盾构隧道曲线下穿铁路客站风险源的施工安全控制技术

在城市地铁网的建设过程中,经常出现城市轨道交通下穿铁路股道和建筑物等风险源。为确保盾构机在推进过程中的不间断运行和沿线风险源的安全,结合呼和浩特市轨道交通2号线一期工程盾构下穿呼和浩特火车站的施工实践,针对风险源的特点,提出了洞内管片背后二次深孔注浆、轨道结构扣轨加固和预埋注浆管等措施,保证盾构隧道下穿过程中各项风险源的安全。研究成果可为今后类似工程提供借鉴和参考。     

双组分化学灌浆在引汉济渭岭北TBM施工中的应用

陕西引汉济渭岭北TBM施工段在TBM掘进至K51+570时发生塌方、冒顶事故,导致TBM出现卡机被迫停工。后经多方案的比选决定采用双组分化学灌浆材料充填固结塌腔冒顶区域,介绍了TBM不同位置的注浆孔位的选择和注浆参数的控制。化学灌浆材料在开敞式TBM施工中的成功尝试,为今后TBM的隧道开挖支护开拓了思路。     

富水硬岩地层盾构管片上浮机理及控制对策

管片上浮引发的错台、开裂是盾构隧道施工过程中的典型问题。针对长沙地铁6 号线朝芙区间管片上浮严重的地段,分析了富水硬岩地层中管片上浮的机理,并采用数值模拟的方法探究了浆液凝固时间、浆液早期弹性模量及地下水位对管片上浮的影响,结合施工过程提出控制管片上浮的对策。研究结果表明:浆液的凝固时间对管片上浮影响最大,通过调整浆液的配比,让浆液在4~6h内凝固可有效控制管片上浮;浆液的早期弹性模量对于管片上浮也有很大影响,可根据实际情况选择性质较好的浆液,其中双液浆可在30s内速凝形成很高的弹性模量,可应用于上浮严重地段,抑制管片上浮;较低的地下水压力对抑制管片上浮较有利,在盾尾每10环施作止水环箍可有效形成止水隔离带,降低地下水的影响;控制同步注浆过程保证同步注浆的质量,其中注浆压力控制在设定范围内且不能超过设定值,将理论注浆量进行调整且增加管片上部注浆比例;控制盾构的掘进姿态从而减小管片受力不均引起的上浮,同时控制盾构掘进速度能够保证盾尾空隙被同步注浆浆液有效填充。     

地铁盾构高性能同步注浆材料的应用研究

盾构法隧道施工是隧道建设中常见的施工方法。为防止盾构过程中出现地表沉降及管片偏移等结构稳定性问题,必须通过壁后同步注浆施工填充空隙,确保隧道周围的岩体及时获得支撑,以控制地表变形,保证管片的均匀受力与结构稳定性。盾构工程对同步注浆材料有不同的技术要求,而现行的注浆材料依然存在着各种适用性问题,主要对地铁盾构施工中高性能同步注浆材料的配合比进行研究。     

轨道交通单护盾TBM碎石吹填灌浆工艺研究与实践

依托重庆轨道交通环线一期上桥车站、凤鸣山车站及区间隧道工程,创新性地提出了单护盾TBM碎石吹填灌浆工艺。通过PFC3D颗粒流模拟碎石吹填试验过程,室内试验确定单双浆液配,并进行现场调试试验,得出了城市轨道交通单护盾TBM碎石吹填工艺。该工艺成功应用于重庆轨道交通环线一期上桥车站、凤鸣山车站及区间隧道工程6 724 m的掘进,证明了轨道交通单护盾TBM碎石吹填灌浆工艺的可行性。该工艺可供类似TBM项目推广应用和参考。     

土压平衡盾构施工模块化分步缩尺模型试验设计与应用

为提高对盾构施工相关问题试验研究的针对性，提出了土压平衡盾构施工模块化分步缩尺模型试验方法，并设计了模型试验相关装置；为避免多个关键影响因素相互影响，将盾构隧道施工过程中开挖掘进、管片拼装、同步注浆等关键操作环节分开依次进行模拟；为降低刀盘开口率试验研究相关成本，研制了几何相似比为1∶10且刀盘开口率可调的模型盾构机；为确保模型盾构隧道的纵、横向刚度相似性，设计了几何相似比为1∶10且纵、横向刚度可分别按需设置的模型盾构隧道，其管片环采用修正匀质圆环模型，管片环之间采用垫有压缩弹簧的螺栓连接；为方便试验并节省成本，模型盾构隧道采用外部拼装后再放入钢套筒内，以避免在狭小空间内进行管片拼装，且不加工管片拼装机；为实现注浆压力与注浆量的精准控制，设计了适用于室内模型试验的恒压同步注浆装置；利用模型盾构机开展了掘进施工过程中渣土输出控制对地表沉降影响的试验研究。分析结果表明：单位掘进距离的渣土输出量直接关系到盾构掘进过程中的超挖控制，从而影响地表沉降，当出土率小于1时，出土率变化对地表沉降影响较小，当出土率大于1时，出土率增大将显著加大地表沉降。为了最大程度地发挥整个模型试验的科研价值，在盾构...     

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因,通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计,获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间;将盾尾视为充满高压液体的密闭容器,盾构推进视为改变容器的边界条件,推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式;并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明:造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化,管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应;马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s,当盾尾间隙体积变量为1 × 10–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa,盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.      

大直径泥水盾构复合地层速凝浆液的同步注入技术

在大直径泥水盾构施工中,由于大断面隧道所承受的浮力大和泥水对浆液的稀释及通过富水复合地层等不利条件,同步注浆效果大受影响.本文结合正在施工的盾构隧道施工情况进行研究分析,通过对盾构原有注浆设备和管路优化改造,由传统的同步注入单液水泥砂浆改造为同步注入复合浆液,达到了同步注入速凝浆液的目的,并通过在施工中加强过程控制和采取辅助措施,解决了因同步注浆效果差造成的管片上浮及开裂等技术难题,取得了很好的效果.     

水下盾构隧道施工管片上浮控制

以天津地铁3号线13标段盾构穿越新开河为背景,研究了盾构穿越河底粘土层、粉质粘土层条件下的管片上浮控制问题.研究结果印证了粘土、粉质粘土地层条件下注浆扩散跨过渗透注浆阶段,直接进入压密注浆阶段的结论;同时表明：在河底土层为粘土、粉质粘土地层条件下,管片上浮以局部管片上浮为主,局部管片上浮控制的决定性因素为壁后注浆动态上浮力和连接螺栓抗剪力,控制局部管片上浮的根本性方法是控制壁厚同步注浆压力.笔者还提出,盾构穿越新开河河底时,控制管片上浮的注浆压力不超过0.25 MPa,实际注浆压力为0.15~0.20 MPa,并在实践中取得了良好效果.     

泥岩地层小曲线盾构机姿态纠偏及防止管片上浮控制技术

广西南宁地铁线路穿越多种复杂地质,泥岩作为该地区一种典型地质,盾构机在该地层中掘进,容易出现两种典型的问题:一是盾构机掘进方向姿态难以纠偏,二是隧道管片容易上浮。出现上述问题的要因是泥岩地质较密实且具有一定的强度和微膨胀性,不利于盾构机姿态纠偏,尤其是小曲线隧道;泥岩具有稳定性,盾构同步注浆浆液初凝前对管片造成上浮。通过优化盾构机刀具配置、管片选型、盾构姿态"阶梯式"调整、优化同步注浆配合比缩短初凝时间、二次注浆采用双液浆速凝填充等措施予以解决,实践后隧道成型质量控制良好。     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

隧道浅埋、露顶地段反压回填暗挖施工技术

凤凰山隧道在距进口210～250m处与沟壑平交,导致洞身21m浅埋17m拱顶外露,通过对三种施工方法的比选确定采用10%水泥稳定碎石反压回填,在地表注浆固化形成壳体后实施暗挖。施工实践证明该方法合理有效,故对其施工技术和工艺要求进行总结,为类似工程提供参考或借鉴。     

土压平衡盾构双线隧道施工引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到了广泛的应用，由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中非常关注的问题。以广州地铁三号线某盾构区间的两条水平平行隧道为研究对象，运用三维有限差分法对盾构隧道施工引起的地层移动和地表沉降进行了较为系统的研究，得出了两条盾构隧道开挖面距离、注浆压力的大小对地表沉降的影响规律，取得了一些新的认识和具有实用价值的研究成果。     

土压平衡盾构隧道引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题。以广州地铁3号线某盾构区间隧道为研究对象,运用三维有限差分法对盾构施工过程中影响地面沉降的因素——土舱压力、盾尾注浆压力和地层损失率进行较为系统的研究,可得出结论：影响盾构隧道地表沉降最大的因素为地层损失和注浆压力,增大土舱压力对降低隧道地表沉降的作用非常有限。     

公路桥涵台背回填材料研究现状综述

为了减少公路桥涵台背回填病害,对台背回填材料和主要处理措施的研究现状进行了总结和评价。从构造差异、地基沉降、回填材料的压缩变形等方面分析了台背回填病害的主要原因,对常用工程措施及其效果进行了总结,包括桥头搭板、地基处理、反开挖填贫混凝土和压密注浆等,对石灰土、砂砾、风积砂、陶粒粉煤灰混凝土、泡沫混凝土、土工格栅、土工格室加筋体、EPS夹层等常用台背回填材料的性能及其效果进行了比较与评价。研究认为台背回填材料的选取应该就地取材,采用新技术对现有材料进行加筋和改性,建议重点研究EPS夹层与格栅加筋的综合运用技术和新型轻质回填材料的开发与应用技术,有效预防桥头跳车病害的发生,提高公路使用性能。     

基于驱替效应的盾构壁后注浆微观模型分析

当盾构隧道位于水位线以下时,为了分析壁后注浆浆液驱动地下水体过程,基于毛细管组渗透理论,将浆液的渗流路径概化为毛细管,考虑牛顿流体浆液驱动地下水(牛顿流体)进行扩散,推导了半球形及柱形模型浆液渗流扩散半径计算式,并讨论了注浆压力、浆液水灰比、地层渗透系数的影响.研究结果表明:浆液扩散半径主要与注浆压力、渗透率、注浆时间...     

基于三维非连续几何模型的盾构施工模拟

以苏州地铁一号线工程为研究背景,建立考虑管片分块、连接螺栓及施工过程各因素的三维非连续几何模型,对盾构法施工过程进行仿真模拟.论述了盾构开挖系统模型的几何非线性方程组的推导过程,盾构顶进推力及注浆材料性质的计算方法.模拟计算结果显示：盾构管片内外侧表面大部分区域处于受压状态,拱顶与拱底部位及靠近连接螺栓的部分区域处于受拉状态;受盾构顶推力作用,盾构开挖面前方土体有一个典型的隆起区域,地表最大隆起值为2.5 mm,出现在盾构开挖面前方8.5 m处;盾构开挖面后方土体沿隧道纵向的沉降受注浆材料影响随时间变化,并逐渐趋于稳定;在盾构法施工中,各管片连接处的土体受施工影响明显,土体塑性区范围较大.     

主动铰接系统在盾构姿态调整中的应用

介绍ROBBINS公司生产的EPB6260盾构机主动铰接系统的结构和工作原理以及在盾构施工过程中管片选型原则、方法,详细阐述了盾构机与管片姿态调整的具体方法和科学依据,以及姿态调整对工程质量的重要性.通过姿态调整,盾构施工安全平稳,盾构姿态良好,通过提前预知下儿环管片,盾构施工效率明显提高.此种方法的使用对隧道施工和设...     

青岛胶州湾隧道海域段注浆施工风险分析与控制措施研究

国外已成功修建多条海底隧道,发展了很多成熟的施工技术,其中注浆技术也得到了广泛应用,但是在特殊复杂地质条件下修建隧道则面临诸多困难。国内钻爆法修建山岭隧道施工技术成熟,采用注浆法处理复杂地质条件方面,隧道工程界已经积累了不少的经验。但国内采用钻爆法修建海底隧道的例子相对较少,高水压海水环境下注浆技术的研究及相关施工经验相对匮乏。胶州湾隧道,处于高压海水环境下,且穿越数条断层破碎带,地质条件复杂,在施工过程中极易发生坍塌、突水突泥等事故,给安全施工带来很大的困难,甚至影响到施工人员的生命安全。因此,结合胶州湾隧道工程,对海域段注浆施工风险进行分析,并提出风险应对措施,可为以后类似工程提供借鉴和参考。