基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算

在盾构掘进过程中,由于刀盘的挤压作用,土仓压力不等于掘进面土压力。为研究二者的关系,提出基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算方法。建立模拟盾构掘进的ANSYS三维模型,结合盾构前方土体(或构筑物)的实测变形数据,调用ANSYS优化分析模块计算盾构掘进面土压力。该方法的适用区域为:位移监测点位于主要受掘进面土压力挤压作用区域的土体内。以上海地铁7号线上行线隧道斜下穿既有地铁2号线下行线隧道盾构施工工程为例,采用该方法对掘进面土压力进行计算分析。结果表明:该方法在本工程中的适用范围为盾构掘进刀盘距既有隧道中心线6～18m的区域;掘进面土压力约为土仓压力的1.17倍。     

越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区研究

在江底进行地铁盾构施工,若土仓压力控制不当,会使江水涌入掘进面,带来很大危险.为降低盾构越江施工的风险,以杭州地铁1号线盾构隧道越江工程为背景,根据该区间工程的线形、地质水文特点及周边环境的情况,将盾构越江段分为6个区段,并分析了各区段的特点.在试验段施工参数实测数据分析的基础上,根据越江段的分区情况和施工环境等条件,提出了越江段的土仓压力合理设定值为0.15～0.38 MPa.越江段土仓压力实测结果为0.21～0.52 MPa,土仓压力实测值与理论值的比值为1.08～2.17.通过对土仓压力进行分区研究,为土压平衡盾构顺利穿越钱塘江提供了一定的技术参考,也可为其他越江盾构工程提供借鉴.     

浅埋砂层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注浆量与地表沉降的关系浅析

通过对广州地铁6号线盾构2标采用土压平衡式盾构机穿越150余m浅埋富水沙层的施工参数所进行的分析,阐述了在此类地层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注浆对地表沉降的影响。土仓实际压力应控制在略大于20 kPa范围。     

土压平衡盾构土仓压力的计算方法研究

在土压平衡盾构施工时,如何确定土仓压力的合理保持范围是减小地层扰动的关键。使用太沙基理论计算土仓压力时,存在深浅埋界限不明确、透水地层与不透水地层界限模糊等问题。根据成都地铁18号线所处地层、隧道尺寸以及埋深情况,基于土力学理论和DIN模型,提出适用于盾构隧道穿越弱透水地层的土仓压力计算模型,分析水压力在弱透水层中对土体有效应力的影响,得出弱透水层中横向土压力的表达式,并针对成都地区砂卵石+下伏泥岩的地层状况,通过数据统计拟合给出水头折减系数推荐取值。     

基于土压平衡模式的盾构穿越密集建筑群变形控制技术研究

沈阳地铁4号线劳动路站—望花屯站区间隧道采用盾构法施工,隧道在曲线段穿越密集建筑物群,且建筑物变形控制标准高,隧道穿越地层为富水黏土地层。根据试验段的土压平衡和泥水平衡两种模式掘进效果对比,提出采用土压平衡模式穿越建筑物。详细探讨了穿越过程的盾构掘进参数、土仓压力设定、B型管片注浆孔设置以及曲线段测量控制技术,研制了适合地层特点和盾构结构特点的同步注浆浆液及刀盘开挖轮廓与盾体外缘之间的间隙填充浆液。建筑物变形监测结果表明:隆起及沉降变形均在允许范围内,极大提高了盾构掘进工效。     

复合地层盾构掘进参数相关性分析及掘进速度预测

掘进速度预测对于提高复合地层盾构掘进施工效率具有重要作用。本文依托南京轨道交通工程复合地层区段现场盾构掘进数据,在盾构区间地层分区的基础上对主要掘进参数进行研究,分析各掘进参数与掘进速度之间的相关性。结果表明:地层越硬,刀盘转速、扭矩、推力均越大,土仓压力越小,软硬不均复合地层刀盘扭矩明显偏大;在复合地层中仍存在掘进速度与贯入度、螺旋输送机转速成正比关系,但掘进速度越大,刀盘扭矩和推力不一定越大。在复合地层中引入硬岩复合比作为回归参数,采用多元线性回归建立掘进速度预测模型,将相同区段预测掘进速度与实际掘进速度进行对比,以验证模型的的准确性和可信度。本文分析方法可为复合地层掘进施工提供指导。     

土压平衡盾构在复合地层中带压进仓施工技术

结合南京地铁土压平衡盾构在复合地层中带压进仓的具体情况,通过采取带压进仓压力计算、现场试验压力确定以及实施过程,成功地解决了土压平衡盾构进行带压进仓作业,了解掘进面存在的问题以及解决方式等技术难点.通过对监测数据的对比、分析,说明该方法的可行性及合理性,为土压平衡盾构在复合地层中带压进仓的施工提供参考与借鉴.     

施工参数对盾构穿越软土地层变形控制的影响分析

以盾构穿越昆明市轨道交通5号线金海新区站—福保站区间软土地层为背景,通过建立三维数值计算模型,研究施工参数对盾构穿越软土地层变形控制的影响。研究结果表明:双线盾构隧道施工,在相同施工工艺情况下,地层变形不完全对称;先掘进隧道由于开挖卸载作用,对地层原始应力产生影响,最终会产生略大于后掘进隧道的变形;盾构在软土地层中掘进,土仓压力宜略大于土体掌子面压力,即采用盈压模式掘进;盾构施工过程中,宜采用早凝浆液,同时宜使用稠浆,避免后期浆液凝固失水收缩产生地层损失,或采取其他措施达到及时填充盾尾空隙且无后期收缩作用的效果。     

下穿建筑物土压平衡盾构土仓土压力参数研究

采用现场监测和理论分析相结合的方法,对盾构穿越既有建筑过程中控制沉降措施进行了分析,分析结果表明:盾构开挖时,土仓土压应该大于开挖前地层侧向土压力的理论值,在本工程中,通过现场试验和监测,得出土压系数取实测侧压力系数的1.2~1.3倍时,盾构开挖时地表沉降达到较好的控制。当盾构穿越既有建筑物时,应考虑建筑物附加应力对地应力的影响,调整土仓中土压参数。从现场监测结果表明,调整前后地表沉降量有较显著的变化。     

地铁盾构长距离下穿对既有铁路框架桥影响的数值与实测分析

地铁盾构近接施工产生的地层扰动与变形会对既有敏感构筑物使用安全造成威胁。为分析盾构下穿施工对既有铁路建构筑物变形的影响,以长沙地铁6号线盾构长距离下穿京广铁路客货运框架桥为工程背景,建立盾构下穿施工的三维数值模型。研究不同注浆压力、土仓压力及地层加固情况下框架桥和轨道的变形受力特性,并结合现场实测数据分析盾构掘进参数的变化特征及既有结构的变形规律。模拟结果表明:盾构左线先行施工对框架桥和轨道变形的影响大于右线;注浆压力和土仓压力的提高,以及地层加固措施的采取,能有效控制框架桥和轨道的沉降变形;轨道结构变形随注浆压力和土仓压力的提高而减小,分别达到0.30 MPa和0.16 MPa后继续提升时对沉降控制效果逐渐减弱。实测数据表明:右线盾构掘进参数相比左线较小且更稳定,总推力和刀盘扭矩控制在13000 kN和3500 kN·m以下可确保安全快速掘进;框架桥和轨道变形随盾构掘进变化明显,下穿前变形较小,下穿时变形开始增大,下穿后变形逐渐稳定;框架桥整体变形在-1.75~1.37 mm之间,轨道变形在-3~2 mm之间,轨道高低偏差和变形速率均小于控制标准。在施工过程中应重点关注先行隧道的施工影响,并严格控制盾构掘进参数,合理选择地层加固措施,以保证既有铁路构筑物的运营安全,研究结果可为今后类似下穿工程设计与施工提供参考。     

圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数的研究

以南宁地铁施工为依托,针对该地区的富水圆砾粉砂层级配颗粒大、渗透系数大的特点,对于盾构施工常见刀盘、刀具磨损较大、地表坍塌事故等情况下的圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数进行了研究。通过对工程地质的特殊性分析,试验段掘进参数的确定、优化及现场验证,取得了不同的土仓压力、泥浆密度、盾构推力大小和盾构掘进速度、控制每一环的出渣量、保证管片背后注浆的数量和压力大小等施工参数,有效地控制了地表沉降,延长了刀盘刀具的使用寿命,保证了盾构在该地层安全、顺利推进,取得了良好的施工效果。这对类似地层盾构施工具有指导意义。     

盾构隧道下穿高速铁路运营线路路基段的施工技术

结合苏州广济路地下空间人防配套设施工程(火车站站至三医院站区间隧道)成功穿越运营中沪宁城际高速铁路和京沪普速铁路工程实例,从组织机构保障、施工方案编审、地基加固、沉降控制标准确定、土仓压力控制等15个方面,论述了盾构穿越高速铁路施工过程中的关键控制点,总结得出盾构隧道下穿运营中高速铁路技术的几个重要结论,包括对高速铁路的保护措施、沉降控制标准的确定、盾构土仓压力的控制、同步注浆及二次注浆等。     

盾构隧道下穿深圳滨海大道沉降控制技术

结合深圳地铁2号线南山商业中心站—科技园站区间盾构隧道穿越滨海大道的施工实际经验,介绍盾构掘进施工要准确设定土仓平衡压力、控制掘进速度、合理控制注浆材料配合比、确定适合土层的泡沫剂、确定盾尾油脂用量及注入压力、制定全面的机械检修与保养工作,同时通过监控量测,信息化管理,找出盾构法施工引起地表沉降的主要原因,及时采取有效措施控制地表沉降,保证了深圳市滨海大道行车安全。     

土压平衡盾构加气排水防喷涌技术研究

针对地下水丰富、节理裂隙发育、渗透系数大和气密性差的地层,常规的土压平衡盾构掘进易发生喷涌现象,导致地表沉降变形大、施工效率低。本文依托兰州地铁1号线、2号线土压平衡盾构施工项目,建立土压平衡盾构舱内压力传递模型,对土压平衡盾构舱内压力传递原理和加气排水防喷涌机理进行研究,提出土压平衡盾构"加气排水"掘进施工方法;通过土压控制和掘进舱压控制实现了"加气排水"掘进施工的过程控制;应用地质雷达扫描和注浆加固技术解决了地层疏松、空腔等缺陷。     

砂卵石地层衡盾泥辅助盾构带压开仓技术研究

本文主要阐述盾构在兰州地区砂卵石地层掘进过程中遇到刀盘卡死、刀具磨损严重、土仓大卵石沉积固结、刀盘结泥饼等情况影响盾构正常掘进时,在富水地层中需人员带压进仓作业,利用衡盾泥辅助施工泥模护壁带压进仓作业。实践表明:"衡盾泥"泥膜护壁其气密性和隔水性强,保压效果好,耐久稳定,且对周边地层起到一定的固结作用,可极大程度地减小盾构恢复掘进后对周边地层的影响,加大了开舱作业的安全性并提高了工作效率。     

地铁盾构下穿既有铁路施工控制技术探讨

以西安地铁5号线平村站—阿房宫站区间下穿西户铁路工程为背景,通过研究分析盾构下穿过程中地表沉降特点,提出盾构施工中调整土仓压力、掘进速度、注浆参数等技术措施。监测结果表明,采取的控制技术措施可以有效减小地表沉降,保证盾构顺利穿越既有铁路。     

盾构掘进中富含超大粒径漂石地层土体改良技术研究

对于盾构工法而言,富含超大粒径漂石地层是一种施工控制难度极大的地层,盾构在该地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象。同时,由于土舱土体颗粒之间为点对点传力,支护压力不能有效地施加到开挖面,极易出现地表沉降超限、塌方等事故。通过土体改良改善土舱内土体的性状和流塑性,是提高盾构掘进效率和控制开挖面稳定性的重要措施。以北京地铁9号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"区间盾构工程为背景,开展盾构掘进过程土体改良试验,找出适用于不同类型富含超大粒径漂石地层的盾构土体改良剂。     

砂卵石地层盾构下穿浅基民房片区变形控制技术

针对成都地铁7号线2标盾构隧道工程施工过程中,因多次穿越浅基民房片区而可能出现的地面沉降和房屋坍塌问题,基于盾构前期施工过程中的土仓压力、刀盘扭矩与转速、地表沉降等关键参数统计结果,从建筑物加固、盾构下穿建筑物期间的掘进参数控制、滞后沉降控制等方面进行技术分析,并提出了针对性的控制措施。通过对后期施工现场建筑物变形量测分析可知:因盾构掘进引起浅基民房沉降值最大为2.2 mm,盾构隧道穿越后基本稳定在2 mm左右,均控制在目标范围内。     

砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

软硬不均地层盾构机开仓换刀状态下开挖面稳定控制技术

在盾构机掘进过程中,如需在自稳性差的地层中开仓换刀,确保开挖面稳定是盾构安全施工的关键技术之一。本文针对软硬不均地层,从防止开挖面涌水、保持开挖面稳定、土仓加压试验等方面,研究确定了开仓换刀时的极限支护压力和气压值的方法,给出了合理的气压值;阐明了分级制作开挖面泥膜、维持开仓检查过程中的气压、管片背后注浆封水、切口环部位注浆封水等稳定开挖面的措施。采用土仓加压与增强开挖面稳定性相结合的技术,确保了盾构开仓换刀状态下开挖面的稳定,带压进仓作业顺利,工程效果好。