄隧洞的阻水帷幕，为今后隧洞的开挖创造了有利条件。     

穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验研究

穿黄隧洞为大型压力输水隧洞,采用盾构法施工。设计要求在盾构施工形成的拼装式管片环内,设置预应力内衬,以组成新型复合衬砌结构。为此,开展穿黄隧洞衬砌1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真模型试验,分两阶段进行。第1阶段为准备性试验,包括对三环内衬进行1〖DK（〗∶〖DK）〗1仿真地面模型试验;第2阶段为地下模型试验研究,模型埋于地下,并人工构造与实际工程相同的埋深和水土条件,而以高位水箱按设计水头对洞内充水加压,进行超载试验。试验取得完全成功,为验证和优化设计提供了试验依据;其模型设计、仿真模拟、试验方法可供相关工程参考。