高速鐵路工程隧道設(shè)計(jì)與盾構(gòu)技術(shù)本課程介紹高鐵隧道設(shè)計(jì)與盾構(gòu)技術(shù)探討現(xiàn)代隧道工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)融合理論與實(shí)踐案例分析高速鐵路隧道工程發(fā)展概述1建設(shè)初期技術(shù)引進(jìn)階段2快速發(fā)展自主創(chuàng)新突破3現(xiàn)代化階段智能化建設(shè)高速鐵路隧道的類型單洞雙線一個(gè)隧道容納雙向軌道雙洞單線每洞容納單向行駛城市地下通道穿越城市復(fù)雜環(huán)境高速鐵路隧道設(shè)計(jì)的重要性安全性保障列車運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性降低工程造價(jià)環(huán)境協(xié)調(diào)減少生態(tài)破壞影響隧道設(shè)計(jì)的地質(zhì)因素地層結(jié)構(gòu)巖性分布與構(gòu)造水文地質(zhì)地下水分布與流向不良地質(zhì)體斷層破碎帶處理高速鐵路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50299-2018行業(yè)規(guī)范鐵總設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域特殊規(guī)定國際參考ITA推薦標(biāo)準(zhǔn)隧道平面與縱斷面布置基本原則最大坡度不超過12‰曲率半徑不小于7000米最小間距相鄰隧道凈距≥25米隧道斷面形式與參數(shù)選擇圓形斷面盾構(gòu)法施工受力均勻馬蹄形斷面鉆爆法施工空間利用率高參數(shù)影響因素列車速度氣動(dòng)效應(yīng)施工工法隧道襯砌類型預(yù)制拼裝襯砌盾構(gòu)法主要采用二次襯砌永久承載結(jié)構(gòu)初期襯砌臨時(shí)支護(hù)作用隧道結(jié)構(gòu)受力分析有限元法數(shù)值模擬受力圍巖壓力巖土壓力計(jì)算水壓力水壓荷載分析動(dòng)力荷載列車振動(dòng)影響隧道圍巖分級與設(shè)計(jì)對策圍巖級別Q值范圍RMR值范圍I級Q>40RMR>80II級1060III級140IV級0.120V級Q<0.1RMR<20不良地質(zhì)體處理原則探測識別超前鉆探預(yù)判預(yù)加固注漿改良地層支護(hù)強(qiáng)化加強(qiáng)初支厚度動(dòng)態(tài)監(jiān)測實(shí)時(shí)變形觀測隧道防水與排水設(shè)計(jì)防水層設(shè)置防水板+復(fù)合土工膜環(huán)向排水盲管收集滲水縱向排水中心排水管泵站系統(tǒng)低點(diǎn)強(qiáng)制排水隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)縱向通風(fēng)：軸流風(fēng)機(jī)串聯(lián)布置橫向通風(fēng)：風(fēng)道分布送排風(fēng)混合通風(fēng)：結(jié)合兩種優(yōu)勢隧道照明與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)1基本照明LED節(jié)能燈具2應(yīng)急照明UPS后備電源3無線通信漏纜覆蓋系統(tǒng)4監(jiān)控系統(tǒng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)隧道消防及安全設(shè)施布置150m消防栓間距標(biāo)準(zhǔn)配置距離2km救援橫通道雙洞連接間隔500m疏散標(biāo)志蓄光指示間距750m避難硐室緊急情況臨時(shí)避險(xiǎn)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)源識別地質(zhì)災(zāi)害涌水涌砂塌方坍塌風(fēng)險(xiǎn)評估概率分析后果判定風(fēng)險(xiǎn)等級劃分防控措施預(yù)案編制監(jiān)控預(yù)警應(yīng)急處置隧道環(huán)境影響分析與綜合防護(hù)生態(tài)保護(hù)植被恢復(fù)水土保持噪聲控制隧道口消聲設(shè)計(jì)洞內(nèi)吸聲材料水資源保護(hù)地下水保護(hù)施工廢水處理空氣質(zhì)量粉塵過濾系統(tǒng)有害氣體監(jiān)測隧道設(shè)計(jì)典型案例分析一地質(zhì)復(fù)雜性超長隧道文物保護(hù)生態(tài)敏感施工難度京張高鐵八達(dá)嶺隧道長度12.01公里下穿長城文物隧道設(shè)計(jì)典型案例分析二隧道參數(shù)全長15.8公里最大埋深410米圍巖主要為灰?guī)r工程難點(diǎn)溶洞密布突泥突水風(fēng)險(xiǎn)高施工周期緊創(chuàng)新技術(shù)綜合超前探測長大管棚預(yù)支護(hù)智能注漿控制高速鐵路隧道盾構(gòu)法基本原理土壓平衡盾構(gòu)適用于軟土地層泥水平衡盾構(gòu)適用于砂卵石地層硬巖盾構(gòu)適用于巖石地層盾構(gòu)法與其它隧道施工方法對比施工方法適用條件優(yōu)勢局限性盾構(gòu)法軟土/砂層安全高效設(shè)備投入大鉆爆法巖石地層適應(yīng)性強(qiáng)干擾大明挖法淺埋地段結(jié)構(gòu)靈活交通影響大礦山法變截面形式多樣效率偏低盾構(gòu)施工工藝流程發(fā)掘刀盤切削土體出渣螺旋輸送系統(tǒng)襯砌管片拼裝就位注漿填充空隙土壓平衡盾構(gòu)原理切削倉保持土壓平衡螺旋輸送機(jī)土體輸送裝置控制系統(tǒng)壓力精準(zhǔn)調(diào)節(jié)泥水平衡盾構(gòu)原理泥水循環(huán)泥漿支護(hù)開挖面泥水分離分離渣土與泥漿壓力控制自動(dòng)調(diào)節(jié)泥水壓3泥漿凈化處理后重復(fù)使用雙模式盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用復(fù)雜地質(zhì)識別識別地質(zhì)變化模式轉(zhuǎn)換土壓/泥水自動(dòng)切換適應(yīng)性掘進(jìn)不同地層高效施工盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)與控制3000kN推力推進(jìn)千斤頂合力2r/min刀盤轉(zhuǎn)速切削速度控制0.3MPa注漿壓力確保填充密實(shí)100mm掘進(jìn)速度每小時(shí)最大推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)主要結(jié)構(gòu)與子系統(tǒng)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)刀盤旋轉(zhuǎn)動(dòng)力2盾體結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)骨架液壓系統(tǒng)提供各系統(tǒng)動(dòng)力電控系統(tǒng)操控全部功能盾構(gòu)刀具配置與磨損控制刀盤刀具類型滾刀/鏟刀/刮刀磨損監(jiān)測系統(tǒng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控更換技術(shù)人工/自動(dòng)換刀磨損預(yù)測AI壽命預(yù)測盾構(gòu)推進(jìn)及導(dǎo)航控制技術(shù)激光導(dǎo)向系統(tǒng)精準(zhǔn)測量偏差毫米級控制姿態(tài)控制系統(tǒng)六自由度監(jiān)測主動(dòng)調(diào)整姿態(tài)液壓糾偏系統(tǒng)不均勻推力施加精確調(diào)整方向數(shù)據(jù)集成平臺實(shí)時(shí)位置顯示偏差預(yù)警提示盾構(gòu)管片預(yù)制與拼裝工藝高精度模具制造嚴(yán)格質(zhì)量檢測機(jī)械手自動(dòng)拼裝盾構(gòu)隧道注漿與密封同步注漿掘進(jìn)同步注入二次注漿沉降處理補(bǔ)充密封圈結(jié)構(gòu)EPDM橡膠密封防水效果檢驗(yàn)壓水試驗(yàn)驗(yàn)證盾構(gòu)隧道地表變形控制地表沉降允許范圍水下盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)1艙室密封設(shè)計(jì)防水等級提升2高壓支護(hù)技術(shù)抵抗水壓滲透3氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)維持施工環(huán)境4應(yīng)急措施布置緊急排水方案富水砂層盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)滲水突涌地表沉降刀盤堵塞處理工藝超前注漿冷凍法加固泡沫調(diào)節(jié)劑控制要點(diǎn)面板壓力精控掘進(jìn)速率緩慢實(shí)時(shí)監(jiān)測反饋超大直徑盾構(gòu)施工難點(diǎn)大轉(zhuǎn)彎段施工半徑限制大重量與運(yùn)輸分段運(yùn)輸組裝隧道合龍高精度對接控制設(shè)備后勤大型輔助設(shè)施特殊地質(zhì)條件盾構(gòu)施工危巖層防塌方處理溶洞區(qū)超前探測封堵膨脹土控制吸水膨脹盾構(gòu)隧道通風(fēng)與排水措施通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)壓抽排與正壓送風(fēng)除塵減霾設(shè)備粉塵捕捉系統(tǒng)自動(dòng)排水裝置水泵分級排水系統(tǒng)緊急處理方案突發(fā)涌水應(yīng)急預(yù)案盾構(gòu)掘進(jìn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)壓力監(jiān)測開挖面壓力千斤頂推力姿態(tài)控制傾斜度監(jiān)測偏差自動(dòng)修正地層監(jiān)測地表沉降周邊建筑變形系統(tǒng)集成可視化平臺預(yù)警機(jī)制盾構(gòu)設(shè)備維護(hù)與修理定期檢查計(jì)劃磨損件更換周期重要部件安全監(jiān)測應(yīng)急搶修預(yù)案盾構(gòu)施工安全管理人員安全培訓(xùn)崗前培訓(xùn)與考核消防安全防火設(shè)施與逃生緊急救援應(yīng)急救援預(yù)案通風(fēng)排煙有害氣體監(jiān)測盾構(gòu)施工信息化與BIM應(yīng)用BIM建模三維精細(xì)建模虛擬仿真施工模擬推演數(shù)據(jù)分析大數(shù)據(jù)決策支持云端協(xié)同遠(yuǎn)程指導(dǎo)與管控典型盾構(gòu)工程案例一1項(xiàng)目概況全長10.8公里最大水深12米2關(guān)鍵技術(shù)超長距離泥水盾構(gòu)盾構(gòu)機(jī)海底對接3創(chuàng)新應(yīng)用自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)智能化施工平臺典型盾構(gòu)工程案例二渝貴高鐵長江隧道雙線隧道總長6.4公里直徑12.5米盾構(gòu)施工國際前沿技術(shù)自動(dòng)換刀技術(shù)減少人工干預(yù)智能盾構(gòu)自主決策系統(tǒng)AI輔助決策預(yù)測性掘進(jìn)控制綠色低碳盾構(gòu)建設(shè)理念能源優(yōu)化變頻電機(jī)節(jié)能渣土處理資源化利用水資源循環(huán)泥漿處理再利用減排降噪環(huán)保設(shè)備應(yīng)用盾構(gòu)施工常見問題與對策問題類型原因分析應(yīng)對策略盾構(gòu)卡盾地質(zhì)變化調(diào)整參數(shù)/注漿改良管片破損安裝誤差精確導(dǎo)向/改進(jìn)工藝地表塌陷支護(hù)不足壓力控制/超前加固突水涌砂勘察不足堵水措施/應(yīng)急排水盾構(gòu)施工應(yīng)急處置案例分析事故情況掘進(jìn)遇