砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

砂卵石地层盾构施工地表沉降分析及对策

盾构法隧道施工时地表沉降仍然是施工控制中的突出问题之一。砂卵石地层中,由于地质条件的特殊性,地表沉降具有滞后性、隐蔽性、突发性,危害极大,是工程中急待解决的问题。结合成都地铁1号线盾构隧道的工程实践,对地表沉降进行监控量测,并对监控数据进行统计分析,找出变化规律,有针对性地采取相应的治理措施,较好地解决了富水砂卵石地层地表沉降问题。     

富水砂卵石地层盾构施工沉降控制技术措施

依托兰州轨道交通1号线一期工程试验段盾构区间右线施工情况,对盾构施工期间的施工沉降控制进行探讨。施工中采用监控量测、回填注浆及地表注浆等技术措施,确保了盾构机在富水砂卵石地层中的顺利掘进,减少了地表及管线沉降,提高了隧道施工质量。     

砂卵石条件下盾构施工隧道地表沉降规律分析

按照盾构施工引起的地层扰动机理及变形特点,盾构施工隧道地面变形主要由盾构推进对周围土体扰动引起,根据盾构机所处位置将砂卵石地层盾构施工对周围地层的扰动分5个部分:盾构机到达之前的地面变形、盾构到达时地表变形、盾构机通过阶段的地表变形、管片脱出盾尾阶段的地标变形和地表后期固结阶段的变形。结合实际监测工程分析了各个变形阶段地表变形特点,探讨了影响地表沉降的主要因素。     

富水弱胶结大粒径砂卵石地层盾构施工技术

兰州地区富水弱胶结砂卵石地层中修建的第一条盾构法隧道工程,施工中遇到许多技术难题,如掘削面前方大粒径卵石难以有效破碎;掘削面平衡土压力难以建立与欠压掘进;渣土改良效果较差与螺旋机喷涌;地层超挖明显、隧道上方地层出现空腔以及地表沉降现象难以控制等。针对以上问题进行深入分析,发现弱胶结砂卵石地层中高强度大粒径卵石的存在与渣土改良效果难以保证是导致盾构掘进困难、地层超挖与沉陷的主要原因,从施工技术角度提出了相应的应对措施,如加大盾构机额定扭矩和总推力,确保在有足够动力的前提下,适当减少滚刀数量,同时增加贝壳刀与撕裂刀的数量。从施工技术角度提出相应措施,可为今后类似工程提供参考。     

砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究

盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象;由于土舱内土体颗粒间力的传递是点对点,使支护压力不能有效施加到开挖面上,极易出现地表沉降超限、塌方等事故.为此,以北京地铁9号线盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫十膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的;在土体改良过程中应根据出土量、土压力、盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况,及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数;在确保盾构出土量可控的前提下,采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率.     

北京地铁10号线草桥站至纪家庙站区间盾构隧道施工监测与分析

北京地铁10号线2期工程草桥站—纪家庙站区间属盾构法施工区间,该区间地下管线多,管径大,覆土深,内压大,水文地质、工程自身及周边环境风险极大。对盾构隧道施工过程中的地表、管线、建(构)筑物沉降监测数据进行分析,探讨了盾构施工过程沉降槽分布形式、沉降随时间发展规律及其影响范围和程度。结合实际监测数据分析了砂卵石地层盾构通过时地表沉降变形的特点,可供类似工程参考。     

砂卵石地层盾构过河沉降控制技术研究

盾构在砂卵石地层中穿越河流,如何控制因开挖造成的沉降是施工的重点。结合北京地铁某盾构区间穿越昆玉河试验段工程实例,对监测数据进行分析;并研究盾构法在砂卵石地层中穿越河流减小沉降的技术。     

盾构隧道管片上浮的机制研究

盾构法施工时难以避免地会对隧道周围地层造成扰动,引起地表位移,对盾尾间隙的充填可以有效地控制盾尾地表沉降。但在盾构掘进、盾尾间隙注浆施工中,隧道管片局部或整体上浮现象也时有发生。对管片结构在施工过程中受力状态进行分析,将管片的上浮归为四大类,即管片封闭成环的上浮、盾构掘进顶推时的上浮、脱出盾尾后管片的上浮、浆液初凝后管片的上浮。并提出管片脱出盾尾后至浆液初凝前的上浮计算方法,此外针对盾构施工期间管片的上浮,提出了管片上浮的控制措施。研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计及施工提供一定的技术依据。     

土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响分析

以广佛环线沙堤隧道为工程依托,利用有限差分软件FLAC~(3D)研究了土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响,并结合现场实测数据分析盾构掘进过程中地表沉降和邻近建筑物变形的变化规律。结果表明:地表沉降与土压平衡盾构掘进参数密切相关,增大土舱压力与注浆压力可以减小地表的沉降,但掘进参数的调整存在合理范围,超合理值后过沉降的控制效果变化不明显;现场实测数据表明:土压平衡盾构施工引起的地表沉降及建筑物变形行为由前期扰动、通过扰动、停机影响、后期扰动4部分组成,其中停机对地表沉降影响很大,因此施工中需尽量避免停机并提前做好防范措施;实际采用的掘进参数仍有一定的调整空间,施工中应根据地层情况及时调整相关的掘进参数以减小施工影响。     

富水砂卵石地层盾构法施工地表坍塌原因及对策

分析成都地铁工程因高富水、卵石含量高、强度高造成盾构施工困难的情况,通过不断摸索实践,基本解决了富水砂卵石地层长距离快速掘进的难题.论述由于砂卵石地层的自稳特性,地表沉降表现出一定的滞后性,给工程带来安全隐患,对地表坍塌原因进行初步分析,并结合工程实践提出相应的施工对策.     

成都砂卵石地层双线隧道Peck公式参数取值研究

基于成都地铁开挖引起地表沉降的大量实测数据,结合成都市砂卵石地层性质,在正常盾构工况下,运用Peck公式对各典型断面实测数据进行位移反分析,得出沉降槽宽度系数i和地层损失率η。深入分析公式中沉降槽宽度i,地层损失率η与隧道埋深及地层物理力学性质相关性,并得出适应于该地层下的Peck公式参数与隧道埋深及地层性质的关系公式和Peck公式参数取值范围。运用沉降叠加原理,建立正常工况下,砂卵石地层双线平行盾构开挖地表沉降预测公式,并与成都其它砂卵石区域盾构开挖地表沉降实测数据进行比较,通过实例验证其适用性。研究结果可为今后成都市及其它地区相似地层下地铁建设提供参考和依据。     

北京地铁创世界盾构施工最新纪录

3月12日上午，在北京地铁4号线动物园车站西端，随着6m盾构机缓缓钻出，进入正在施工的车站空间，由北京市政集团第四工程处承建的14标段盾构隧道胜利完成。至此，地铁4号线最长的盾构隧道标段全部贯通，并创造了应用6m盾构机，在全断面无水砂卵石地层中不更换刀盘，一次掘进1339．8m的最新世界纪录。北京地铁4号线14标段北起四通桥，南到动物园共有6条隧道，为全断面无水砂卵石地层，其地质结构堪称北京地铁盾构施工中难度之最。     

砂卵石地层泥水平衡盾构隧道掘进参数控制

砂卵石地层具有地层结构松散、孔隙率大、整体强度低等特点,在此地层中进行盾构施工,合理设置掘进参数至关重要。以兰州地铁1号线迎门滩—马滩区间隧道砂卵石地层泥水平衡盾构施工为依托,研究了砂卵石地层泥水平衡盾构掘进参数。现场监测结果表明,加大盾构总推力能够适当提高掘进速度,而加快刀盘转速却不能达到这一效果。采用FLAC 3D有限元软件数值模拟了不同支护压力和注浆压力下盾构隧道掘进过程。结果表明:掌子面支护压力应与掌子面土压力相匹配,同步注浆压力应与掌子面原位应力基本一致或略高。     

富水砂卵石地层泥水平衡盾构适应性研究

在含大漂石的富水砂卵石地层采用盾构法施工在国内尚属首次,以成都地铁1号线盾构4标右线隧道泥水平衡盾构施工为例,结合施工中出现的问题,对泥水平衡盾构在砂卵石地层中的适应性进行初步研究,并提出相应的改进措施,对后续工程施工具有借鉴意义.     

青岛地铁1号线安安区间盾构隧道地表沉降研究

基于现场实测数据分析,研究青岛地铁1号线双线盾构隧道左、右线分别掘进情况下,安子站-安子东站区间的地表沉降规律,并讨论了二次注浆对地表沉降的影响。结果表明:无论是先掘进的隧道还是后掘进的隧道,其地表沉降都可以分为4个阶段,其中初期土体扰动导致的沉降占总沉降量的18. 1%;盾构通过导致的快速沉降占54. 7%;盾构通过导致的缓速沉降占11. 9%;邻线盾构通过导致的沉降占15. 2%。基于Peck公式,讨论了盾构隧道施工对邻线隧道地表沉降的影响。对先掘进的隧道进行二次注浆可以有效控制其地表沉降量,但注浆对土体产生的扰动会小幅增加后掘进隧道的地表沉降。     

大粒径无水砂卵石地层土压平衡盾构机选型

大粒径无水砂卵石地层是北京西南地区较常见的地层,也是一种典型的力学不稳定地层。地铁隧道施工一般位于繁华街区,地表建筑物及地下管线较多,这就要求在施工中把对地上环境的影响降到最小,盾构法施工能满足该项要求。目前盾构机种类、形式多种多样,保证选型正确是盾构法能够顺利实施的前提和保证。     

砂卵石地层盾构法隧道施工技术

盾构法在砂卵石地层地铁隧道施工中应用不多。结合工程实例，介绍其设计和施工要点、土压平衡盾构技术、盾构隧道管片衬砌结构的截面内力计算、盾构刀具与欠压推进处理技术等。     

双线隧道盾构掘进对地表沉降影响的数值分析

研究目的:在双线隧道盾构掘进过程中,先开挖隧道地层变形会对后开挖隧道地层变形产生不可忽视的影响,导致双线隧道盾构掘进完成后地表沉降存在差异性。依托天津地铁某盾构区间隧道掘进工程,基于FLAC3D软件建立隧道掘进过程的有限元模型,从隧道开挖变形、地表沉降的角度分析先挖线路对后挖线路变形特征的影响,验证双线隧道盾构施工导致地表沉降的叠加效应。为保证盾构掘进过程中地表沉降不超标,通过数值模拟分析盾构土仓压力、同步注浆量和出渣量等因素对地表最大沉降量的影响,有效指导盾构隧道施工参数的选择,最后通过现场监测数据验证数值模拟结果的正确性。研究结论:(1)前序次开挖隧道对后序次开挖隧道的隧道拱顶沉降与地表沉降均存在叠加效应影响,后序次开挖隧道的拱顶沉降及地表沉降均略大于前序次隧道的对应沉降值;(2)数值模拟结果与现场实测结果的对比显示,实测地表沉降值相比数值模拟计算值分别高出5. 78 mm、4. 97 mm,隧道的管片沉降实测值与计算值误差均在5%以内,数值模拟计算误差均处于可控范围内,一定程度上验证了数值模拟结果的正确性;(3)本研究结论在城市地铁盾构(TBM)法施工领域,对地表沉降控制方面的机理研究和实践操作有较好的应用效果。     

地铁盾构下穿高层建筑基础的扰动变形影响与实测研究

[目的]城市轨道交通建设中遇到越来越多的盾构穿越或近接高层建筑施工的案例,而盾构法因其特殊的施工工艺不可避免对地层产生扰动,严重时可能会影响既有建筑的结构安全,因此需要对盾构穿越过程中隧道及高层建筑的受力特性进行深入研究。[方法]依托济南地铁R2号线生产路站—历黄路站区间隧道工程,采用三维有限元数值方法对双线盾构隧道非同步斜交下穿高层建筑群桩及筏板承台基础的施工过程进行了模拟,并结合现场监测数据分析了地层位移规律、建筑物沉降的变形特征,以及施工时盾构掘进参数的控制效果。[结果及结论]双线盾构隧道先后下穿建筑群桩时,先行隧道开挖引起的地面沉降量较大,后开挖隧道对地层产生的扰动相对较小;盾构通过建筑物正下方时的沉降量最大,随着盾构的远离,其沉降逐渐减少并趋于稳定。由于高层建筑属框架结构,故在临近隧道一侧建筑体区域地层发生了沉降,而在远离隧道的建筑体区域地层呈上浮趋势,但二者的差异沉降量仍在可控范围内。