复杂地质特长深埋水工隧洞智能化施工关键技术研究

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为解决水工隧洞穿越多种复杂地质条件下的施工难题,文章以滇中引水工程狮子山隧洞工程为依托,通过现场勘察和监测等方法,深入分析狮子山隧洞施工中主要存在的工程地质问题和施工组织难点,提出智能化施工关键技术,得出以下结论:(1)为满足“特长、高风险、多工作面”隧洞采用钻爆法快速施工的需要,从工法选择、机械配套、地质预报、施工灾害监测、有害气体监测与施工通风等方面着手,通过机械化、自动化、信息化实现安全、快速、高效施工;(2)通过对高风险源精准预测预报,采取针对性技术措施,应用智能化监测手段,建立信息化预警机制等措施,实现施工风险信息化预控目的;(3)针对狮子山隧洞地质条件复杂、施工风险高以及施工组织要求高等特点,应用智能工地管理系统软件平台,实现多层级、全方位、多维度、综合智能管理.
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圆形隧道在地震横波的冲击作用下易发生椭圆变形,评估其变形量的主要方法有解析解法和数值模拟法,鉴于此,文章提出了一种基于优化神经网络的新方法,通过构建的算法模型准确预测椭圆变形量.文章先采用思维进化算法(MEA)优化的反向传播神经网络(BPNN)确定圆形隧道衬砌的椭圆变形量ΔD,从既有文献资料和数值分析中收集了一个包含370组数据集的样本库,数值分析符合现有解析解的假设,文献资料收集的数据包含了工程现场量测的结果.由于界面强度Rinter和埋深h是大多数解析解都没有考虑到的,因此将其作为额外的输入参数引入.
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文章以成都地铁8号线换乘通道密贴下穿既有地铁车站工程为依托,采用现场监测与数值模拟相结合的方法分析暗挖施工对既有地铁车站的轨道沉降、影响范围、横断面变形等的影响.研究表明:暗挖施工完成后,既有地铁车站右线轨道沉降大于左线轨道沉降,数值模拟最大沉降为4.82 mm,与实测值误差为1.8%;随着导洞的开挖,在影响范围内既有地铁车站底板纵梁呈现下缘受拉,上缘受压的状态,暗挖施工对既有地铁车站的影响边界到开挖边界的距离约为16 m,对既有地铁车站的影响范围为55.5 m;在暗挖施工过程中,既有地铁车站横断面变形存
针对超大断面拱盖法地铁车站中施工适宜的围岩的局限性,为拓展拱盖法施工的适用范围,文章依托重庆市轨道环线民安大道站工程,运用有限元软件Midas GTS对车站大拱脚结构不加固方案、钢筋混凝土扩大基础加固方案、钢筋混凝土传力桩加固方案以及锚固方案进行比选及支护参数优化分析.研究结果表明:(1)拱脚结构加筋对于拱脚以及整个结构的受力、变形都能起到一定改善作用;(2)综合考虑结构变形、地面沉降、结构受力、工程经济效益问题和施工难易程度,应优先选择锚固方案;(3)锚固方案合理支护参数为6 m/0.50 m×0.75
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洞桩法(PBA)作为一种新型的地铁车站施工工法已得到了成功应用,但缺少对PBA法地铁车站施工引起的地表沉降和结构受力的综合研究.文章以某洞桩法施工地铁车站为工程背景,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,对洞桩逆作法不同施工阶段引起的地表沉降和车站结构受力进行分析.研究结果表明:导洞开挖和扣拱施作对地层的扰动较大,因此有必要对地层进行预加固处理(如超前管棚+注浆),进而严格控制地面沉降总量;围护桩轴力时程曲线可分为3个阶段,即快速增长阶段、缓慢增长阶段、稳定持平阶段;实测和计算得到的沉降值变化规律基本吻合,
在盾构隧道施工中,刀盘形式差异会对施工沉降造成一定影响.基于此,文章依据对圆弧和直角刀盘盾构施工前方原岩平衡土压力的受力特性分析,推导了圆弧边缘区域的平衡压力计算公式和圆弧刀盘土舱压力的选取方法,并给出了圆弧刀盘影响系数的定义.采用FLAC3D数值仿真软件,分析了圆弧刀盘、直角刀盘盾构施工的地层沉降差异性及土舱压力、土舱土体重度对地表沉降、掌子面位移的影响.结果表明,数值计算得到的圆弧刀盘与直角刀盘的施工沉降比与理论分析得到的圆弧刀盘影响系数基本一致,说明采用该系数评价直角刀盘与圆弧刀盘的施工沉降差异是可
为消除铁路隧道衬砌质量隐患,提升衬砌质量,加强对衬砌混凝土浇筑全过程的控制,确保隧道衬砌“质量可靠、安全可控”,文章结合张吉怀铁路吉首隧道,介绍了一套集台车就位控制、浇筑振捣控制、施工信息监控于一体的隧道衬砌施工信息化控制系统.在吉首隧道中的实际应用表明,该系统可以实现衬砌混凝土浇筑全过程的可视化、数据化、信息化、智能化,达到了集中、高效、便利的管理目标,对提升隧道衬砌质量、提高隧道衬砌施工效率、降低作业人员劳动强度具有重要的意义.
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