土压平衡盾构在砂卵石地层中穿越城市河流施工关键技术

北京地铁10号线二期工程(公主坟站—西钓鱼台站区间和西钓鱼台站—慈寿寺站区间)盾构区间在砂卵石地层长距离下穿昆玉河,为了摸索出一套适合土压平衡盾构砂卵石地层下穿城市河流的施工方法,通过在穿河之前设置试验段优化施工参数,穿越期间有效控制土仓压力、盾构推进速度、螺旋输送机出土速度,调整注浆压力、注浆量和盾尾油脂用量,及时进行同步注浆和二次补浆等技术措施,盾构成功穿越河流并解决了螺旋输送机喷涌、被卡等重大风险,保证了河堤变形在产权单位要求的范围内,为今后类似工程积累了施工经验。     

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。     

盾构下穿既有地铁区间隧道沉降控制研究

为探究既有区间在新建隧道盾构下穿过程中施工沉降控制方法与既有结构沉降变化之间的关系,依托深圳地铁10 号线岗厦北站—莲花村站区间(以下简称岗莲区间)左线隧道盾构下穿既有2 号线工程开展既有结构变形监测,结合现场监测数据,建立模拟隧道施工的计算模型,分析得到既有结构在下穿过程中变形与下穿施工控制方法间的关系。研究表明: 1)同步注浆等施工控制方式对既有结构初期变形影响较大,二次注浆对变形稳定时间及大小影响较大; 2)下穿过程需重视盾构土舱压力的维持,并采取保压措施,在较高水平上维持土舱压力,保持刀盘前方水土; 3)管片脱出盾尾后及时二次注浆,充分充填壁后空隙,在既有结构沉降较大时应及时二次注浆进行补救。     

盾构施工工艺对铁路路基沉降影响的数值分析

以福州市轨道交通1号线下穿福州火车站铁路工程为依托,采用MIDAS/GTS有限元软件对双线盾构隧道进行分步施工模拟,揭示主要施工参数对路基沉降的影响规律。分析表明:路基预加固能有效减少下穿过程中路基的沉降量;土舱压力采用1.2~1.5倍土压力、注浆压力采用1.1~1.2倍土体自重应力对减少路基沉降效果较好;保证盾尾注浆率对减少路基沉降影响有显著效果。     

土压平衡盾构机密封舱土压力控制模型

基于有限元数值模拟方法,建立盾构机密封舱土压力的控制模型。通过分析盾构土压平衡的掘进参数之间及其与土舱压力间的相互关系,提出盾构机密封舱土压力优化控制模型。数值模拟结果表明：在保持推进速度不变的情况下,通过对密封舱内土压力的实时监测来控制螺旋输送机转速的实时变化,可控制密封舱内土压力在设定的范围内,从而实现土压平衡。     

软土地层中盾构施工参数对地表沉降的影响研究

为了解决软土地层中盾构隧道施工参数对地表沉降的影响问题,通过对杭州某地铁区间盾构施工进行监测,分析软土地层地表沉降的一般规律,结合该区间盾构隧道施工,采用ABAQUS有限元软件分析了注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力等因素对地表沉降的影响。研究表明:土舱压力对地表沉降影响最大,注浆压力次之,浆液弹性模量的影响最小。地表沉降由土体塌陷沉降和土体固结沉降2部分组成,在盾构试掘进阶段对施工参数进行调整和优化,能较好地控制地表沉降。     

富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群技术研究

为确保国内首例富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群工程顺利实施，通过工程类比、数值计算与现场监测数据分析相结合的手段，基于列车通过速度与道床形式，提出道岔区道床与轨道变形控制标准（≤1 mm/d），在道岔区纵横抬梁无条件实施的情况下，提出超长大管棚超前预支护、既有人行通道加固与跟踪注浆以及盾构保压与天窗期分段掘进等一系列主动控制措施。实践结果表明： 1）顶进工艺、钻头刚度与导向控制是密实砂卵石地层高精度超长大管棚施工工艺的关键技术； 2）对既有铁路下方人行通道加固，可起到纵向大刚度挑梁的作用，在通道两侧设置的袖阀管跟踪注浆，可有效补偿盾构掘进引起的地层损失与施工扰动位移； 3）在土舱压力与掘削面稳定得到保障时，天窗期盾构分段掘进的不利影响可以得到控制。     

考虑盾壳与土体摩擦力的盾构下穿既有地铁隧道施工控制研究

摩擦力是盾构下穿对既有结构施工力学行为影响的重要因素。为明确盾构下穿过程中土舱压力、注浆压力、摩擦力对既有隧道变形的影响规律,给出合理的施工技术参数,考虑盾构自重及土压力分布特征,推导了摩擦力计算公式,分析了摩擦力分布特征,将此计算结果通过Fish语言写入FLAC3D有限差分软件,结合实体工程,对盾构下穿既有地铁隧道施工技术参数进行了系统研究,并通过实测数据验证了研究成果的可靠性。研究结果表明:1)盾壳与土体之间的摩擦力沿盾壳四周不均匀分布,量值随土体内摩擦角、重度及隧道埋深的增大而增加;2)盾构下穿过程中,既有结构竖向位移表现为先隆起、后沉降,其中土舱压力、摩擦力是造成既有结构隆起的主要原因,隆起量随土舱压力、摩擦力的增大而增大;3)盾尾脱离后既有结构沉降主要受注浆压力、摩擦力的影响,沉降量则随注浆压力的增大、摩擦力的减小而减小;4)与不考虑摩擦力的数值计算模型相比,考虑摩擦力的模型计算结果与工程实测数据吻合更好,且既有2号线运营地铁隧道结构变形满足规范所要求的控制标准,验证了研究成果的合理性与适应性。     

复杂环境下盾构近距离穿越地铁车站施工技术

为解决盾构工法近距离下穿运营既有地铁车站中盾构总沉降控制问题,通过采取盾构施工前对障碍物进行探测、区间与车站之间土体的加固、盾构推进和注浆参数的合理确定及盾构机注浆系统的改进等一系列措施,确保了盾构在整个下穿过程中的顺利推进,并使整个施工过程的总沉降量控制在-1.7 mm以内,达到了施工前评估报告要求的-3~+2 mm的控制标准,为盾构下穿既有站施工的沉降控制积累了经验。     

盾构机密封舱压力控制方法研究进展

盾构机密封舱压力控制对有效控制地表变形和保证隧道的安全施工以及节能非常重要。系统回顾盾构机密封舱压力优化设置方法和土层力学参数识别方法,重点讨论盾构机密封舱压力优化控制方法,研究盾构机密封舱土压力非线性控制模型建模和模型参数辨识问题。同时指出,可将螺旋输送机的旋转速度和盾构机的推进速度作为可控变量,采用优化算法提高盾构机土舱压力的自适应控制能力。     

盾构舱内空气损失计算及影响因素分析

为确保盾构在“气压模式”下掘进及在带压开舱作业时控制舱内气压的稳定，在分析刀盘正面土体、开挖间隙周边土体、盾尾注浆和螺旋输送机4个区域的气压损失范围基础上，改进Krabbe公式并考虑渗透系数、舱内压强、地层变化等影响因素，提出空气损失量Q的半经验半理论计算方法。将计算方法应用于实际工程，通过对空气损失量最大断面进行灵敏度分析，主要结论如下： 1）舱内压强与空气损失量呈二次正相关，工程范围内气压的增加会导致一定的空气损失； 2）空气损失量最大的断面为地层突变处，通过分析该断面的灵敏度，可以对盾构配备的空气压缩机功率进行合理的判断。     

盾构隧道下穿对砖混建筑的受力影响与控制方法研究

以深圳地铁10号线福田口岸站—福民站区间盾构隧道近距离下穿深圳某住宅小区老旧砖混民居建筑为依托，根据实际施工方案对盾构隧道下穿建筑物的施工过程进行了数值模拟计算，研究设计袖阀管注浆预加固方案下隧道下穿施工对砖混建筑结构受力的影响。通过计算分析表明:盾构隧道正穿对建筑物的影响明显大于侧穿方式；下穿施工对脆性材料结构影响大于对延性材料的影响；采用袖阀管注浆加固方案，可有效控制建筑物拉应力发展，保证受力安全。     

合肥地区复合地层盾构掘进参数控制研究

为保证合肥地铁盾构隧道的施工安全,基于合肥地层情况,通过PLAXIS 3D 岩土有限元软件模拟穿越软土、硬岩及复合地层 3 种不同地层条件的盾构掘进过程,研究开挖面支护力N、盾构钢壳锥度引起的收缩率C 和壁后注浆压力p 对地表沉降和围岩变形 响应的影响规律。研究结果表明: 1)支护力N 和注浆压力p 对地表沉降的影响受地层和埋深的限制较大,收缩率C 则相对较小; 2)从地表沉降上看,盾构掘进参数(N、C、p)对软土层的影响最大,复合地层次之; 3)p 对管片上浮和管片内力的影响显著,不宜设 置过高,软土层对p 最为敏感,硬岩和软硬复合地层次之。最后,将这些影响规律应用于合肥地铁4 号线某区间的盾构掘进参数控 制中,结合现场数据分析,结果表明盾构掘进姿态正确,地表沉降稳定,掘进参数合理可靠。     

盾构隧道下穿铁路路基应对措施及安全评估

针对武汉轨道交通5号线都武区间下穿武九线铁路路基、武汉站货车外绕线铁路桥梁桩基，为确保穿越安全，分别采取调整盾构掘进施工工艺，设置隔离桩，地面注浆加固等应对措施，并运用有限元数值模拟作安全评估，最后得出盾构隧道下穿铁路施工不影响铁路运营安全的结论。     

盾构到达突发涌水处理及水中到达方案分析

盾构到达时易出现涌水、涌砂、上覆土体坍塌等事故,是盾构施工的重大风险点之一。通过盾构到达突发涌水事故解决实例,介绍事故发生后采用钢筋混凝土接收洞室进行盾构水中到达的施工经验。钢筋混凝土接收洞室基于平衡到达理念,采用密闭的箱型混凝土结构与隧道洞门密闭连接,并在箱体内灌入填充物,以达到与土层压力平衡,模拟盾构在土体中的掘进状态,使盾构安全进入接收洞室内。