长距全断面强～中风化泥质粉砂岩地层盾构掘进参数研究

长距离强～中风化泥质粉砂岩地层盾构掘进施工极易造成刀具磨损严重、刀盘结泥饼、刀具偏磨、盾构卡壳卡刀盘、盾构姿态控制困难、盾尾管片上浮等问题,是盾构掘进施工中的难题。本文以杭州至临安城际铁路工程老余杭镇站～凤新路站区间工程为例,分析加固区掘进、出加固区后掘进等关键环节和推进出土量、推力、盾尾油脂压注、同步注浆设定等主控参数,系统研究了管理行程全过程阶段与推进千斤顶行程、总推力、刀盘扭距、盾尾油脂注入量积算值等参数之间的内在演化规律。研究结果表明,随着管理行程的增大,推进千斤顶行程、盾尾油脂注入量积算值总体呈增长趋势,总推力总体呈上下波动趋势,刀盘扭距呈现出"增长-减少"交替波动的动态演化趋势,为浙江省杭州、宁波、金华、绍兴等类似地层盾构掘进施工提供一定的参考。     

盾构穿越上软下硬复合地层施工风险与控制技术研究

上软下硬复合地层上部岩层具有不稳定性而下部岩层具有极高的强度,极易引起盾构向软弱地层方向偏移,引发喷涌,使盾构姿态难控制,开仓换刀风险大,是施工各方需要关注的难题。本文以杭州地铁4号线一期工程南延段某区间为背景,研究强风化安山玢岩、中分化下段安山玢岩、全风化安山玢岩、中风化上段安山玢岩等多种上软下硬复合地层中,盾构施工引起的地表沉降和盾构施工存在的主要风险,研究杭州地区盾构掘进穿越上软下硬地层的控制技术。研究结果表明,盾构在多种复合地层中掘进,左线隧道累计地表沉降最大值为36.6mm,最大隆起值为13.8mm,风险较大,易出现盾构机扭矩变大,姿态控制困难;上软下硬复合地层盾构控制,主要是加强土压平衡盾构机的维保、穿越施工时采用气压+土压平衡相互联合的模式进行掘进、重视盾构掘进基础数据的异常反馈、严格控制盾构掘进施工出土量、密切注意区间盾构掘进时工程地质和地表沉降对应区域变化的匹配情况、优化壁后注浆配合比。     

大型输水通道硬岩地层双护盾TBM掘进模式与刀具磨损分析

硬岩地层双护盾TBM掘进施工的模式选择与刀具磨损量关系到工程的施工效率与质量。以杭州市某大型输水通道为例,系统分析了工程的重难点和针对性的施工措施,研究了双护盾TBM掘进模式,提出了双护盾TBM在硬岩地层中刀具磨损量与掘进里程的适应性规律。结果表明,双护盾TBM在硬岩节理不发育地层掘进时,推进力不宜太高,推进压力不小于120MPa,推进平均速率控制为30mm/min;在岩石硬度变化较大且节理较发育地层,掘进中刀盘会出现较大的震动而产生冲击载荷,造成主轴承受力恶化,需降低推进速度;双护盾TBM掘进需结合硬岩地层合理选取双护盾和单护盾两种模式进行掘进,在硬岩地层施工,随着掘进距离的增加,刀具磨损量增大,正常磨损占换刀的比例为80%,刀圈断裂和崩刃分别占10%,刀盘磨损量按照使用米数最终聚类为2类,分别是使用63.21m和使用159.96m。研究成果可为类似大型地下洞室工程和城市地下空间工程TBM掘进提供理论参考。     

大直径泥水盾构穿越建筑物施工风险分析及控制技术研究

盾构穿越建筑群施工造成的地层损失容易造成地面沉降,房屋开裂等风险。针对直径泥水盾构穿越建筑群施工,以南京纬三路过江通道工程SG-1标段N线工程为依托,对盾构穿越建筑群施工进行风险分析和预测,并提出在盾构机掘进过程、穿越后的控制措施,建筑物的保护技术,为大直径泥水盾构掘进施工积累相关施工、为后续类似工程施工提供指导。     

粉细砂地层地铁隧道盾构小距离下穿既有隧道施工控制研究

随着轨道交通的逐渐完善,地铁隧道盾构小距离下穿既有隧道变得越发普遍。盾构机在粉细砂层掘进时,在富水地带容易造成喷涌现象,沉降范围大,施工风险大。保证小距离下穿既有隧道时,控制土体扰动程度,减少沉降,达到既有管片不开裂、微变形的目的变得越发重要。对待该问题本文总结以往施工经验,提出如下完善的施工方案:(1)在下穿节点位置地面采用三轴搅拌桩进行地层加固;(2)在既有隧道下穿范围内进行管片壁后注浆,加固下穿区域土体;(3)在下穿既有隧道前,沿隧道纵向方向布置四道槽钢,纵向连接管片,增加管片抵抗变形的能力;(4)在既有隧道下穿范围隧道内布设沉降点和收敛点,在地面布置沉降点,进行沉降监测;(5)对盾构机进行故障排查、掘进参数调整,保证下穿时盾构机各项参数正常、稳定;(6)盾构机穿越过程中选择合适的掘进参数,严格控制地层损失。通过以上施工控制措施后,顺利在粉细砂地层小距离下穿了既有隧道。     

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

以双线盾构隧道下穿既有市政隧道施工为研究对象,在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上,考虑土体、既有结构、盾构机体、新建结构多体的相互作用,研究了单线和双线贯通对地层变形、既有隧道内力和变形、围护桩变位以及盾构隧道自身内力的分布特征。研究表明：盾构下穿时,既有矩形市政隧道水平向附加拉应力主要出现在隧道底板,竖向最大附加拉压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置;在盾构隧道正常施工条件下既有隧道是安全的。     

南京纬三路过江通道泥水盾构带压开舱开挖面最小支护压力确定

南京纬三路过江通道采用两台直径14．93m的泥水盾构施工。盾构机在长距离穿越粗砂、卵砾石等复合地层时,刀盘刀具会产生较大磨损,因而需要进行停机带压检修。带压作业时,部分隧道开挖面仅由气压进行支护。针对气压支护开挖面在带压开舱时开挖面最小支护压力的设定问题,通过建立有限元三维开挖面稳定分析模型,研究了极限状态下盾构开挖面保持稳定的最小支护压力,并与工程计算和相关模型试验结果进行比较,确定了具有一定安全系数的开舱支护压力。     

复合软土地层盾构施工分层沉降的分析

为研究盾构掘进对软土地层的变形影响,进行了相关变形监测,并进行了数值分析研究。结果表明:盾构引起的地表沉降和水平位移的区域半径约为盾构直径的3倍;与盾构隧道轴线的距离越近的地表监测点,累计沉降越大;隧道上方的粉质黏土、粉土等软土层易出现分层沉降;盾构机下方的较硬基岩,分层变形不明显。     

满足多台盾构始发要求的工作井结构设计研究

盾构工作井的尺寸应满足盾构机设备和安装的空间要求,对于需满足多台盾构下井拼装的情况,工作井的尺寸需考虑不同盾构机的尺寸及其交叉施工的影响。文中结合实际工程,分析多台盾构始发的结构尺寸要求,在满足结构尺寸要求的条件下对结构设计进行研究,通过工程验证,所提出的设计方法完全能满足结构功能要求。     

软土地层盾构小半径大纵坡曲线掘进引起的地表沉降研究

盾构小半径大纵坡曲线掘进极易给盾构推进和管片拼装带来困难,是软土地区受场地不足或施工条件限制环境下盾构穿越施工的难题。本文以杭州地铁5号线工程某区间盾构小半径大纵坡曲线掘进段为背景,基于左线隧道关键监测点分析了盾构掘进引起地表沉降的原因,并提出了相应的地表沉降控制技术措施。研究结果表明,地表累计沉降曲线随着时间的增长呈现下降-增大-下降-增加的"双峰"变形模式并逐渐趋于稳定;盾构穿越淤泥质黏土、粉质黏土、黏土地层时,初始土仓压力值为0.36MPa,每环理论出土量为39.21m~3/环,盾构推进出土量控制在38.42～39.21m~3/环,同步注浆速度为0.05m~3/min,盾尾油脂每环加注量控制在35～45kg。