铁道工程学报

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许广春

铁道工程学报. 2020, 37(2): 1-5.

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研究目的: 广域电磁法是一种适应艰险复杂山区勘察并满足工程勘察精度要求的大深度勘察方法,本文通过对广域电磁法基本原理和特点的分析,并通过九天山隧道多测线的勘察应用以及与音频大地电磁法和大地电磁法的成果对比,旨在研究广域电磁法在艰险复杂山区深埋隧道勘察中的效果。
研究结论: (1)广域电磁法在本次勘察中,有效深度达到2.8 km,完全满足大深度隧道勘察的需要;(2)本次工作最大发射电流达到20 A,对地形和地表不均匀体产生的静态效应进行了较好的压制;(3)通过和大地电磁法(MT)以及音频大地电磁法(AMT)的对比,浅部信息比AMT丰富,深部信息比MT丰富,纵向分辨率提高很多,可以实现大深度隧道全范围的精细化勘察;(4)广域电磁法有效进行了地层的精细化划分,推断了构造位置与倾向,提示了软弱风险区,适用于艰险复杂山区深埋隧道地质勘察。

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西延高铁引入延安地区方案研究

张鹏

铁道工程学报. 2020, 37(2): 6-10.

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研究目的: 为合理选择新建高铁引入山区地形的铁路地区方案,本文通过研究分析西延高铁引入延安地区的方案,应用“帕累托最优”思想进行深入研究,综合考虑地形地貌特点、城市现状及规划、既有铁路设施利用、客流服务能力等因素,创新应用新的研究思路进行综合比选、科学决断。
研究结论: (1)就线路引入地区方案而言,自西向东有西线、中线(沿既有线通道)、东线三个走向方案,推荐采用中线引入方案;(2)线路沿中线(既有线通道)引入后,针对地区内高铁办理站的选择,研究比选了高铁引入既有延安站和新设高铁站并经延安站两个方案,推荐采用高铁引入既有延安站方案;(3)在确定高铁引入既有延安站方案后,针对既有站改建方案又进一步研究了延安站高普共站办理合场、分场及延安站、延安北站高普分站办理三个方案,推荐采用延安站、延安北站高普分站办理方案;(4)本研究结论可为新建高铁引入带状山区地形的铁路枢纽或地区布局方案和选择提供参考和借鉴。

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太焦铁路多维时空采空区选线及勘察评价

关凤琚

铁道工程学报. 2020, 37(2): 11-16.

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研究目的: 太焦铁路沿线所经长治、高平、晋城、焦作等地区均为资源型城市,煤矿、硫铁矿、山西式铁矿开采历史悠久,采空密布杂乱,具有多样性、长期性、隐伏性、密集性等特点,严重制约线路方案贯通和走向。以往石太客专、京沪高铁、沪昆高铁、沈丹客专、京沈高铁等高等级铁路也存在采空区问题,但多以勘察、绕避为主,治理为辅的方式解决,并未从根本上提出采空区选线的理论。近几年,随着东北、内蒙及中西部铁路市场的发展,高速铁路穿越采空区问题突显,亟待从实践中总结一套采空区选线理念。
研究结论: (1)太焦铁路为第一条穿越大面积采空区的高速铁路,较传统的地质选线思维和方法有所创新,在对沁水煤田古地理、聚矿规律、构造演化、地层层序、大断裂、开发利用深入研究后,以铁路方案走向为基础,经勘察评价验证,总结出一套由“面”到“线”集“点”成“体”的多维时空采空区选线理念,经案例分析,该方法能够切实反映采空区分布的时空规律,可为方案选择提供支撑;(2)多维时空采空区选线理念的探索对于华北地块区域内的线性工程规划、建设研究具有借鉴意义。

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高速铁路道岔与曲线间夹直线优化研究

孙海富

铁道工程学报. 2020, 37(2): 17-20.

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研究目的: 世界各国对于高速铁路正线道岔与相邻曲线间直线段长度的规定各不相同,中国高速铁路的该项标准偏高,具备进一步优化的空间。本文通过对国内外高速铁路正线道岔与相邻曲线间直线段长度进行分析,提出中国高速铁路正线道岔与相邻曲线间直线段长度的优化方案,以指导高速铁路设计。
研究结论: (1)对于高速铁路正线道岔与相邻曲线间的直线段长度,日本规定为20 m以上,德国没有明确的规定,法国也没有明确的规定,但在具体项目设计中规定岔前为0.5V_d(V_d为列车侧向过岔速度),岔后为50 m;(2)中国高速铁路正线道岔与相邻曲线间的直线段长度建议优化为:一般条件下L≥0.4V(V为道岔允许通过速度),困难条件下不应小于25 m;(3)建议对优化后的正线道岔与相邻曲线间的直线段长度标准进行实车验证;(4)本研究成果对高速铁路设计具有借鉴意义和指导作用。

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庐铜铁路的特点及技术对策探讨

刘海斌

铁道工程学报. 2020, 37(2): 21-24.

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研究目的: 庐铜铁路是一条地方政府出资为主导的铁路,也是一条资源开发型铁路,其建设方案和政策与地方需求密切相关,技术政策也应结合本项目的特点综合考虑,充分发扬和发掘地方资金建设铁路的积极性,自主铁路建设不能盲目追求高标准。本文结合庐铜铁路经济特征及运量特点,从宏观走向方案、技术标准等要点进行阐述,以期为提升地方主导建设铁路的合理性提供一定的借鉴与参考。
研究结论: (1)自主建设铁路项目其线路走向契合资源分布和地方经济的特点,做到服务地方经济发展的目的;(2)技术标准应结合铁路项目的功能定位,不能盲目偏高,但要适当预留发展余地;(3)工程投资应从当地实情出发,调动铁路自主建设的积极性,同时促进地方经济的发展,也推动铁路的建设和路网的完善;(4)本研究结论对以地方投资为主导的铁路项目具有借鉴意义和指导作用。

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山区铁路含砾黏土的工程特性和沉降规律研究

王祥

铁道工程学报. 2020, 37(2): 25-29.

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研究目的: 山区铁路广泛分布承载力在150 kPa以上的含砾黏土,这种土的工程特性怎么样、是否需要进行地基处理,研究成果很少。目前高速铁路地基遇到类似土时大多数都需要进行地基处理,有的处理深度超过20 m,地基处理的费用巨大。本文通过对含砾黏土的室内试验和现场原位测试、沉降观测综合研究,确定含砾黏土的工程特性及其沉降规律,为高速铁路地基处理积累经验。
研究结论: (1)试验工点含砾黏土具有低含水率、低孔隙比、高液限、超固结、压缩系数较低的特性,属于中等压缩性黏土;(2)平板载荷试验和现场沉降观测均表明,土体瞬时沉降量占为总沉降量的比例较大,达到74%,可采取超载预压的思路以尽早完成地基土的沉降;(3)对于含砾黏土,土层厚度25 m以内、路堤填高5 m以内,采用超载预压就可以满足高速铁路无砟轨道工后沉降的要求;(4)本研究成果可为高速铁路中等压缩性土的地基处理提供依据和参考,并为相关规范积累数据。

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中欧(法)挡土墙设计规范对比研究

张东卿, 薛元, 罗强, 刘菀茹, 王永亮

铁道工程学报. 2020, 37(2): 30-34.

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研究目的: 为明确中欧(法)挡土墙设计规范差异,为开展海外工程设计提供参考,本文结合算例对中欧(法)挡土墙设计规范进行了对比研究。
研究结论: (1)Eurocode 7只介绍了岩土工程设计原理和设计中要考虑的主要因素,但较少涉及具体计算方法,难以直接指导实际设计,需要结合各成员国制定的补充规范使用;(2)中法挡土墙设计规范所涉及的抗滑移、抗倾覆、基底承载力、偏心距等验算内容所对应的安全度基本一致;(3)法国规范基底摩擦系数取值较高,依据法国规范进行设计时挡墙底部尺寸可适当减小;(4)在进行结构强度验算时法国规范规定的荷载分项系数取值小于铁路支挡规范,在进行裂缝宽度检算时欧洲规范规定的裂缝宽度限值高于混规,从而导致依据法国规范设计的挡墙配筋量大幅减少;(5)本文得出的结论可应用于海外岩土工程设计。

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佛莞城际珠江狮子洋越江工程线路方案研究

张旭锋

铁道工程学报. 2020, 37(2): 35-39.

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研究目的: 佛莞城际铁路是珠三角城际铁路网中的重要组成部分,而采用何种方式过珠江狮子洋是本工程项目的一个重难点。为确定佛莞城际铁路狮子洋越江工程的敷设方式,本文结合佛莞城际铁路沿线地形、城市规划、狮子洋两岸港口布局、通航要求等工程建设环境因素,从工程建设的可行性和经济合理性出发,根据桥梁、隧道不同的工程特性,对沿西部快速干道隧道过江方案、沿西部快速干道桥梁过江方案、下穿规划港区隧道过江方案、上跨规划港区桥梁过江方案和绕避规划港区桥梁过江方案五个方案进行比选。
研究结论: (1)在满足功能需求前提下,从工程实施对外部条件的影响、工程经济合理性、运营风险及养护维修等方面进行分析,沿西部快速干道隧道过江方案相对较优,推荐为贯通方案;(2)本研究成果可为铁路或公路跨越大江大河线路敷设方式的选择提供参考。

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新型钢枕道床横向阻力试验与分析

庞玲, 强伟乐, 周强, 井国庆, 王博

铁道工程学报. 2020, 37(2): 40-45.

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研究目的: 钢枕具有100%可再生、可循环利用的优势,适用于不同速度、轴重、轨距的线路;设计和应用灵活,能够降低桥隧建筑结构高度;钢枕安装和运输方便,在“一带一路”国家中均有大量应用。由于钢枕结构和材质原因,其道床阻力较低,限制了钢枕应用范围的扩大。本文通过采用加肋和设置橡胶垫方式来提高钢枕道床横向阻力,进行不同条件下道床横向阻力试验研究。
研究结论: (1)普通钢枕道床横向阻力为Ⅲc型混凝土轨枕的51.9%~62.4%,远低于普通铁路无缝线路设计要求,需要进行加强;(2)钢枕枕底、肩部及枕心道床横向阻力分担依次为52.8%~74.7%、11.3%~37.4%、9.9%~14.0%;(3)肋板可显著提升钢枕道床横向阻力,其作用优于砟肩堆高和加宽,且横向阻力随肋板数目增加而提高;(4)橡胶垫复合钢枕道床横向阻力均高于普通钢枕,大凸型增加比例为3.0%~5.9%,小凸型增加比例为22.2%~25.5%;(5)本研究成果可为扩大钢枕应用范围提供参考。

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九度地震区高铁简支梁减隔震体系适应性分析

曾永平, 董俊, 陈克坚, 李聪林, 庞林, 户东阳

铁道工程学报. 2020, 37(2): 46-52.

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研究目的: 随着我国“十三五”铁路规划深入发展,西南山区将陆续修建多条高速铁路,然而西南山区地震带分布广泛、活动断层十分密集,许多铁路线不可避免地跨越或靠近地震断层,近断层地震带与其诱发的大地震灾害必将是影响高速铁路安全运营的主要因素,而传统的铁路桥梁减隔震措施难以满足近断层桥梁抗震要求。因此,本文针对9度地区典型铁路简支梁桥,提出多种减隔震措施,研究各种措施的本构模型,并采用数值模拟方法,开展近断层9度地震区典型铁路简支梁桥合理减隔震措施的对比分析研究。
研究结论: (1)近断层强震作用下,采用球型钢支座、双曲面球型减隔震支座两种措施无法有效控制墩梁间的地震相对位移,且球型钢支座措施极易引起落梁震害,两种措施不适用于近断层桥梁抗震;(2)在近断层强震作用下,采用双曲面球型减隔震支座+减震卡榫的措施可有效降低桥墩内力和变形,减震卡榫能够很好地耗散地震能量,限制墩梁地震相对位移,该方案适用于近断层高速铁路桥梁抗震;(3)本研究成果可为近断层铁路简支梁桥的设计建造与抗震设防提供技术支撑。

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悬挂式单轨简支梁风车桥耦合动力分析

郑晓龙, 徐建华, 鲍玉龙, 徐昕宇, 陈星宇

铁道工程学报. 2020, 37(2): 53-58.

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研究目的: 悬挂式单轨梁梁部活恒载荷比大、宽跨比小,具有结构刚度小、阻尼比小等特点,易发生风致振动,从而影响悬挂式单轨列车乘坐舒适性、结构耐久性及安全性。本文采用ANSYS软件建立桥梁模型,在SIMPACK软件中建立车辆模型,对车辆和桥梁子系统施加静风力和脉动风力,建立风车桥耦合动力系统。以某悬挂式单轨双线7跨30 m简支梁方案为例,进行不同风速激励下双线列车交会的系统动力响应分析。
研究结论: (1)采用通用软件可以开展悬挂式空轨风车桥耦合动力分析;(2)气动三分力系数在不同车桥组合下变化明显,横风对双车交会过程中背风侧车辆的风载突变效应强于迎风侧车辆;(3)梁部跨中横向位移在风速15 m/s到25 m/s区间随着风速的增大而增大,平均风对迎风侧轨道梁横向位移的影响比背风侧大;(4)双车交会过程中,迎风侧车辆横向加速度变化不明显,由于背风侧车辆三分力系数的显著变化,横向加速度在交会开始和结束时变化明显,风载突变效应显著;(5)本研究成果可为悬挂式单轨交通系统的结构设计与运输管理提供参考。

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InSAR技术对采空区铁路隧道病害分析研究

胡永占

铁道工程学报. 2020, 37(2): 59-62.

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研究目的: 随着铁路建设的蓬勃发展,隧道工程的比重不断加大,运营隧道的病害也陆续出现并呈上升趋势,为解决上述问题,本文通过对侯月线桃坪隧道病害的介绍,采用InSAR技术开展地表变形监测研究,并将监测结果与隧道洞内病害段落进行对比分析,探寻深埋煤矿采空区隧道病害的成因,为隧道病害整治提供地质依据。
研究结论: (1)煤矿采空区形成的地表变形与桃坪隧道病害有直接相关性;(2)深埋煤矿采空区对隧道工程的影响具有时间上的滞后性、长期性和复杂性,给隧道工程病害整治带来了困难;(3)InSAR技术是一种高效、可靠的采空区变形监测手段,对煤矿采空区隧道病害分析与整治有一定的指导价值。

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拱顶空洞对浅埋暗挖隧道的影响及其防制

赵文强

铁道工程学报. 2020, 37(2): 63-68.

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研究目的: 在城市地铁修建中,空洞的存在往往会加剧地层的变形,甚至引起坍塌事故的发生。在隧道开挖扰动下,探究空洞存在对地层稳定性产生的影响,可以为施工过程中事故的防制提供有效的参考。本文依托青岛地铁工程,通过模型试验与三维有限元模拟,研究空洞在隧道正上方时,开挖过程中地层的失稳机制,并为解决该地层现象提出合理的控制对策。
研究结论: (1)随隧道开挖,拱顶处塌落范围逐渐向上扩大,上方地层空洞会受到扰动,轮廓线逐渐闭合,最后完全消失与隧道拱顶塌落融合,同时空洞的存在会加剧地表的沉降,甚至造成隧道上方地表的贯通式坍塌;(2)采用超前地质预报手段可以有效地确定施工地区地层中不良地质体的位置,通过地面注浆与洞内注浆相结合的方法预防空洞坍塌事故的发生,并通过现场地表沉降实测数据证实了超前地质预报与注浆处治相结合的方法对地层空洞预防控制工作的有效性,可为后期的隧道工程中含空洞地层的治理提供参考。

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山区电气化铁路接触网防融冰关键技术研究

杨佳

铁道工程学报. 2020, 37(2): 69-73.

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研究目的: 山区电气化铁路分布于崇山峻岭之间,空气湿度高、地形地貌复杂,易出现接触网结冰现象,影响铁路干线的正常运行。目前关于接触网防融冰技术规程规范缺少系统、全面的论述和具体的规定,专用接触网防融冰装备技术成熟度不高、缺乏实际运营。基于此,本文结合国内外接触网防融冰技术现状,全面分析接触网结冰灾害的风险源,研究接触网防融冰设计思路及具体应对措施,因地制宜地提出接触网差异化防融冰关键技术方案,为山区电气化铁路接触网防融冰设计、运营维护等提供实际指导作用。
研究结论: (1)明确了电气化铁路接触网覆冰重现期,细化了电气化铁路冰区等级划分;(2)分析并罗列出了接触网结冰灾害的风险源,逐一确定出接触网防融冰设计思路及具体应对措施;(3)系统地提出了接触网防融冰关键技术方案及建设方针;(4)本研究成果可为电气化铁路防灾减灾设计提供参考。

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中低速磁浮交通电磁辐射原理研究

虞凯

铁道工程学报. 2020, 37(2): 74-79.

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研究目的: 中低速磁浮列车运行时,会对外产生电磁辐射。目前对中低速磁浮交通电磁辐射的研究主要采用现场测试的方式,基于测试值,分析中低速磁浮交通对临近铁路、机场等相关无线电子设施的电磁辐射影响。本文则从理论角度分析中低速磁浮交通电磁辐射的原理,通过Maxwell软件对悬浮电磁铁产生的直流稳态磁场和直线电机产生的低频交流磁场进行仿真分析;采用时域有限差分方法对电弧放电引起的高频电磁场进行理论计算,最后基于理论结果分析中低速磁浮交通对临近铁路和机场无线设施的电磁辐射影响情况。
研究结论: (1)中低速磁浮交通产生的对外电磁辐射主要包括三个方面:悬浮电磁铁产生的磁场为直流稳态磁场,主要分布于磁浮气隙附近;直线电机产生的磁场为低频交流磁场,由于频率很低,无法形成有效的辐射,故主要分布在列车附近;电刷与供电轨产生的电火花能辐射出MHz级别的电磁波,能够有效地在空间中进行传播,故干扰距离较远;(2)中低速磁浮交通产生的电磁辐射场是一个复合空间电磁场,在近距离空间场不仅包括电弧放电引起的高频电磁场,还包括悬浮电磁铁、直线电机产生的低频磁场,在远距离空间场主要包括电弧放电引起的高频电磁场;(3)本研究成果可用于了解中低速磁浮交通的电磁辐射原理和对外的电磁辐射影响,可为中低速磁浮交通的工程建设提供参考。

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西安站改站房配楼跨越地裂缝连廊结构设计

孙建龙, 蔡玉军, 张海, 高志宏

铁道工程学报. 2020, 37(2): 80-85.

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研究目的: 西安站改站房配楼为一跨越地裂缝的复杂连体结构,采用空间桁架连廓跨越地裂缝将两侧塔楼进行连接。本文对比了两种支座布置方案下结构沉降对连廓结构受力的影响,采用有限元分析桁架杆件及典型节点的应力状态,通过对整体结构进行大震作用下的弹塑性时程分析,确定连廓结构支座的参数要求,利用TMD系统对连廊进行减振控制以改善人致激励下的舒适度问题。
研究结论: (1)对于钢桁架连廊,减少支座数量可减少两端不均匀沉降对杆件产生的次应力;(2)桁架结构设计满足中震弹性要求,杆件交汇处节点强度满足要求;(3)设置防震缝宽度为150 mm,弹塑性时程分析验算结果表明支座处最大位移量为102 mm,缝宽设计合理;(4)TMD减振系统对连廊振动加速度的控制效果达到舒适度标准的要求;(5)本研究成果可为跨越地裂缝建筑的设计提供借鉴和参考。

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市域快速轨道系统交直流制式比选研究

陈剑伟

铁道工程学报. 2020, 37(2): 86-90.

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研究目的: 交流、直流制式比选是市域快速轨道项目前期工作中最重要的一环。通过本研究,拟找到市域快速轨道系统交直流制式的技术差异,以确定市域快速轨道系统项目的主要技术标准、建设规模,便于开展后续勘察设计工作。
研究结论: (1)市域快速轨道系统交直流制式比选重点研究车辆选型、运营组织、供电制式方面的特点及差异,一般情况下选择可实现较好服务水平、运能余量适当、车辆购置费少的方案;(2)交直流制式影响车站、隧道、桥梁等土建工程的规模及投资;(3)市域快速轨道项目与国铁互联互通需选择交流制式,独立运营时需比选时间目标值、速度目标值、车辆选型、土建规模、工程投资等内容,最终推荐采用更加适合城市发展形态和工程特点的供电制式;(4)本论文研究成果可应用于市域快速轨道交通项目前期研究中。

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装配式地下连续墙设计施工技术研究

杨毅秋, 周慧超, 杨贵生, 王洪昌

铁道工程学报. 2020, 37(2): 91-98.

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研究目的: 现浇地下连续墙是深基坑工程中常用的围护形式,但是在特殊地层和施工环境下,传统工艺经常存在塌槽,现场水下现浇混凝土质量不易控制,接头夹泥、漏水,成槽泥浆排放存在环保问题等缺陷。装配式地下连续墙技术是对传统地连墙设计和施工技术的重大改进,大大减小工程风险,提高施工速度,对城市地铁超深基坑施工安全具有重大意义。
研究结论: (1)装配式地连墙在工厂预制,具有墙体质量好、占地面积小、施工速度快、环保等特点;(2)通过数值模拟与试验验证了套筒锚接的接头形式满足受力要求;(3)配合预搅拌成槽、移动式墙幅拼装插入设备拼装墙幅,以及后期的墙缝注浆止水,永临结合形式的围檩配合内支撑体系,形成系统的装配式地下连续墙工艺;(4)装配式地连墙质量可靠、施工工艺简单、配套设备研发齐全、技术经济优势明显,可在地铁超深基坑明挖施工中推广应用。

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2020年, 第37卷, 第2期　
刊出日期：2020-02-15

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