盾构隧道端头杯型冻结壁加固温度场数值分析

当采用杯型水平冻结工法作为盾构隧道端头地层加固方式时,确定冻结加固所需范围及加固工艺、掌握冻结帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。结合南京地铁2号线逸仙桥站西端头盾构始发工程,对杯型冻结壁加固温度场发展与分布规律进行了研究。数值模拟结果表明:在设计冻结方案下,杯型冻结帷幕厚度满足加固范围要求,开始交圈时间由早到晚依次为外圈管中圈管内圈管,形成闭合的杯型冻结帷幕的时间为15天。     

浅覆土强透水砂卵石地层大直径泥水盾构干接收施工技术

为解决浅覆土强透水砂卵石地层大直径泥水盾构的接收难题,以常德沅江大直径泥水盾构隧道为依托,提出干接收施工技术,采用端头加固区RJP超高压旋喷加固、端头垂直冻结、塑性混凝土连续墙施作的联合加固手段,提高端头加固区整体结构的稳定性,为盾构接收创造条件。在盾构干接收过程中,通过控制各项施工参数、精确掌握施工时机要点,保证盾构顺利穿越既有管线及加固区,管线和地表最大沉降分别控制在6 mm和5 mm以内,确保盾构精确出洞。在洞门钢环内安装洞门刷防止盾构出洞时土体流失,同时增加盾构出洞过程中同步注浆量,并对管片进行槽钢连接固定,保证盾构出洞过程盾尾及支护安全。     

软弱围岩隧道管棚水平旋喷组合预加固变形规律

为研究软弱围岩地层管棚水平旋喷桩组合结构的预加固效果,采用三维弹塑性有限元方法对比分析了单独使用管棚、单独使用旋喷桩、管棚与旋喷桩组合预加固及无加固4种工况下隧道结构体系的位移变化规律。结果表明:1)水平旋喷桩和管棚2种工法中,水平旋喷桩预加固工法控制拱顶下沉、拱脚收敛值和掌子面稳定性能力显著;2)管棚预加固工法控制地表沉降的能力较强;3)管棚和旋喷桩组合结构控制拱顶沉降和拱脚收敛,掌子面水平位移性能突出,管棚水平旋喷桩组合结构使地表沉降减小91.3%,拱顶沉降减小76.2%,拱脚收敛减小76.3%,其地表最大沉降值为2.7 mm,拱顶最大沉降值为25 mm,拱脚最大收敛值为4mm,最小收敛值为-9.4 mm,加固效果明显。     

富水砂卵石地层盾构隧道长距离穿越机场飞行区技术研究

为确保国内首次在富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区，以及成都地区首次采用冻结法实施联络通道的隧道工程顺利实施，通过工程类比、专家论证、优化设计、数值计算与现场监测数据分析相结合等手段，提出长距离隧道整体工程筹划优化设计、盾构配置优化、克泥效工法、陆地声呐法空洞探测、联络通道预注浆与冻结法复合截水等一系列组合技术措施。实践结果表明： 1）采用盾构工法，优化线路平、纵断面设计，增设中间风井以大幅减少盾构单次掘进距离至1 km左右，并辅以严格的沉降控制组合措施等，可以成功解决富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区的重大技术难题； 2）本工程提出的先在洞内使用双液浆注浆预堵水，再采用冻结法加固的复合截水方案，在富水砂卵石地层可以达到良好的截水效果。     

平面斜交联络通道水平冻结及实测分析

为解决常州地铁1号线翠竹站-常州火车站区间隧道联络通道因预留钢管片错环造成联络通道平面斜交的问题,采用Z字 型联络通道结构方案及平面斜交联络通道冻结加固方案,对冻结全过程进行温度与变形实测,分析其冻结温度场发展规律以及因 冻胀引起的地表位移变化规律。 得出以下结论: 1)因加强冻结孔的加强作用,其变化规律与常规直交联络通道有所区别; 2)下行 线左侧外侧测温孔外部测点降温速率比内部测点快,而内侧测温孔内部测点降温速率比外部测点快,下行线右侧恰好相反; 3)下 行线左、右侧测温孔开挖时温度回升的测点分别为外部测点与内部测点; 4)联络通道地表隆起最大值分布线亦倾斜,其最大倾角 约为36.2°,与联络通道倾角相近。     

冻结加固技术在长地铁联络通道施工中的应用

南京地铁二号线油坊桥—中和村站盾构区间联络通道线间距为20m,通过方案比选,最终确定采用双侧冻结加固方案,就冻结壁厚度、冻结孔布置、冻结系统设计和冻结孔施工、冻结站安装及运转等几个问题重点论述,然后从去回路盐水温度、冻结帷幕温度、地表变形3个方面总结工程监测的变化规律,并对冻结效果、风险评估进行分析。     

地铁区间暗挖法施工技术比选

为解决合理选择地铁区间隧道施工方法以有效控制开挖过程中发生地表沉降、建筑物倾斜及地下水位下降的难题,通过调研国内地铁区间隧道常用的暗挖施工技术及日本结合新奥法原理与挤压混凝土施工技术（ECL工法）提出的盾构隧道现浇混凝土衬砌系统（SENS工法）,对矿山法施工技术、盾构法施工技术和SENS工法在适应地层、场地占用、所需埋深、衬砌质量、地表沉降、交通影响、地下管线影响、施工噪声、施工风险、施工进度、施工成本等方面进行比选,得出SENS工法在富水砂层施工的施工进度、施工成本、衬砌质量、地表沉降控制等方面的综合优势明显,值得在国内研究并推广应用。     

双线盾构扩建地铁车站的插管冻结法及施工力学特性研究

盾构施工是地铁区间隧道的首选施工方法,但盾构区间与车站在施工速度和组织上的矛盾,会导致盾构长距离掘进的优势无法充分发挥。本文在总结以往国内外"先盾后站"技术的基础上,提出基于洞内插管冻结的双线盾构区间隧道扩建地铁车站的施工方法。首先,对该技术的施工流程、关键技术、适用条件、技术优势与缺陷等进行详细论述;然后,基于有限元模型,采用以壳单元模拟冻结管、以加固圈模拟冻结土体、以刚度折减法模拟管片接缝的方式,对双线盾构插管冻结扩建地铁车站施工过程中的结构变形、受力及地表沉降特性等进行分析。最后,得到如下结果:1)得出了扩建施工所引起的地表变形规律及最大沉降值; 2)明确了既有盾构结构随施工过程的变形阶段; 3)确定了扩建施工过程中既有盾构及托梁、立柱的受力敏感区域; 4)有针对性地提出了既有盾构管片的加固方案和防水措施。本文研究的目的在于阐明双线盾构区间隧道扩建地铁车站的插管冻结法及其施工力学特性,为盾构区间与车站施工矛盾、无拆迁条件必须"甩站"通过等工程问题提供一种有效的解决途径。     

富水卵石层土压平衡盾构水下接收技术

为确保济南市轨道交通R1号线大杨站盾构顺利接收及上方管线安全,提出复杂地质条件下土压平衡盾构水下接收方案,阐述垂直冻结加固、洞门凿除、挡墙及板下临时支撑施作、盾构掘进模式及掘进参数控制、同步注浆及补强注浆、外凸式洞门设计等水下接收技术。主要结论如下： 1）在巨厚富水卵石层中盾构接收情况下,常规加固措施无法保证加固效果时,建议采用水下接收方式; 2）优化洞门凿除工序,视情况分层分块凿除,降低洞门凿除的风险; 3）采用不同的掘进模式,保证土压平衡盾构水下接收的顺利实施; 4）外凸式洞门后浇环梁设计可减小洞门永久封堵的施工风险; 5）整个接收阶段管线最大沉降变形仅1.41 mm,采用水下接收技术能保证富水卵石层中土压平衡盾构的安全接收。     

超浅埋隧道下穿管线沉降变形及控制基准研究

以福州市某超浅埋隧道斜穿市政管线工程为依托,结合FLAC 3D软件、现有城市管线标准与实测数据,对管线沉降规律展开研究,并制定安全可行的管线控制基准。研究表明:双侧壁导坑法相比三台阶法与CD法开挖时,前者具有"小分步,大分级"的特点,对管线沉降控制效果更显著;隧道-管线交点出现最大沉降量-7.39mm,管线由于自身弹塑性质,而发生两端微小隆起;上覆土重力使管线沿水平方向上发生挤压变形,水平位移最大值为1.2mm,可知管线竖向变形受施工影响更敏感。需对隧-管相交段地表进行外界荷载管理,避免管线在水平方向位移过大而破坏。地表横向沉降最大值S_(max)与沉降槽宽度系数i的比值作为沉降控制限值,可有效保护管线。研究成果对研究隧道下穿管线变形规律与控制具有很强的实用性和研究意义。     

软土地区盾构下穿施工对铁路路基影响分析——以杭州地铁2号线某区间现场监测为例

盾构隧道下穿施工,将对既有铁路路基产生一系列不利的影响。当盾构引起的路基位移超过承载能力,将导致铁路轨道产生过大的弯曲及扭曲变形,从而影响列车运行的平顺性和安全性。结合杭州地铁2号线某区间隧道下穿既有铁路路基工程现场监测数据,分析在盾构下穿施工过程中列车轨道、路基坡脚及路肩的位移变化规律。实测结果发现： 1）监测点沉降变化与盾构的相对位置密切相关,可划分为盾构到达前、盾构穿越及盾构通过3个阶段; 2）盾构到达前,当盾构土压力大于静止侧向土压力将引起地表隆起,反之,则产生地表沉降; 3）盾构穿越过程中将导致地表隆起位移; 4）盾构通过后,地表沉降持续发展。由于碎石路基具有一定的调节作用,使路肩隆起值小于坡脚。铁路轨道隆起整体小于同一平面路肩,是因为具有一定抗弯刚度的轨道对土体位移有一定的抵抗能力。     

液氮冻结二次加固在富水软弱地层小盾构接收中的应用与实测

为研究富水软弱地层盾构工程单独使用水泥土加固难以解决涌水涌砂的问题,以秦淮-滨南220 kV线路盾构隧道“K4”井盾构接收工程为背景,对已有化学加固的盾构端头采用液氮垂直局部冻结进行二次加固封水,提出盾构接收时冻结实测应满足的条件,进行冻结实测及温度发展规律分析。实测表明： 1）水化热影响下,冻结壁平均发展速度为81.9 mm/d,为正常液氮冻结速度的55%~68%,为常规盐水冻结速度的3.2倍; 2）液氮冻结的冻结壁平均温度为常规盐水冻结的3倍; 3）液氮冻结工期为常规盐水冻结的1/3~1/2; 4）维护冻结期间液氮消耗量为积极冻结期间的1/3便可维持冻结壁温度。利用液氮快速冻结进行二次加固封堵涌水能有效保证工期,避免事故的发生。     

地铁车站施工近接既有桥梁桩基础变形及地表沉降规律分析

以北京地铁6号线开挖地铁车站时近距离穿越桥梁桩基础为依托。采用三维弹塑性有限元数值模型对车站施工穿越桩基础过程进行动态模拟,分析了桩基础水平位移、竖向位移以及地表沉降的变化和分布规律。提出对桥桩进行地面预注浆的加固方案,并建立注浆加固强度分别为100,150,200,250 MPa和300 MPa的工况,分析其加固效果。结果表明:车站主体开挖是影响桩基础水平位移和竖向位移的主要施工阶段;车站竣工后,远、近侧桩竖向位移方向相反,远侧桩水平位移沿桩身呈现出两端小,中间大的规律,近侧桩则呈两端大,中间小,远、近侧桩的竖向位移沿桩身分布较为均匀;地表沉降槽在各施工阶段均以车站中线对称分布,其中拱部施工阶段引起的地表沉降值最大,约占总沉降量的48.9%;当注浆加固到100,150 MPa后,桩的最终水平位移分别减小了21.4%,28.4%,但注浆强度达到200 MPa以后对桩水平位移的进一步控制不显著,建议增加加固措施;桩的最终竖向位移随注浆强度的提高依次减小了57.7%,81.1%,92.6%,99.5%,93.7%,加固效果明显,建议注浆加固强度控制在200~250 MPa为宜。     

水泥系与垂直冻结法在武汉地铁盾构接收中的组合应用

为解决在武汉长江一级阶地且极复杂的施工环境下进行盾构接收的高风险问题,结合地铁7 号线王家墩东站—新华路站盾
构区间工程实例,通过方案比选及优化,盾构接收端头土体采用高压旋喷桩+玻璃纤维筋灌注桩的水泥系加固与垂直冻结法相结合
的加固方式,并辅以钢套筒完成盾构接收。通过对冻结效果进行验算,并按照施工时序归纳盾构接收流程、接收阶段主要施工参数
及盾构二次进洞施工方案,阐述组合方案在盾构进洞施工中的实践应用。实践证明组合方案技术性高、实施可行性强,无需进行地
面交通疏解和管涵改移,能有效地避免盾构接收过程中涌水、涌砂等风险,节约工程成本近500 万,综合效益显著,以期为今后类似
工程方案的设计与应用提供参考。     

地铁盾构施工穿越既有铁路预加固施工技术研究

依托江浙地区某地铁隧道盾构施工工程,采用数值模拟的方法,对大板保护和板桩结构保护两种方案下加固效果进行了对比分析。结果显示:采用板桩结构加固保护下的沉降量（4.0 mm）明显小于大板加固保护方案的最终沉降量（11.4 mm）,且板与普通路基交界处的沉降差异也明显低于后者,对铁路正常运营影响较小;提出“板桩隔离+分区注浆”预加固方案对地基和路基进行保护施工,双线隧道穿越施工均完成后,承载板的最大累计沉降值仅为6.6 mm。     

四线大断面隧道浅埋暗挖下穿综合管廊保护方案研究——以广佛城际下穿华康道管廊工程为例

为解决软弱富水地层四线大断面隧道近距离下穿大型综合管廊的支护及沉降控制技术难题,以广佛城际下穿华康道管廊工程为例,通过案例调研、方案比选、数值模拟分析及现场监测的方法,对超前加固方案、暗挖支护参数、施工工法、施工工艺等开展研究。研究结果表明:1)管廊底部设置托底管棚+隧道拱部超前管棚+水平旋喷止水预加固+双层衬砌的协同支护方案在工程适应性、工期及造价方面最优。2)4管隧道采用(1)—(3)—(2)—(4)顺序开挖,(1)、(3)、(4)号隧道采用CRD法,(2)号隧道采用三台阶法对隧道沉降及管廊沉降控制最优。3)(1)号隧道开挖时隧道及管廊沉降变形速率最大。4)地表、管线、管廊及拱顶沉降变形均在5mm内。     

冻结法施工在地铁联络通道中的应用

结合天津地铁3号线某冻结法施工联络通道,介绍该联络通道冻结法施工的主要施工工艺。采用ANSYS数值模拟计算该工法施工过程中对周围环境的影响,并和现场实测数据相对比,总结出该工艺施工对地表沉降的一些影响规律。     

冻结法在越江隧道修复工程中的应用

结合川气东送管道工程武汉长江盾构穿越工程冻结法修复隧道施工,对冻结盐水温度、冻土温度、地下水文孔水位等方面进行跟踪监测。通过对监测结果进行分析研究,获得冻结盐水温度、冻土温度、水文孔水位等变化规律,在此基础上提出隧道修复冻结施工的建议。     

盾构隧道端头井垂直冻结加固不同冻结管间距温度场数值分析

当采用垂直冻结工法作为盾构隧道端头地层加固方式时,确定冻结管间距及加固所需范围与工艺、掌握冻土帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。结合南京地铁10号线过江隧道盾构始发工程,运用有限元分析软件,在其他影响因素不变的情况下,研究不同冻结管间距对垂直冻结壁温度场发展的影响。数值分析表明： 1）用所建数值模型来模拟垂直冻结壁温度场的变化过程是可行的; 2）间距减小对温度场影响较为显著,冻结管间距每增大0.1 m,冻结壁交圈时间增加约1 d; 3）随着冻结管间距的增大,冻结壁交圈时间线性增大; 4）冻结管间距越小,垂直冻结帷幕温度越低,形成的垂直冻结壁强度越均匀。     

砂卵石地层盾构侧穿既有桥梁桩基施工控制技术

为探究砂卵石地层盾构近接侧穿既有高架桥桩基时相关施工控制技术的适应性,基于成都地铁的地层特征、二环路运营桥梁结构性能及周边环境,针对性地采用“主动加固”与“被动加固”相结合的加固控制技术:桥梁钢管隔离桩、袖阀管注浆加固和盾构洞内注浆加固。结合现场监测分析,实践证明:盾构侧穿高架桩基时双洞之间的桩基础位置为高风险区域,局部施工保护方案有效地阻隔隧道-围岩-桩基-地表的变形传递;地表沉降,墩台沉降以及盾构拱顶沉降在采取了加固措施之后,均满足安全控制值要求。