复杂地层水下盾构隧道工程难点及关键技术研究与展望

国家经济一体化需求推动了城市交通网络的蓬勃发展,众多水下盾构隧道工程应运而生。特别是进入21世纪以来,一系列长距离越江跨海隧道的建成和投运标志着我国水下盾构施工成套关键技术取得了显著进步。为促进复杂困难地层盾构掘进技术发展,推动越江跨海隧道施工效率提升,本文以近年来已建和在建的代表性大型水下隧道工程为研究对象,从隧道地质环境、盾构施工技术、工程项目管理等多个角度出发,概述了南京长江隧道、济南黄河隧道、南京地铁10号线越江隧道、苏通GIL综合管廊工程、厦门地铁2号线海底隧道等长距离高水压盾构隧道的工程问题和技术难点,梳理了高磨蚀性砂卵石地层、高黏粒粉质黏土地层、高水压强渗透性地层、江底富含沼气地层、海域密集孤石群地层等复杂地质条件下的水下隧道施工成套关键技术,分析了越江跨海隧道工程地质环境复杂化、盾构设备多样化、掘进施工智能化的未来发展趋势。相关研究成果可为后续复杂地质条件下水下盾构隧道工程的勘察、设计、施工等提供理论依据和技术支撑。     

砂卵砾石层盾构法隧道掘进技术

本文介绍了德制AVN2440DS泥水平衡式盾构掘进机在砂卵砾石层掘进过程中,盾构机刀盘被卵砾石堵卡无法掘进,通过影响因素分析、调整掘进工艺参数等技术措施,保障盾构掘进正常进行,并顺利完成420m砂卵砾层掘进施工。     

全省国土资源工作座谈会在济南召开

7月4日,全省国土资源工作座谈会在济南召开。会议总结了2012年以来国土资源重点工作进展情况,分析了存在的问题,研究了下一步推进措施。山东省委常委、副省长、政法委书记才利民到会并作重要讲话,省国土资源厅厅长徐景颜、国家土地督察济南局副局长王延杰出席会议并讲话。省政府副秘书长张忠明主持会议。     

全省非煤矿产资源勘查开发整合工作座谈会在平顶山召开

本刊讯4月21日下午,全省非煤矿产资源勘查开发整合工作座谈会在平顶山召开。副省长张大卫、省政府副秘书长张庆义、厅长张启生、副厅长郭公民．以及省矿产资源整合领导小组成员单位的主要负责同志,来自全省18个省辖市的主管副市长和国土资源局局长及相关负责同志50余人参加了座谈会。     

大坡度并小半径曲线段盾构操作与纠偏施工控制研究

以天津地铁三号线水上北路站—吴家窑站盾构区间左线施工为背景,针对盾构施工区间遇到的大坡度并小半径曲线的综合难题,利用施工过程中积累的各种数据,采用受力分析和数理统计的方法,分析了盾构推进过程中各项参数对掘进的影响,探讨了盾构掘进过程中的操作与纠偏技术,得出了正确分析所采用推力的大小和方向、铰接的使用以及在特殊曲线段设置纠偏曲线是大坡度并小半径曲线段盾构操作与纠偏的重点。     

复合地层盾构的适应性及掘进参数的关联性分析

复合地层在开挖断面范围内和开挖延伸方向上,具有两种或两种以上不同地层的组合,且各地层在岩土力学、工程地质和水文地质等方面存在圈套差异,从而对盾构施工及周围环境产生很大影响。根据复合地层状态及其工程地质特点,阐述了复合地层盾构的施工特点、复合盾构的三种掘进模式、以及选择复合土压平衡盾构机与复合泥水平衡盾构机的依据,并对盾构与复合地层的适应性及掘进参数的选取进行分析。以广州地铁六号线二期工程盾构施工数据为例,通过曲线拟合及统计回归方法,得出盾构施工时各掘进参数的相互关系,从而为复合盾构的选型及各掘进参数的相互匹配与控制提供了参考依据。     

江底盾构隧道施工期外水压分布规律的现场试验研究

重庆主城排水过江盾构隧道工程是国家重点环保工程之一,也是目前长江上最大的岩质盾构隧道。隧道采用泥水盾构机施工,其主体结构在施工期及运营期将承受0.6 MPa的高水压。研究高外水压力对隧道的影响具有重要意义,结合隧址区的地形地质及水文条件对施工期作用在盾构主体结构上的水压力进行了现场跟踪测试,探求施工期外水压力的分布规律,为盾构隧道的掘进控制提供参数,并为类似工程提供有益参考。     

省纪委书记王华元一行来我厅调研工作

8月13日下午,省委常委、省纪委书记王华元以及省纪委副书记、省监察厅厅长马光明,省纪委常委、省纪委秘书长丁世明,省纪委常委、省监察厅副厅长施彩华等一行来我厅调研指导工作。王书记在厅党组书记、厅长楼小东的陪同下,首先视察了我厅办事大厅,随后召开了座谈会,听取了厅党组书记、厅长楼小东省国土资源管理工作和反腐倡廉建设情况的汇报。王华元书记在听完汇报后,对我厅的工作给予了充分肯定,     

土压平衡盾构反扭矩的分析和计算

盾构是土质隧道（洞）全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械,在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构的始发掘进是盾构施工的关键技术之一,通过对盾构正常掘进和始发掘进的分析,引用土力学的基本原理,建立土压平衡盾构在这两种掘进模式下的力学模型,给出了土压平衡盾构在这两种掘进模式下的阻滞力矩计算公式,并对盾构正常掘进模式下阻滞力矩的构成和作用进行了分析。研究结果表明,正常掘进模式下,洞壁产生的阻滞力矩足以克服盾构刀盘刀具切削土体产生的反扭矩;而盾构在始发掘进时,必须在其托垫与其盾壳间采取防扭转措施。以在施工的某土压平衡盾构隧道工程为例,对所建立的公式进行了应用研究,取得了良好效果,可为土压平衡盾构的设计和应用提供参考。     

基于盾构影响的长江砾石层工程地质研究

拟建长江盾构地铁隧道(江心洲站—中间风井区间)局部穿过长江砾石层,砾石层中卵石、砾石等颗粒级配,最大粒径、大粒径卵石、砾石含量,砾石层密实度以及卵、砾石单轴抗压强度对盾构刀盘选型、盾构掘进均产生影响。基于盾构影响的角度结合工程实践,采用水上钻探方法,详细查明长江大盾构隧道所穿越砾石层的工程地质特性。结果表明,长江大盾构隧道所穿越砾石层的工程地质特征要求盾构掘进遵循排小碎大的原则,合理选择盾构刀盘的开口尺寸、开口率、滚刀刃间距等,并加设耐磨保护装置,注入改良渣土的泡沫试剂等,掘进时合理控制盾构推进的速度、转速和锥入度,为工程实际中过江大盾构选型、盾构掘进施工提供地质依据。     

第三批国土资源部重点实验室建设进展交流会在济南召开

5月21日,由山东省地质科学研究院主办的第三批国土资源部重点实验室建设进展交流会（矿产资源领域）在济南召开。国土资源部科技与国际合作司副司长高平、省国土资源厅王玉志副厅长及厅科技与国际合作处有关负责同志出席了会议,来自9个省（市）矿产资源领域的部重点实验室负责人参加了会议。中国工程院院士陈毓川、中国科学院院士李廷栋等国内知名地学专家莅临会议并点评。     

超大直径土压平衡盾构土舱压力和开挖面水土压力分布特性研究

土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程,在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计,对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土压平衡盾构掘进过程中土舱压力和开挖面水、土压力分布和发展特性。结合盾构施工参数进行研究,发现土舱压力增量可以通过螺旋机转速、盾构掘进速度等施工参数计算得到。开挖面上水、土压力无法完全传递至土舱隔板,土舱压力增量约为开挖面总应力增量的76.3%。研究成果为超大直径土压平衡盾构的土舱压力设定提供了有价值的参考。     

盾构动态掘进中围岩变形特性的数值实验研究

为了解软弱土层盾构隧道围岩的变形特性,结合某市地铁盾构下穿既有桥梁结构工程实例,建立每个分析步下盾构动态掘进三维数值模型。模型建立在库仑屈服准则和孔隙水达西定律推导的固结有限元方程上,综合考虑刀盘扭矩、推进力、土仓压力、桥基荷载及孔隙水压力等影响盾构施工质量的诸多因素,结合室内三轴实验和现场实测数据,对盾构动态掘进过程建模原理、模型合理性、围岩变形特性及桥梁结构安全等问题进行研究。研究结果表明:盾构掘进对围岩变形影响表现为接近、穿越和远离3个阶段;盾构接近断面时,受刀盘扭矩、推进力和土仓压力的影响,前方地表出现拱起;盾构穿过、远离断面后,围岩发生沉降、向隧道内和向前运动趋势,变形主要集中洞口上方,呈槽型;地表/桥基沉降计算和实测值吻合,围岩变形能够满足盾构隧道施工安全。     

国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室2008年开放研究课题申请指南

岩溶动力学重点实验室2008年的开放研究将主要围绕完成国际地质对比计划IGCP513“岩溶含水层和水资源的全球对比研究”和桂科计字（2008342号文件下达的重点实验室能力提升及培育基地项目“广西岩溶动力学重点实验室建设”及相关国家自然科学基金等项目的目标进行,重点和优先支持的研究方向主要包括：     

吉林大学地球探测科学与技术学院

地球探测科学与技术学院现设地球物理系(1958)、地球化学系(1995)、遥感与地理信息系统系(1998)和测绘工程系(1996)4个系；一个国土资源部重点实验室一应用地球物理解释理论开放研究实验室,一个共建教育部重点实验室一地球信息探测仪器重点实验室；五个实验中心；三个院管研究所。学院现有勘查技术与工程(含应用地球物理及应用地球化学两个方向)、地球物理学、地理信息系统和测绘工程4个本科专业；已建成地球探测与信息技术、固体地球物理学、地图学与地理信息系统、空间物理学、大地测量学与测量工程、地图制图学与地理信息工程、核技术及其应用7个硕士点；拥有地球探测与信息技术、固体地球物理学和地学信息工程3个博士点以及地质资源与地质工程博士后流动站一部分。上述学科中地球探测与信息技术是教育部(2002)重新确认的国家重点学科,该学科(1997)由应用地球物理学、应用地球化学、数学地质和遥感地质四个原二级学科组成,其中应用地球物理学科(1988)被原国家教委审定为首批国家重点学科。固体地球物理学为吉林省重点学科。学院教职员工总数113人,其中教授28人(含双聘院士1人,“长江学者”1人,中科院“百人计划”1人,吉林省优秀省管专家1人,博士生导师16人)。教师中具有博士学位的占47％。学院现已培养本科生10000余人,硕士、博士研究生1000余人。其中有中科院院士和中国工程院院士3人,“长江学者”2人。一批著名专家学者在国内外大学及研究院单位任职。学院年平均在校本科生人数约为760人,年平均在校硕士及博士研究生人数约为260人。依托教育部“211工程”和“985科技创新平台”,十五期间学院各项工作得到了快速发展。近年来承担和参加了国家自然科学基金重大项目、国家发改委、国家科技攻关、国家863项目、国家973项目国家自然料学基金以及多项省部级研究项目,获得了国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步一等奖4项。经多年的交叉融合,目前学院整体形成了以下主要研究方向：(1)能源探测理论与方法(2)地球圈层结构探测理论(3)中深层固体矿产资源探测理论与方法技术(4)环境与工程探测评价技术(5)高新探测技术与地学信息综合应用研究     

盾构掘进速度及非正常停机对地面沉降的影响

软土中盾构隧道施工不可避免地扰动周围地层,进而引起地面沉降,沉降过大时将危及邻近建（构）筑物的正常使用和结构安全。全面理解盾构隧道施工引起的地面沉降的影响因素及对沉降的准确预测,对于减少施工环境危害十分重要。考虑盾构压重后,引入Mindlin解计算盾构下卧土层中的附加应力,采用单向压缩分层总和法计算盾构下卧土层的总固结沉降,由盾构掘进速度及停机时间确定附加应力作用时间后,应用太沙基一维固结理论计算在该作用时间内的固结沉降,应用Peck公式建立了盾构下卧土层沉降与地面沉降的关系,并以杭州庆春路过江隧道地面沉降的实测验数据对上述理论进行了验证。分析表明,考虑盾构掘进速度及停机时间的地面沉降计算理论基本合理;盾构掘进速度及停机时间会对隧道施工引起的地面沉降产生显著影响;在其他施工条件相同的前提下,提高盾构掘进速度和减少停机时间有利于减少地面沉降。     

砂卵石地层条件下盾构掘进机理与实践

本书以成都地铁1号为工程案例,系统研究砂卵石地层地质力学特性、盾构选型、掘进参数及其掘进性能的影响因素。根据国内外研究现状,对当前隧道掘进机进行了科学的分类。结合现场实验及室内实验分析了该类地层的力学不稳定性,特别探讨了导致盾构掘进性能低下原因。同时,介绍了专为该类地层开发的数据模型生成系统,进行了卵石空间形态对力学性能影响的深入探讨。并推导该类地层力学特性的理论计算模型,通过数值方法进行了验证。本书既介绍了隧道掘进机分类、盾构选型依据、盾构选型方法及盾构掘进参数优化过程,又阐述了卵石地层的力学特性。第1章成都地铁1号线概况;第2章成都地铁盾构掘进性能及影响因素分析;第3章卵石土性能试验研究;第4章混合材料数值模型生成算法与程序设计;第5章卵石空间、几何特性对混合体变形性能的影响;第6章卵石土混合材料变形性能理论预测模型推导;第7章理论强度预测模型在盾构中的应用。参考文献。     

考虑邻近土洞影响的盾构掘进速度控制

盾构机穿越邻近土洞区域是在岩溶区修建的地铁隧道常常遇到的问题,为降低盾构掘进对土洞的扰动,以防止盾构突陷、偏离轴线或发生地面塌陷,需对穿越时盾构的掘进参数进行优化控制。针对当前主要根据经验选取掘进参数的不足,根据弹性力学Mindlin解建立了盾构穿越邻近土洞的力学模型,在此基础上,以掘进速度为控制变量,以掘进引起土洞顶部能量密度变化为指标函数,提出了穿越时的掘进速度最优控制问题,并利用梯度法进行了数值求解,最后将该方法运用于广州地铁九号线花-马区间盾构穿越邻近土洞问题的分析中。结果表明:该模型能有效反映盾构掘进时正面推力对土洞顶部的扰动;在该模型上建立的掘进速度最优控制问题,能对掘进速度的控制策略进行优化,优化结果与工程经验相符,具有一定工程应用价值。     

双圆盾构掘进施工扰动土体附加应力分析

应用弹性力学Mindlin解建立了双圆盾构掘进引起土体附加应力积分表达式。运用复化Gauss-Legendre数值积分公 式,定量分析了双圆盾构正面推力、盾构与土体侧摩阻力对土体扰动的程度及范围。分析表明,双圆盾构掘进对土体扰动具有区域性特征,盾构机上部表现为背土挤土,侧面则表现为挤压剪切效应,并且侧摩阻力对土体的扰动程度更大。所得结论对于双圆盾构穿越临近地下管线或建筑物桩基的施工提供理论依据。     

全国国土资源调控监测工作座谈会在威海市召开

7月29日,全国国土资源调控监测工作座谈会在威海市召开。国土资源部副部长、党组副书记、国家土地副总督察鹿心社,副省长才利民,国土资源部调控监测司长刘随臣、省国土资源厅厅长徐景颜,威海市委书记、市人大常委会主任王培廷,副市长刘茂德出席会议。鹿心社、才利民、王培廷分别致辞。