盾构穿越运营高速公路施工引起的地表沉降与控制技术

盾构穿越既有高速公路施工过程引起的围岩变形和地表沉降对高速公路的运营安全有重要影响。本文以杭州至临安城际铁路工程某区间下穿运营杭徽高速公路为背景,研究了地下管线与孔洞探测、主控掘进参数设定、全过程精准控制措施和地表沉降规律。研究表明,盾构穿越运营杭徽高速公路施工引起的平均地表沉降值均控制在5mm内,盾构隧道轴线正上方的地表沉降呈现出增大后减少并趋于稳定的趋势,盾构掘进主控参数设计土压力值为80～100kPa、泡沫剂每环使用量为20L、推进速度为20～30mm/min、每环出土量为57.53m~3/环、同步注浆为6～6.5m~3/环。本文的研究成果可为浙江省内杭州、宁波等城市轨道交通建设中盾构穿越既有运营工程施工提供参考。     

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。     

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。     

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。     

地铁区间盾构法隧道穿越岩溶填充区施工力学行为计算分析

地铁盾构隧道穿越岩溶填充区受力情况复杂,为保证施工安全和管片受力合理,采用有限差分程序建立数值计算模型,通过计算分析获得盾构穿越地层的受力情况。盾构隧道穿越岩溶填充区时虽然会产生一定的地表沉降,但在安全范围之内,管片受力也是合理的。     

地铁盾构隧道穿越现有建筑物地面变形控制技术研究

随着城市化进程的推进,地铁将是人们出行不可或缺的工具,在市区进行盾构隧道掘进施工,不可避免的要穿越既有建筑物,如何在不影响现有建筑物正常使用的情况下顺利的进行施工是不可回避的问题,如何控制地面变形沉降也将是控制建筑物变形的关键技术。文中结合北京地铁6号线二期工程盾构下穿某小区为例,通过数值模拟和试验重点研究地铁盾构隧道穿越某小区可能导致的各类风险源和可能引起的地面沉降,对盾构隧道穿越建筑物的风险和地面沉降变形控制技术进行分析,将地面变形控制在允许范围内以保证建筑物的正常使用。同时总结本次施工经验,希望对相同施工方法的盾构隧道起到一定的借鉴作用。     

北京地铁17号线下穿既有框构桥工程的影响研究

本文依托北京地铁17号线地铁隧道工程,通过建立数值计算模型,分析不同加固方案下,盾构隧道下穿既有铁路框构桥引起的该区段地表变形规律以及对既有桥梁的影响,为同种地层条件下的盾构下穿施工具有一定的指导意义。结果表明:盾构掘进过程中,随着掌子面的推进,隧道顶地表沉降逐渐增大并趋于稳定;仅采取同步注浆加固方案时,地表及铁路框构桥的变形远远大于同期采用同步注浆和二次深孔注浆的方案,因此采取注浆加固措施可以有效减小盾构掘进对周围地层的扰动,具有较大的实际意义。     

软土地层盾构近距穿越既有运营地铁引起的沉降变形分析

软土地层盾构穿越既有运营地铁极易引发地层变形和既有结构破坏,如何精准控制地表沉降和结构的沉降变形一直是城市地铁工程中亟待解决的难点问题。以杭州地铁4号线某盾构穿越既有运营地铁1号线为背景,研究盾构近距穿越既有运营地铁引起的隧道累计沉降、水平位移、隧道收敛和轨道沉降,并对监测发生的异常情况进行分析。研究结果表明,盾构掘进后对既有运营隧道交叠区的影响总体呈现出随着时间的增加累计沉降逐渐增加,隧道穿越交叠区的累计沉降大于非交叠区;既有运营隧道的水平位移,随着时间的增加总体呈现出先隆起后逐渐沉降再趋于稳定的趋势;既有运营隧道的收敛,随着时间的增加总体呈现出先沉降后隆起再沉降后趋于稳定的趋势;既有运营隧道的轨道隆沉变化,随着时间的增长总体呈现出先隆起后沉降再逐渐趋于稳定的趋势。     

基于FLAC3D土舱压力波动对盾构隧道开挖的影响研究

土压平衡盾构掘进施工中,土舱压力的变化对于控制盾构施工对周围环境的影响很大。在盾构隧道的施工中,开挖面处土体的土压力值与土舱压力不相等,两者间存在一定的压力差,以保证土体顺利进入土舱,而随外界环境、岩土性质的变化,土舱压力是会发生波动的,从而使土舱压力会给施工过程中地表的沉降、围岩的应力重分布和衬砌内力的变化带来的影响都是值得考虑的。本文基于FLAC3D平台,采用Box-Muller方法结合MATLAB软件形成波动的土舱压力,研究在土舱压力波动时对盾构隧道开挖过程的影响。结合某地铁线盾构隧道开挖的工程实例,研究土舱压力在波动时对盾构隧道施工过程中隧道地表沉降、围岩应力重分布以及衬砌内力的影响,为今后盾构隧道的施工提供一定的理论支撑。     

安通街棚户区盾构机超浅埋掘进技术

以哈尔滨地铁3号线盾构施工下穿棚户区为背景,结合地质及周边环境概况,确定整体施工方案,并围绕超浅埋盾构隧道施工工艺展开分析,工程实际表明:地表沉降控制。地表建筑变形可控,施工效果良好。     

TBM地铁隧道开挖引发地表沉降数值分析

重庆轨道交通环线上桥站~凤鸣山站区间隧道采用两台单护盾TBM区间隧道施工。因隧道上覆密集的交通线路和既有建筑物,且穿越上软下硬的复合地层,在隧道开挖推进的过程中极有可能导致较大的地表沉降。本文采用数值软件ADINA建立该区段的精细有限元TBM施工分析模型,通过对比隧道左右线施工竖向位移数据,发现地表沉降受控于地层硬度以及地面荷载;隧道左右线呈现出不同的沉降形态,且沉降量主要集中于右线隧道;左右线的沉降量都在可控范围内。     

滨州港直排式真空预压软基处理监测及检测效果

在滨州港直排式真空预压施工过程中,对地表沉降、地下水位、孔隙水压力进行监测,并通过深层真空预压前后的土工试验,分析各土层物理力学指标及十字板强度变化,对地基处理效果进行评价。结果表明,水位下降情况与地表沉降情况在真空预压期间相关性极高;不同土质在排水板打设后短时间内,孔压消散值会出现增加和减小两种情况;对于渗透性较弱的淤泥质黏土、黏土层等,短时间内膜下真空度的变化对其孔压基本不产生影响。     

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。     

基于拉格朗日插值法的Asaoka法在土体工后沉降量计算中的应用

工后沉降量的计算必须以最终沉降量预测值为依据。本文以湛江港某软基处理施工项目为研究背景,采用拉格朗日插值法,分段将地表沉降实测数据向等时间间隔进行转化,并基于转化结果,选用Asaoka法对土体最终沉降量进行预测和工后沉降量的计算。结果表明:时间间隔为3d时对应的最终沉降量预测效果最好;当加固时间为120d时,代表性监测点所对应的工后沉降量为9.1mm,满足设计要求。     

输水隧洞斜井高反坡长距离排水施工技术研究

新疆某输水隧洞交通支洞Z2#斜井全长558m,坡比38.64%,高差约170m,斜井支洞采用小断面有轨运输。主洞向下游方向顺坡掘进逆坡排水长度为3,906m,洞线穿越上第三系N1+2泥岩、砂砾岩、志留系硅质粉砂岩,围岩节理、裂隙发育,同时洞线穿越多条宽张裂隙、断层破碎带和不整合接触带,上第三系与志留系不整合接触面及志留系断层破碎带地下水发育,掌子面及顶底板突涌水风险极高,预测最大单点涌水量30,058m~3/d。综合考虑,采用主洞一级抽排与斜井三级抽排相结合的方式确保主洞抽排水施工的安全性和高效性,研究成果可为类似工程提供参考。     

基于深厚淤泥条件基坑开挖变形的数值研究

深基坑开挖是如今地铁隧道快速发展的技术保障,而我国东南部沿海地区存在大量淤泥质土,易引发各种危害程度不一的工程事故。本文基于流固耦合有限元模型,对淤泥质场地的基坑开挖性状进行有限元数值分析,对开挖过程中的墙体侧移、地表沉降、孔隙水压力及应力路径变化规律进行了分析,研究发现:(1)随着开挖深度推进,最大侧移及最大沉降均呈近似线性变化,变形稳定时,墙身20m处为最大侧移6.1cm,与挖深的比值为0.37%;墙后0.5倍开挖深度处是最大地表沉降,为12.6cm,与挖深的比值为0.77%;(2)坑内被动区单元土体的竖向有效应力随挖深逐渐减小,水平有效应力逐渐增大;而坑外主动区土体单元则与之相反,主要呈现竖向有效应力增大,水平向有效应力逐渐减小的趋势。(3)坑内外土体单元的孔隙水压力均随开挖而不断下降,但相较于坑外区域,坑内区域的下降程度要大很多。     

基于土-水特征曲线试验的非饱和土强度预测*

港口地基土多为非饱和土,不同基质吸力下的土体强度特性各异,难以准确预测。以福建某港口地基工程非饱和粉质黏土为研究对象,开展土-水特征曲线（SWCC）试验、饱和及非饱和三轴压缩试验。依据土水特征曲线中AB段近线性特征,假设体积含水量与基质吸力对数值lg（ua-uw）线性相关,以A、B点数据作为已知条件,建立lg（ua-uw）与相对饱和度Se的联系,基于Vanapalli强度预测模型,构建新的非饱和土强度预测模型,并给出参数求解方法。引用相关文献中非饱和有机质粉土和膨胀土试验数据,利用新建预测模型对3种非饱和土的强度进行预测,并与传统预测方法进行对比。结果表明,新建预测模型的强度辨识效果较好,对非饱和粉质黏土、有机质黏土和膨胀土的强度预测具有一定的可行性和适用性。     

超软土浅层加固技术中排水板间距现场试验研究

以珠海高栏港区某吹填超软土浅层处理工程为依托工程,设立了排水板不同间距的试验区,通过现场监测与检测,从真空度、沉降量和土工试验参数等指标分析了排水板间距对加固效果的影响,得到如下结论：1）排水板间距越小,受施工扰动的影响最大,其加固效果并非最优;2）经试验比较,排水板间距为0.8 m为最优方案;3）浅层加固后,地表硬壳层厚度至少为40 cm,满足后续施工需求。     

近四十年来西江磨刀门水道河床特征研究

将西江磨刀门水道1962、1977、1999年航道图高程信息数字化,建立了磨刀门水道的DEM,为珠江三角洲网河其它河道建立DEM提供了借鉴。利用此模型研究了磨刀门水道河床近40多年的河床演变,研究表明:1962-1977年总体表现为淤积,淤积量20.33×10~6m~3,主要冲淤深度介于2~-2m之间;1999年较1977年河床处于冲刷状态,冲刷量26.17×10~6m~3,冲淤深度在4~-2m之间。1962~1999年磨刀门水道总体表现为冲刷状态,净冲刷量约5.76×10~6m~3,年均冲刷率0.16×10~6m~3/a,单位河长冲刷率约为0.13×10~6m~3/km,浅滩面积减少,河槽深槽范围扩大,水深增大,断面向窄深发展。上游水沙来量变化、三角洲网河及河口区围垦和联围筑闸的影响及网河区大规模河床采砂是近四十年西江磨刀门水道河床演变的主要驱动因子。     

不同加荷速率的双向土工格栅与黏土力学特性试验研究

以粉质黏土为填料,以双向土工格栅为加筋材料,通过3种不同速率下的直剪与拉拔试验,对比分析了直剪与拉拔试验加筋黏土的力学性能指标特性,研究了加荷速率对力学性能指标的影响.结果表明:拉拔试验得到的力学性能指标比直剪试验低.随着加荷速率从0.53 mm/min→1.33 mm/min→2.67 mm/min的增加,直剪摩擦相应的cgs以4 kPa左右的增量变化,ψgs以3°左右的增量变化.而试样的拉拨摩擦随着拉拔速度的增加,相应的cgs值以5 kPa左右的增量变化,ψgs以-1°左右的增量变化.直剪试验随着加荷速率的增加,相应的cgs,ψgs均增大.而试样的拉拨试验随着加荷速率的增加,相应的cgs值增大,ψgs却减小.