盾构法施工水下隧道控制管片上浮施工技术

文章以广州轨道交通某盾构法施工的过江隧道为背景,详细阐述了盾构法施工水下段管片上浮的问题。从地质、盾构掘进、同步注浆、二次补充注浆等几方面分析原因,总结出一套控制复杂地层水下隧道管片上浮的施工技术措施。实践证明,这些技术措施是行之有效的,并成功解决了管片上浮在盾构法施工中普遍存在的技术难题。     

软土盾构隧道施工阶段上浮计算模型探讨

文章首先对管片上浮作用机理进行了分析,确定了盾构隧道施工阶段上浮计算模型荷载分布规律和计算方法;其次指出了弹性支撑法和修正惯用法直接运用于盾构隧道上浮阶段设计所存在的问题,即弹性支撑法计算得到管片底部向下位移,与实际上浮阶段管片隆起不符,而修正惯用法又不能考虑拱顶上覆土体反向压缩特性;最后,基于弹性支撑法并利用修正惯用法思想提出了能规避上述两个问题的反转抗力力学模型。结果表明:提出的计算模型与施工阶段管片上浮变形特征吻合度高,施工阶段管片上浮状态下弯矩、轴力和剪力最值较弹性支撑法和修正惯用法获得的结果分别增加68%、21%和51%以及34%、69%和22%,说明按本文推荐计算模型进行上浮管片设计可避免实际工程配筋不足造成的管片破损、开裂或渗漏。其结论可为盾构隧道设计提供一定理论支撑和参考。     

浅覆土盾构最小埋深的正交试验分析

盾构隧道上覆土层过薄,将可能出现正面塌方或涌水等严重事故。文章针对目前水下盾构隧道最小埋深计算理论存在的问题进行了分析,给出了考虑抗浮安全系数、土层抗剪强度及管片壁后注浆压力的浅覆土盾构最小埋深的计算公式;同时,采用无空列正交试验分析的方法,对影响盾构上覆土厚度的隧道半径、管片壁厚、注浆压力、上覆土有效重度及有效内摩擦角、土的粘度等因素进行了极差和方差分析,得出了最小埋深的显著性影响因子及其随各因素的变化趋势。研究表明:管片厚度及有效内摩擦角对埋深变化影响不大,注浆压力影响非常显著,对推荐公式的主要影响因素为注浆压力、土的粘度、土的有效重度、隧道半径、土的有效内摩擦角、管片厚度。     

宁波轨道交通越江隧道盾构法施工控制技术研究

轨道交通越江隧道工程一旦发生事故将造成巨大的社会影响和财产损失。详细分析了宁波越江隧道盾构施工场地的土层及地下障碍物分布情况,对越江隧道盾构在不同地层及软硬分界面处施工、控制河床冲淤对隧道施工的影响、处理管片上浮、结泥饼、穿越河流段浅覆土等关键技术及工程风险进行了分析评价,提出了越江隧道穿堤设计和施工合理化建议,为软土地区轨道交通越江区间隧道盾构施工提供技术参考。     

下坡盾构到达段上浮原因及措施

在盾构到达施工过程中,盾构机及管片在接近洞门时会出现上浮.从上浮空间、盾构机受力和管片受力三个方面进行的分析结果表明:盾构在下坡段的过量超挖为上浮提供了空间;盾构机在下坡线路中掘进受到向上的合力作用,为盾构机提供了上浮力.通过弹性地基梁法简化计算,分析了管片在浆液中的上浮趋势,提出了盾构、管片上浮的控制措施,保证了盾构的顺利进洞.     

盾构隧道同步注浆材料外加剂黄原胶的研究与应用

盾构同步浆液由于凝固时间较长,浮力长期存在,直接导致组成隧道的管片错台、破损和隧道超限等问题,影响到地铁隧道的验收与运营。文章分析了管片上浮作用机理,提出了同步浆液对管片的广义浮力及广义浮力密度概念,通过在同步浆液中加入黄原胶,取代常规同步浆液中的膨润土,极大提高了同步浆液的假塑性。通过简单的试验计算分析得出:加入黄原胶的新型同步浆液静置10 min,由于其特有的假塑性比常规同步浆液对管片的广义浮力降低许多,甚至广义浮力接近为0。通过成都地铁某盾构区间隧道实际应用表明:添加黄原胶的新型同步浆液有效填充了管片与开挖面之间的间隙,基本解决了盾构隧道上浮的难题。     

圆形盾构隧道衬砌管片的计算分析

盾构法以其安全、快速等优点在我国地铁隧道施工中得到了越来越广泛的应用,但其施工成本相对较高,其中管片造价占盾构隧道总施工费的30%以上.因此,合理地进行盾构隧道管片设计对于控制工程造价具有举足轻重的作用.文章结合工程实例,从荷载、土层参数等方面,采用当前地铁盾构隧道衬砌管片设计计算普遍采用的(修正)惯用法,对管片受力进行了分析研究,得出了一些有助于管片结构设计的结论.     

近接群桩盾构隧道衬砌管片变形特性研究

基于合肥地铁1号线某区间段盾构隧道施工近接群桩基础工况,文章通过Midas软件模拟盾构掘进过程,着重关注管片的变形和内力变化情况,同时模拟不同注浆压力大小或隧道是否近接群桩状态下的盾构掘进过程,对其计算结果中隧道管片的内力及变形的影响程度进行对比分析。结果表明:注浆压力在0.1~0.4 MPa范围内,随着注浆压力的增加盾构隧道掘进过程中管片的内力与变形均增大;盾构隧道在近接群桩的施工中,管片的内力与变形均受到了群桩的抑制作用,且与管片距离桩基远近相关,其中距离桩基最近位置处的管片水平位移的抑制现象更为明显。计算结果能为其他类似近接施工中研究隧道管片的内力与变形特性提供参考。     

上海长江隧道工程盾构水中进洞施工技术

上海长江隧道工程盾构水中进洞段的覆土最薄处为6．187m,属于超薄覆土盾构施工,给地面沉降控制增加了难度,同时极有可能出现隧道“上浮”现象;由于正面压力的减少,易造成管片之间的松动。介绍了该隧道工程所采用的盾构水中进洞的过程,分析并探索了为防止地下水进入工作井,采用井点降水、水中进洞以及洞门封堵等保证盾构进洞安全的技术措施。     

盾构隧道管片排版分析方法研究

盾构隧道曲线段管片排版直接关系到盾构隧道的施工质量,合理的管片排版方案有利于盾构机姿态控制,可减小盾构隧道与盾尾刷之间的间隙偏差。文章提出了盾构隧道平面曲线段管片排版分析计算方法及相关计算公式,并总结了平面曲线段管片排版原则。结果表明,在圆曲线段,管片排版时遵循组合的循环组平均管片环偏角与管片幅宽对应长度的弧长偏角接近原则;在缓和曲线段,管片排版时缓和曲线段累积偏角达到一个纠偏组合时则插入一个纠偏组合管片组。     

基于双面弹性地基梁的大直径盾构隧道管片上浮预测方法

基于双面弹性地基梁理论、修正纵向等效连续化模型以及浆液环向充填理论,在考虑上浮力时变性的基础上,进一步综合考虑了盾构施工步叠加效应、浆液压力分布和盾构台车的影响,构建了管片上浮预测模型,讨论了现有研究中浆液未凝固区域等效地层抗力系数的两种计算方式对预测结果的影响。结果表明,提出的双面弹性地基梁修正计算方法能够较好体现周围土层对管片的抗浮作用;浆液未凝固区域的等效地层抗力系数采用盾尾区域和浆液凝固区域的等效地层抗力系数取平均值的方法,计算结果和实测结果更为接近。     

浅议盾构过矿山法隧道空推段施工质量控制

盾构在通过矿山法隧道施工过程中,因控制不当会产生一系列的质量问题。文章研究分析了现场施工表现出来的管片错台、隧道渗漏水、管片上浮、管片破损等质量缺陷及其形成原因,并阐述了预防和控制其质量缺陷的相关措施。     

盾构隧道管片壁后注浆厚度对隧道抗浮影响研究

在富水粉砂土地层中,地震液化作用易引起盾构隧道管片上浮,进而导致隧道结构破坏。文章通过振动台模型试验与数值模拟相结合的方式,研究了盾构隧道采取壁后注浆措施前后周边液化地层的动力响应,揭示了盾构隧道的主要破坏模式为液化上浮。在峰值加速度保持不变的情况下,采取壁后注浆的方式虽然不能明显缓解地基土的液化趋势,但可以显著降低模型隧道的上浮位移量。数值模拟结果与试验结果表明:砂土液化最先发生在地表及浅层土体处,随着模型深度的增加,砂土的液化程度逐渐降低,即增加隧道埋深有利于降低隧道液化程度。壁后注浆体通过与隧道结构形成整体,间接增大了上覆有效压力,能够抵消地基液化产生的上浮力。对于直径为6.2 m的盾构隧道,通过管片二次注浆孔进行注浆加固,浆液渗透半径达到1.0 m以上将能产生非常明显的抗液化上浮效果。     

上海崇明越江通道长江隧道工程综述（一）——长江隧道工程设计

介绍了上海长江隧桥（崇明越江通道）工程的建设背景、规模和上海长江隧道建设的自然条件;阐述了工程总体设计方案,以及超大直径盾构隧道管片结构、大深度高水压管片防水、长距离隧道通风系统和防灾体系等关键技术方案;描述了两台Ф15430泥水加压复合盾构机的性能特点;叙述了隧道总体施工方案和盾构隧道施工正面稳定、大直径隧道抗浮、长距离施工测量、内部结构同步施工、成淡交替土层环境条件下连接通道施工等长大越江隧道关键施工技术方案和风险预案措施。     

河底地铁盾构隧道管片受力特征分析

穿河盾构隧道相比其它区段盾构隧道的工程地质和水文地质条件更为复杂,特别在我国南方地区,季节性降水量大,地表及地下水位变化明显。针对穿河盾构隧道富水软粘土地层,文章以佛山地铁2号线某区间穿河盾构隧道管片为研究对象,利用Abaqus有限元软件,采用梁-弹簧模型对受力管片进行数值计算分析,并与现场试验所测得的管片轴力进行验证。结果表明,现场测试管片受到的土压力略小于采用全覆土压方法的计算值;盾构隧道周围的水压对管片内力的影响较大,穿河盾构隧道即使上部土层透水性差,在管片设计时也要考虑岩层中裂隙水和承压水存在的可能,且为安全考虑,作用在管片上的土压可按全覆土压来计算。     

盾构掘进过程中隧道管片上浮原因分析及控制

管片位移控制是确保隧道线型符合设计要求和确保隧道建筑限时稳定的关键工序.文章从地质条件、衬背注浆、盾构姿态入手,对盾构掘进过程中管片上浮的原因进行了分析研究,并提出了控制措施.     

深圳地铁盾构隧道近距离上跨既有线引起的结构变形研究

随着城市轨道交通网络的不断加密,新建地铁隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离上跨施工对既有线隧道的影响问题,比常规地铁隧道施工更为复杂。文章针对深圳地铁新建9号线双线盾构隧道近距离上跨既有1号线隧道,形成双层隧道四线叠交的特殊工况,采用有限元数值模拟和现场自动化监测结合的方法,研究了盾构隧道上跨施工引起的既有线水平和竖向的变形规律,并分析了土压力对既有线变形的影响。研究结果表明:现场自动化监测结果和数值模拟结果基本一致;上跨施工时,先行隧道开挖对既有线的影响大于后行隧道;既有线竖向整体呈现上浮状态,最大累积上浮量为2.2 mm;既有线的水平偏移与盾构推进方向一致,最大水平偏移量约为1.4 mm;土压力对既有左右两线水平位移的影响大致相同,水平位移随土压力的增大而增大;土压力对既有左右两线的竖向位移影响不同,随着土压力的增加,既有线左线的上浮量逐渐减小,而既有线右线的上浮量不断增大。研究成果可为同类型地层条件下盾构隧道近距离穿越既有结构的设计与工程施工控制提供依据,具有一定的理论意义与应用价值。     

近接桩基盾构隧道施工管片力学行为研究

盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。文章以深圳地铁5号线近接桩基时盾构隧道施工为研究背景,通过现场测试对衬砌所承受的轴力和弯矩进行了分析,以此来探究盾构隧道管片的力学特性。研究结果表明:上覆建筑物的全风化花岗岩层中,管片脱出盾尾后桩基荷载将传递给隧道上部土体,最后传递至衬砌管片,管片环受到较大的附加应力作用;管片刚拼装上时试验环内力较小;当管片脱出盾尾时其内力达到最大值;稳定后的管片内力一般相较刚脱出盾尾时稍小。由于岩层破碎且极度发育,透水性好,孔隙水压力变化速度较快,且能较快趋于稳定。     

武汉长江隧道盾构施工段衬砌管片方案设计

结合武汉长江隧道盾构施工段的衬砌设计,对管片环结构、管片分块方案、管片环宽等关键设计参数进行计算分析,提出合理的管片方案。     

在建盾构隧道突发管片破损病害成因分析及治理措施研究北大核心CSCD

盾构法广泛应用于我国城市轨道交通隧道的建设中,盾构管片的病害问题也越发受到重视。文章针对某地铁在建盾构隧道突发管片破损病害,绘制了管片破损病害展布图,分析了相关资料和检测数据,明确了病害的成因机理,制定并实施了相应治理措施。研究结果表明:管片背后大范围空洞导致围岩对隧道的约束不足,引起已成型隧道在盾构机反推力和扭矩、同步注浆浆液浮力、刀盘水土压力和扭矩等作用下发生类压杆弯扭失稳是导致该病害的主要原因;隧道变形监测数据表明"背后注浆填充+破损部位修复"两阶段治理措施取得了良好的治理效果;盾构隧道施工过程中,应严格管控同步注浆质量,防止隧道轴线偏移引起盾构管片发生开裂破损等病害。