土压平衡箱涵掘进机的设计研究

为解决管幕箱涵工程中，大断面箱涵推进阶段正面土压力平衡失稳导致的管幕体系失效的问题，依托上海市田林路下穿中环线地道工程，设计1台土压平衡箱涵掘进机用于箱涵推进施工，并介绍箱涵掘进机的设计条件、主要参数选择，壳体结构受力分析和应用情况及效果。研究结果表明： 1）土压平衡箱涵掘进机通过正面土压力的平衡有利于地面沉降控制； 2）通过SolidWorks三维平台对箱涵掘进机的壳体进行建模受力分析，得出结构设计完全能够满足施工荷载条件； 3）箱涵掘进机的姿态控制主要依靠已完成的管幕作为导向，并通过同步推进系统调整箱涵左右行程偏差； 4）刀盘配置存在切削盲区，在加固区施工过程中会造成推力过大。     

大埋深富水裂隙岩层土压平衡盾构填舱注浆施工技术

为解决穿越大埋深富水节理裂隙发育岩层的土压平衡盾构隧道施工过程中发生的开挖面涌水和地表沉降过大的问题,依托广佛环线沙堤隧道工程,对土压平衡盾构填舱注浆施工技术进行研究,并利用有限差分软件FLAC3D对填舱注浆技术进行数值模拟分析。研究结果表明： 1)土压平衡盾构穿越深埋富水裂隙岩层时,隧道洞周围岩变形较小,而地表沉降及建筑物变形对地下水流失较为敏感; 2)将气压平衡和土舱填舱注浆处理技术相结合,辅以微扰动等施工控制方法的填舱注浆成套施工技术能够有效解决施工过程中的喷涌现象及地表建（构）筑物沉降过大的问题; 3)采用填舱注浆技术进行堵水时,应保证开挖面内填舱注浆范围和注浆参数选取的合理性,并应考虑注浆厚度对施工进度的影响。     

孟加拉帕德玛大桥钢管桩桩端预压技术

孟加拉帕德玛大桥水中墩基础为大直径(ф3m)闭口复合截面斜钢管桩,所处地层为密实粉细砂。为了恢复钢管桩取土过程中,对土体的扰动导致的应力释放,以及减少桥梁在运营阶段产生的沉降值,采用界面压浆法对土塞和桩端土体进行全断面充分预压。结果表明:密实粉细砂地质条件下,较少的压浆量即能形成高的压浆压力,从而在界面位置对土塞形成充分预压;界面压浆能够显著起到提高桩端承载力、减小桩基沉降的效果;界面压浆法可以实现水泥浆在界面位置的全断面填充和预压,是一种稳固可靠的压浆方法,操作简单且易于控制。     

软土地层大断面管幕箱涵顶进竖向姿态的理论与实测分析

针对千斤顶产生的偏心顶推力作用下箱涵发生的“抬头”现象，采用局部弹性地基模型，首先, 从理论上推导得到箱涵顶进竖向姿态变化的解析解; 然后，结合现场实测分析，探究偏心顶力作用下大断面管幕箱涵的“抬头”机制及变化规律。研究表明： 1) 千斤顶顶推力与顶进阻力合力的作用线不重合而产生的使管节上抬的力矩是首节箱涵“抬头”的核心诱因； 2) 缓解首节箱涵“抬头”问题的主要施工措施有减小掘进机顶推力或正面土压力、增加上排管幕刚度、对箱涵上表面进行局部减摩、对箱涵下部进行冲洗卸土等，其中，减小掘进机顶推力或正面土压力效果最为明显。     

土压平衡盾构不满舱施工遇到的问题及对策

中国土压平衡盾构采用不满舱施工非常普遍,因此施工过程中经常出现一些问题。通过对开挖面压力平衡状态的分析,结合工程实例对开挖面的整体稳定、渣土排出异常、开挖面部分坍塌、壁后注浆窜浆等现象进行讨论,解释其发生的主要原理。提出渣土泥浆化的概念、判断标准,明确其与喷涌的差异,并讨论不满舱施工时窜浆发生过程,给出判断窜浆发生的主要条件,明确发生局部渗透破坏的条件。研究结果表明:即使风化岩等高渗性地层开挖面整体稳定性计算满足不满舱施工的强度要求,也会出现局部渗透破坏甚至开挖面坍塌;不满舱施工开挖面局部渗透破坏等引起的超挖量大、窜浆引起盾尾充填效果差均导致地表沉降过大。基于上述问题产生的原理提出相应措施以维持土舱内压力与地层中土水压力的平衡,研究结果能够为土压平衡盾构施工提供一定技术支撑。     

土压平衡盾构机土压平衡控制策略研究

盾构机本身是具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械,就北京地铁施工中所使用的一种土压平衡盾构机的土压平衡控制方法进行设计分析,通过控制开挖量与排土量达到动态平衡,以建立适当压力与开挖面的土体压力平衡,进而减少对土体的扰动,控制地表沉降,实现土压平衡控制,依赖推进系统及螺旋机系统协调控制。     

长沙—株洲—湘潭城际铁路湘江隧道开滨盾构区间富水基岩地层管片背后注浆技术研究

盾构施工管片背后注浆是保证隧道安全、质量及控制地表沉降的关键因素,更与施工成本息息相关。大直径土压平衡盾构在富水基岩中施工时,由于其管片背后填充空间大、富水基岩地下水冲蚀,同步注浆效果差,注浆质量对工程安全、质量及成本的影响显得尤为突出。通过对长沙—株洲—湘潭城际铁路湘江盾构隧道的施工过程研究分析,针对大直径土压平衡盾构富水基岩地层管片背后注浆普遍存在的问题,采用"同步注浆、补充注入砂浆、二次补强注浆及封闭环施工"的施工方法,经过施工过程的调整和优化,确保了管片背后注浆质量的安全可控,有效地降低了施工成本,取得了很好的效果。     

箱涵改道之管幕推进设计施工案例

台北市区铁路地下化南港项目为将既有横交排水箱涵避开新建南港地下车站结构体,并依照现行台北市下水道设施标准以5年1次暴雨频率以改善区域排水,将排水箱涵改道,并于穿越南港路二段采用免开挖的管幕钢管及预筑箱涵节块推进工法,以维护公共管线功能及道路交通服务水平。本工程于南港路两侧设置出发井和到达井,各以40 cm预垒排桩及1~2阶H型钢内支撑系统,穿越南港路箱涵推进段长约22 m,且覆土深约3 m,采用水平打设27支216×8 mm管幕钢管,密排管幕钢管内灌注水泥砂浆,水泥砂浆强度fc’=210 kg/cm2;于出发井管幕内采用推进工法将刃口及22个2.1 m×2.4 m预筑箱涵节块逐步推进至到达井,并于预筑箱涵节块间施作连结及背填灌浆,施作2座人孔。     

复合地层盾构上方建筑物沉降特征及原因

以深圳地铁某线盾构下穿既有房屋为依托,结合既有房屋的建筑沉降监测值和出渣量、同步注浆量、土仓压力、掘进速度、推力等施工参数,分析辅助气压式土压平衡盾构在卵石-风化花岗岩复合地层下穿期间砖混结构建筑物的沉降特征及原因。盾构刀盘通过比盾尾通过引起的建筑物沉降值大,盾构从桩基中间下穿比从端头下穿引起的沉降值和影响范围大,盾构在下穿2号楼期间出现了出渣量超方,致使桩基所处地层松动和房屋沉降。由数据分析可知:出渣量超方有两方面原因:①土仓于停机期间排土却没有及时补充辅助气压,使开挖面失稳;②盾构所穿强-全风化花岗岩地层的增多造成掘进速度降低,刀盘对地层扰动的增大加剧了开挖面卵石层的塌落。     

软土地层管幕-箱涵顶进施工新技术

上海市中环线北虹路下立交工程是我国第一次采用管幕-箱涵顶进施工技术,也是世界上在软土地层中施工的断面尺寸最大的管幕法工程。结合工程实际,该文提出了创新的管幕结合箱涵顶进的施工工法——RBJ工法(roof-box jacking method)。文章详细介绍了该工程钢管幕顶进高精度姿态控制,网格工具头设计,箱涵推进的顶力控制,箱涵推进中地表变形控制及箱涵姿态控制等关键技术,为相关工程的设计、施工提供参考。     

软土地层中管幕加箱涵顶进施工关键技术

上海市中环线在北虹路一虹许路地道工程中首次引用了管幕加箱涵顶进工法,获得成功,对今后管幕法的推广应用具有极大意义。该文以工程为背景,对软土地层中管幕加箱涵顶进施工的关键技术,如钢管幕顶进的纠偏、管幕与箱涵的建筑间隙、箱涵的顶力计算、机头网格与开挖面稳定关系、工程对地表变形的影响和控制作了客观的综合分析。     

淤泥地层暗挖矩形隧道密贴雨水箱涵施工关键技术

为解决富水淤泥质地层和粉质黏土层中大跨径矩形暗挖隧道密贴下穿雨水箱涵施工难题,提出采用水平旋喷桩和全断面帷幕注浆结合的技术加固隧道及周边土层,以提高地层刚度。隧道采用分步开挖法,分上下、左中右6步开挖,超前支护采用小导管注浆方案,并分段进行临时支撑拆除和二次衬砌施工,施工过程中对隧道和箱涵变形进行监测。结果表明: 通过水平旋喷桩和全断面帷幕注浆加固改良土体,施工过程中的箱涵变形在可控范围内,且整个施工过程中隧道初期支护结构变形较小（6.8 mm）,说明施工采用的超前加固和开挖支护措施是安全可靠的,可以有效降低类似地质条件下暗挖隧道的施工风险,对类似工程有一定的借鉴意义。     

箱涵顶进对下方管幕的力学作用分析

采用管幕-箱涵法施工的超浅埋连接通道跨越运营地铁时，施工前对场地的土堆清理及基坑开挖工作已使地铁隧道产生较大变形，为确保地铁的安全运营，对后续管幕、箱涵的施工进行严格控制。利用解析计算的方法，根据箱涵相对原状土等效重力大小的不同，建立2种力学模型，分别按照弹性地基梁和普通梁2种模型对管幕的受力进行研究； 推导出2种计算模型下的力学公式，分析在箱涵顶进的过程中，箱涵下方管幕受力和变形的变化规律，为进一步研究管幕下方地铁隧道的受力情况提供参考。     

内插型锁口管幕群姿态-锁口控制技术试验研究

为研究上海市田林路下穿中环线新建工程管幕-箱涵穿越段所采用的内插型锁口的可行性与安全性，在其临近位置开展内插型锁口管幕群顶进试验，并结合数值模拟方法对管幕钢管自身刚度、锁口刚度与管幕顶进顺序、管幕掘进与姿态控制技术、管幕钢管顶进减摩与顶力控制4大方面进行研究。通过等比例试验及数值模拟，结果表明： 1）通过内插型锁口相互连接，管幕钢管的姿态可控、闭合顺利、止水良好； 2）采用内插型锁口的管幕钢管具备良好的自身刚度； 3) 试验采用的特种管幕掘进设备、纠偏系统及后配套系统能够精准地控制管幕钢管顶进精度，可将轴线偏差控制在±1 cm； 4) 内插型锁口能发挥显著的锁口导向作用。     

界面水条件下暗挖地铁车站埋深的合理选择

根据经验,第四系地层中暗挖地铁车站的埋深常常设置为6~8 m,若车站隧道拱部位于界面水影响范围,则车站施工采用常规支护手段难以保证安全。为了有效规避暗挖地铁车站在富水界面时的施工风险,结合北京地铁9号线军事博物馆站设计过程,通过现场抽水试验和计算分析,提出设计阶段应重视水文地质研究,选择车站合理埋深使其拱顶避开界面水影响范围,提高施工安全性。车站拱部留设的防水保护层厚度据水头高度和隧道开挖跨度确定为4.5 m;施工过程中应加强超前探测,结合探测结果设置帷幕注浆或自进式锚杆等拱部超前支护措施。埋深加大后结构钢管柱应根据受力情况进行加强。     

公路隧道近距离下穿电力管线施工技术研究

为解决杭州市香积寺路西延工程盾构段下穿220 kV半霞线线、半霞线电力管沟横穿东侧明挖段隧道基坑(4#工作井)及燃霞、燃湾线电力管沟与中间明挖隧道基坑呈“L”形交叉等施工难题,首先,通过对盾构施工的影响范围、地表隆陷变化规律以及电力管沟对地表变形适应能力评估的研究,采取优化掘进参数、控制泥水压力、掘进速度、出渣量、盾构纠偏量以及同步和二次注浆等措施对管线进行保护;其次,为降低施工难度,现场采用工字钢横梁顶托混凝土电缆沟和钢筋混凝土盖板托撑电力管沟的就地保护措施对管线进行保护.对220 kV电力管线采取了合理的施工保护措施之后,工程隧道基坑得以顺利开挖,盾构按时始发,既节省了费用,又缩短了工期,同时也为今后类似工程的施工提供了参考.     

泥水盾构穿越赣江断裂破碎带施工关键技术

为研究复杂地质条件下泥水盾构穿越断裂破碎带施工技术,以南昌市轨道交通1号线秋水广场站—中山西路站区间隧道工程为背景,对NFM-07泥水盾构穿越赣江F5断裂破碎带施工难点进行分析,从掘进开挖控制、出碴量与泥水质量控制、同步注浆和二次注浆4个方面研究高水压条件下破碎带开挖面稳定施工技术,并通过对施工记录资料的统计分析,得到泥水盾构掘进参数、泥水参数、同步注浆和二次注浆参数建议值,最后针对穿越破碎带可能出现的施工风险提出建议措施。本工程泥水盾构穿越破碎带施工过程安全、顺利,采取的稳定控制技术实施效果良好。