三一旋挖钻机工法课堂

第2讲:厚回填土地层的旋挖钻机施工工法 回填土地层在我国广泛分布,尤其在进行老旧基础改造的市区以及平地空间有限的山区更为常见.由于山区地表崎岖,平地空间有限,所以人工回填洼地较为普遍,其回填土层厚十几米到几十米不等,回填年限也多在几年到十几年不等.回填物种类繁多,性质相差很悬殊,主要为素填土和杂填土,素填土主要由粘性土、砂或碎石组成,夹有少量碎砖、瓦片等杂物;杂填土主要为建筑垃圾、生活垃圾或工业废料等.     

三一旋挖钻机工法课堂——第2讲：厚回填土地层的旋挖钻机施工工法

回填土地层在我国广泛分布，尤其在进行老旧基础改造的市区以及平地空间有限的山区更为常见。由于山区地表崎岖，平地空间有限，所以人工回填洼地较为普遍，其回填土层厚十几米到几十米不等，回填年限也多在几年到十几年不等。回填物种类繁多，性质相差很悬殊，主要为素填土和杂填土，     

不同群桩设计参数下桩基荷载的简化分析

通过对隧道群桩-衬砌支护联合承载体系和无地基改良下关键部位的受力及变形进行对比,经分析后提出隧底群桩荷载简化模型。研究结果表明:群桩-衬砌支护联合承载体系下结构竖向位移明显减小,其中拱顶和仰拱的竖向位移得到明显控制,且在隧道纵向中部位置的竖向应力有明显减小,整体受力更趋于均匀。所以,群桩-衬砌支护联合承载体系对改善隧道基底深厚软弱地层下的沉降和洞室关键部位应力有显著作用,同时,给出不同关键设计参数(桩长、桩径、桩间距)下隧底群桩荷载简化模型分布函数,可利用该分布函数进行桩顶荷载估算。     

软基地段明洞不均匀沉降后的回填安全性及加固措施研究

为分析厦门翔安海底隧道软基地段明洞不均匀沉降后的回填安全性和加固措施,采用荷载-结构模型进行研究。综合研究结论如下:1)填土后明洞差异沉降预测值为80 mm,最小安全系数为2.11,虽然结构安全系数满足要求,但不均匀沉降将导致裂缝、错台及渗水,严重影响隧道使用功能和耐久性;2)提出采用大孔径树根桩加固明洞衬砌两侧拱脚,TSS钢花管注浆加固仰拱中央,灌浆封闭裂缝,分层对称填土的综合处理方案;3)经现场监测验证,预测沉降规律与实测吻合较好,加固措施成效良好,变形得到治理。     

浅埋明挖小间距隧道回填施工方案及力学性能研究

为研究浅埋明挖小间距隧道回填施工方案以及回填过程中对衬砌结构变形和应力的影响,依托重庆市渝北区金洲大道与星光大道延伸段节点改造工程,采用有限元分析方法对比土石混合料、泡沫轻质土两种材料回填方案,并结合现场监测数据对衬砌结构变形、应力进行分析。结果表明：与土石混合料回填相比,采用泡沫轻质土回填的结构变形、应力均满足承载力要求;顶板、墙角、底板位移分别减少约24%、29%、11%且未超出位移容许值,拉应力分别减少约41%、39%、27%;当衬砌结构回填深度为0、2、4、6 m时,结构各部位拉应力变化趋势较缓,且变形、应力基本呈对称分布,可以有效避免结构拉剪破坏。综合考虑施工便利性、结构安全性、回填土压实度,对该隧道回填采用特殊部位以泡沫轻质土分层回填,两侧及顶部以土石混合料分层回填的回填方案;现场以此方案进行回填施工后,结构位移、应力均未超过容许值,因土拱效应,现场实测值小于模拟值。     

温州浃底隧道明洞段基础分析

浃底隧道出口明洞段洞顶回填厚度较大,而基础土体软弱。因此,采用了桩筏基础的形式以避免过大沉降带来的不利影响。对明洞及下部结构建立了三维有限元模型,并考虑了土体与结构的共同作用。计算结果表明,在软弱地基条件下采用桩筏基础能有效地控制不对称恒载作用下结构产生的不均匀沉降。     

软流塑地层盾构穿越夹岗过街涵群桩处理关键技术

南京地铁三号线大明路站-明发广场站盾构区间穿越软流塑地层中的箱涵及其群桩基础,为确保盾构顺利穿越,文章介绍了4种群桩处理技术方案： 方案1（拔桩、钢筋混凝土框架结构箱涵恢复、盾构正常掘进方案）、方案2（拔桩、桩基托换、恢复盖梁箱涵、盾构正常掘进方案）、方案3（矿山法隧道托换、盾构过站方案）和方案4（钢筋混凝土框架结构箱涵托换、矿山法隧道内截除桩基、隧道回填后盾构掘进方案）,通过对方案进行对比分析,最终选择了方案4。然后介绍了软流塑地层矿山法隧道施工关键技术和盾构过矿山法隧道关键技术。通过对施工监测的数据进行分析,发现通过采取基底加固后箱涵托换、劈裂注浆加固地层后CRD工法施工矿山法隧道、矿山法隧道内桩基截除、盾构通过回填后的矿山法隧道等关键技术措施,确保了盾构顺利穿越过街涵群桩。     

富水昔格达组软弱易滑地层PBA进洞法实践

针对攀西地区昔格达组地层软弱易滑、隧道进洞易产生边仰坡开裂造成进洞困难的问题，以成昆铁路前家山隧道进口浅埋富水昔格达地层进洞施工为例，分别进行以锚固桩、旋喷桩及PBA法为主的3次进洞工法尝试，前2次方案均导致地表开裂、大尺度变形和开挖陡立面蠕动变形，第3次方案采用PBA进洞法施作桩（P）-梁（B）-拱（A）组成的明洞体系，再实施结构外回填，有效解决富水昔格达组软弱易滑地层的不稳定问题。通过实践及分析认为: 1）富水昔格达特殊地质条件的隧道进洞困难，原因不仅在于隧道双侧挖掘临空引起的横断面不稳定，而且也因为隧道进洞纵向单侧临空导致的纵向不稳定十分显著。2）PBA法处置隧道进洞纵向不稳定性有明确的力学基础，是颇具针对性的有效措施。     

旋喷桩在回水河连拱隧道软基处治中的应用

回水河连拱隧道洞口段下伏饱和软土,地基承载力不能满足承载要求。文章通过土工试验获取了原状土的物理力学参数,确定了隧底地基承载力;通过建立连拱隧道下伏地基上的荷载计算模型,获得了隧道地基上的荷载。在此基础上制定了旋喷桩地基处治方案及其施工工艺。现场载荷试验和隧道施工监控表明旋喷桩处治效果良好,地基和支护衬砌结构稳定。     

V型冲沟落石防护结构设计

为了解决危岩落石对山区高铁运营的威胁,并改善乘车的舒适度,以宝兰客运专线南马棕山隧道和千家沟隧道之间的大水沟落石防护结构设计为背景,提出锚索(锚杆)框架梁边坡防护与拱形明洞相结合的综合防护设计方法;根据地形、地质情况,结合受力分析,拱形明洞防护结构独立于桥设计,其基础采用纵梁+墩、钻孔桩;应用有限元对落石的运动轨迹、冲击能量及拱形明洞结构进行数值模拟,验证了结构布置的合理性及安全性。     

超浅埋特大断面直墙隧道下穿城市主干道暗挖施工关键技术

为确保城市主干道、地面高架桥、地下管线的安全使用,广州市康王路下穿流花湖的超浅埋特大断面直墙隧道采用如下技术措施： 一次性施作70 m超前大管棚,采用水平导向跟管钻进法施工,施作精度高; 在隧道开挖边线45°对应路面范围,道路上铺设厚钢板; 对与距离隧道非常近的高架桥桩基,采用地面主动托换法; 采用六部CRD法施工,对掌子面采用TSS注浆加固技术,开挖初期支护后及时施作径向注浆及回填注浆; 在临时支撑未拆除的情况下,施作模筑混凝土第1层衬砌,第1层衬砌达到强度时拆除临时支撑,在第1层衬砌表面铺挂防水层,最后施作综合管廊结构及拱墙钢筋混凝土第2层衬砌; 综合管廊结构采用脚手架+模板系统,拱墙第1层衬砌采用弧形拱架+组合钢模板系统,拱墙第2层衬砌采用模板台车施工。目前只完成了右线的施工任务,地表沉降值（累计最大70.9 mm）在允许范围之内,隧道内净空变化（累计最大拱顶下沉61.1 mm、最大水平收敛值为8.44 mm）也在预控范围内,且地表、洞内最大变形值对应位置均在隧道中部,为左线施工及类似工程施工提供借鉴。     

偏压荷载对箱型明洞受力影响及设计要点

为研究偏压荷载对箱型明洞结构受力影响，为该类明洞结构的设计提供理论依据，以某道路开孔箱型明洞工程为例，采用ANSYS有限元数值模拟方法进行计算分析,综合研究结果表明： 1）偏压回填箱型明洞靠山侧墙底部和外侧墙顶部受力较大，设计配筋时需要加强； 2）靠山侧墙背回填土侧压力对明洞结构受力影响较大，改善回填材料内摩擦角大小可以有效降低明洞结构内力，当内摩擦角增大到47°时最为经济； 3）可以通过在明洞洞顶回填EPE的方式减轻洞顶冲击荷载，降低明洞内力，最优回填厚度为0.9 m。     

京张高铁东花园长大明挖隧道衬砌结构变形特征研究

为解决长大明挖高铁隧道施作衬砌结构时养护不充分、拆模较早等引起的衬砌结构容易裂缝问题,防止衬砌结构在自重应 力作用下对隧道运营期的防水及结构安全造成影响,基于京张高铁东花园长大明挖隧道工程,采用有限元分析和在衬砌结构典型 断面上的拱肩、拱腰不同位置布设钢筋计、混凝土应变计、土压力计、表面应变计,对衬砌结构的内力变形进行现场监测。分析得 出: 衬砌结构容易出现塑性应变的位置是拱腰处大于拱肩处,裂纹均出现在1/2 截面附近的矮边墙以上及起拱线以下位置,且均为 环向裂纹;对于矮边墙以上、起拱线以下的混凝土来说,其降温产生的收缩变形会受到矮边墙钢筋剪力的约束,使其不能发生水平 位移。最后,给出控制衬砌结构受力变形和加快施工进度的建议。     

扬州瘦西湖盾构隧道衬砌结构受力的现场试验研究

以扬州瘦西湖盾构隧道为背景,对管片衬砌结构在施工期和后期的结构荷载和内力进行现场追踪试验,探讨施工阶段同步注浆对隧道衬砌结构受力的影响,总结隧道衬砌结构荷载和内力在施工阶段随时间的变化规律。研究结果表明:现场测试方法可以较为全面准确地得到隧道衬砌结构荷载和内力在施工期的分布;衬砌结构荷载总体随时间呈先减低后趋于平稳的规律,施工期的注浆作用会使衬砌结构荷载大于稳定后的结构荷载;衬砌结构内力在注浆阶段不稳定,注浆作用对结构的轴力影响较大。     

矩形盾构隧道管片衬砌施工期结构性能的现场试验研究： 结合上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程

本文以国内首条矩形盾构隧道工程为背景,对矩形盾构衬砌结构在整个施工期的荷载及结构响应进行现场追踪测试,探索衬砌结构在施工期的主要受力阶段、结构外荷载及其响应随时间的变化规律,以全面掌握矩形盾构隧道衬砌结构在施工期的受力行为。研究结果表明： 1）衬砌结构在施工期的受力可划分为自重阶段、脱出盾尾阶段、同步注浆阶段和稳定荷载阶段; 2）脱出盾尾阶段和同步注浆阶段的结构外荷载分别为稳定荷载阶段的1.5~3.0倍和1.5~2.5倍,为衬砌结构在施工期的2个不利受力阶段; 3）稳定荷载阶段的结构外荷载及其分布与理论计算较为吻合; 4）衬砌结构在施工期的内力基本满足左右对称,内力分布特征与运营阶段基本一致。     

沟槽基坑上穿城市地道的影响分析

随着城市地下空间的发展,各种新建管道基坑与已建地下项目的空间相互影响成为常态,本文以某新建排水管线沟槽基坑上穿已建城市地道为例进行分析。随着地道上部沟槽土体开挖,道埋深减少,土压解除,垂直荷载减少,地道产生附加变形及附加内力会对地道结构产生不利影响,严重时可导致地道管片破裂、接缝张开。本文针对抗浮、开挖变形等方面提出保护措施,并通过有限元软件分析土体及结构变形,确保影响控制在允许范围内,为类似的工程设计、分析及施工提供借鉴。     

大跨公路隧道衬砌荷载确定方法的探讨

结合长沙市天际岭隧道工程实例,对施工监控量测资料进行了反分析,提出了大跨隧道衬砌荷载的确定方法,为类似工程条件衬砌荷载的确定提供了参考,同时,指出反分析法是确定大跨度隧道衬砌荷载的有效方法。     

兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段扩拆技术

为解决极高地应力作用下兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心地段大变形的问题,分析岭脊核心地段围岩流变和衬砌开裂的原因,提出岭脊核心段衬砌开裂扩拆技术： 设置套拱加固、围岩径向加固、加强支护刚度、优化隧道断面结构、严格控制各工序施工步距、调整隧道变形预留量。对台架法和洞碴回填机械开挖法2种扩拆方法进行比选,选取洞碴回填机械开挖法进行扩拆。重点介绍洞碴回填机械开挖法施工技术和施工组织,并对支护结构变形和受力进行监测,结果表明： 采用洞碴回填机械开挖法扩拆施工安全,支护结构变形在预计范围、无侵限,二次衬砌结构稳定、无开裂。     

气泡轻质土在路基台背回填中的应用效果分析

以气泡轻质土为研究对象,总结了气泡轻质土在路基台背回填中的应用特征;同时借助现场监测数据,研究分析了气泡轻质土在路基台背回填中的受力及变形性能。结果表明：气泡轻质土作为回填材料,可以很好地解决桥头跳车现象;当工程中地基承载力不足时,可采用气泡轻质土作为回填材料,降低地基负载;台背土压力远大于台侧土压力;随着时间的增长,台背土压力和台侧土压力逐渐趋于稳定,最终满足地基承载力的需求。