冻结法在盾构接收端头土体加固中的应用

地铁盾构法施工过程中,端头区是盾构机始发、到达事故多发地带,其加固关系到盾构的始发与到达的安全问题.针对松散不稳定的冲积层和裂隙发育的含水岩层以及淤泥、松软泥岩以及饱和含水和水头特别高的地层.如何合理运用好冻结法施工方法和必要的加固监测,是保证盾构法隧道顺利施工的重要环节.研究结论:对于含水量大于10％的松散、不稳定地...     

盾构法隧道端头井地层加固方法及其应用研究

研究目的:盾构始发或接收是控制盾构法隧道工程的关键节点之一,鉴于盾构法隧道端头井地层加固风险高、投资大,且近年来由于端头井地层加固处理不当引起的工程事故屡见不鲜,因此需要针对不同的地质条件与加固要求,明确合理的地层加固方式与相应的加固范围,以及环境保护要求相对苛刻条件下的特殊工法。研究结论:通过研究得出:(1)由土体稳定性与止水性要求共同确定的纵向加固长度为盾构机长度与(1~2)倍管片环宽之和,而由土体稳定性确定的加固长度仅需3~4 m;(2)受橡胶老化与密封压力较低的影响,铰链板结合止水橡胶板密封装置的使用受到限制,箱体密封装置由于密封压力高、密封性能可靠且施工便捷,在泥水盾构工程中比较适用;(3)盾构密闭始发装置在风险控制、工期保障、环境保护与循环利用等方面具有明显的优势;(4)盾构密闭始发装置可应用于各类盾构隧道工程,尤其是周边环境控制要求高、不允许进行地面管线改迁的工程。     

盾构始发端头化学加固范围及加固工艺研究

盾构始发是盾构隧道施工中的关键风险点,确定始发端头土体加固的范围及加固工艺是盾构隧道施工必须解决的关键问题。通过盾构隧道端头常用土体加固方式与相关计算理论及模型的讨论,结合苏州地铁苏州乐园站南端头盾构始发工程理论计算与验算,研究了软土地区常用加固方式的加固时机与加固技术参数。研究结果表明,苏州轨道交通一号线软土加粉土和粉砂地层采用三轴深层搅拌桩+高压旋喷桩的加固方式安全可行;抗滑移验算对安全系数起主导因素的是加固土体的黏聚力C;土体扰动极限平衡理论计算得出的横向加固尺寸小于工艺构造要求,只要能够满足工艺构造要求,土体在抵抗扰动上就有足够的安全系数;并提出了苏州地铁始发端头具体加固范围和加固时机。     

超大直径盾构工作井端头加固合理范围研究

本文以济南黄河隧道工程为研究背景,采用理论解析、数值模拟方法,研究超大直径盾构工作井端头加固合理范围。从洞门土体强度、稳定性及塑性角度,理论推导出盾构端头井合理加固范围;采用三维仿真软件,研究纵向、横向加固范围影响因素,并分析盾构隧道始发危险工况下产生的位移及应力场,研究方法及成果可为工程设计及施工提供科学指导和理论依据。     

砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析.研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求.     

关于地铁盾构始发端头井冻结法加固的监测分析

地铁盾构法施工过程中，端头井区域是盾构机始发、到达事故多发地带，其加固效果直接关系到盾构的始发与到达的安全问题。采用冻结法加固盾构端头井区域土层具有封水性好、加固土层强度高、适应性强、土层复原性好、无公害等优点，常被长三角这种地下水位较高的区域优先采用。对长三角地区某城市地铁基坑端头井采用冻结法解冻后融沉注浆机理进行叙述，通过施工过程中相关监测数据的统计，就如何控制冷冻法施工时周边地表沉降进行定性分析。     

大直径土压平衡盾构始发与 到达端头加固研究

基于既有模型和改进模型,对粉质黏土、粉土、砂土及与砂卵石共4种地层进行端头加固统计计算,讨论纵向加固范围与盾构直径之间的关系,验证端头加固的尺寸效应,给出大小盾构分界的建议:在盾构始发与到达端头加固研究中,直径小于10 m和大于10 m的盾构隧道端头土体纵向加固范围与直径的关系曲线表现出明显不同的变化特征,10 m直径可以作为大小盾构的有效分界线。对于直径大于10 m的盾构隧道,使用改进模型进行端头加固计算,更科学、更符合实际,结论更可靠。以北京地铁14号线大盾构始发与到达工程为背景,从强度、稳定性及渗透性3个方面分析大盾构端头加固方案的可行性。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

研究目的:在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。研究结论:(1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤人运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。     

软弱地层盾构隧道端头井土体加固技术

为确保盾构始发与到达的顺利进行,避免施工过程中发生端头土体失稳,引发地表沉陷、塌方等工程事故,基于土体强度与稳定性的基本理论,依托南京地铁D10-TA05标项目工程,对端头井土体稳定性及其加固施工技术进行了研究。分析工作井端头土体加固原则、加固范围及常用加固方法。采用板块强度理论分析加固土体强度,采用滑移失稳理论分析加固土稳定性,最后结合一个具体算例进行计算。对今后类似问题的解决有借鉴意义。     

盾构法施工在北京地铁5号线的应用

介绍了北京地铁5号线盾构试验段的工程概况,以及所采用盾构机和隧道衬砌管片的主要设计参数,对盾构施工的关键技术进行了论述,包括盾构始发、端头土体加固、衬砌壁后注浆、加压开舱、刀具检查更换、沉降控制等。     

岩溶地层中的盾构隧道施工

研究目的：岩溶地层中采用盾构法施工在国内尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工，以保证施工及运营安全。研究方法：采用多种勘查手段分析岩溶地层，充分注重盾构机及盾构施工的特点，比选、优化设计施工方案。研究结果：顺利完成岩溶段盾构隧道施工，验证了勘查及加固方案，填补了国内的空白。研究结论：综合运用多种探测方法对探明溶洞的分布很有成效；根据盾构施工特点制定地层加固方案并有效实施以及对盾构机设计进行针对性的改进并采取相应的掘进技术措施都是适宜的。     

武汉地铁盾构始发数值计算与监测分析

研究目的:盾构法是城市地铁施工的主要方法之一。由于盾构始发阶段存在显著不同于盾构标准段的特征,如端部加固区域等,因此,有必要进一步来分析盾构始发阶段数值计算与监测数据的特征,从而获取与始发特征符合的特定规律。研究结论:基于武汉地铁二号线江积区间的地质特征,建立了有限差分模型。对盾构始发阶段的施工过程,分6步进行了模拟。对右线开挖30 m后的竖向位移,取不同截面进行了分析。同时,分析了始发过程中数值模拟结果与现场监测数据的差异,并从差异中分析得到了二者共同的规律,如部分沉降曲线类似,可以为盾构始发的数值计算、工程分析与预测提供参考。     

盾构隧道施工地表沉隆变位影响因素研究

研究目的:探明盾构隧道施工中各制约因素取值差异对地表沉隆变位分布规律的影响。研究方法:本文以某拟建地铁城市区间盾构隧道试验段为研究对象,引入荷载释放系数和纵向等效刚度系数,采用三维有限元法对盾构隧道施工引起的地表横向沉降槽和纵向沉隆曲线进行了研究。研究结果:揭示了围岩条件、隧道埋深和顶推力等因素变化对盾构隧道施工引起地表沉隆变位的影响,运用三维曲线探讨了盾构隧道施工过程中的地表沉隆变位曲线空间分布变化规律。研究结论:围岩条件恶化、隧道埋深减小和顶推力增大都将导致施工引起地表沉隆变位影响的加剧,建议工程施工中采取调整顶推力等措施以降低施工对地表环境的影响。     

盾构近距离穿越群桩旋喷加固效果分析

研究目的:在关键部位采用旋喷加固法减小盾构近接穿越过程中对已建构筑物的影响,是工程界较为普遍的施工保护措施。具体施工过程中加固效果如何,加固对已有构筑物应力及变形影响机理如何以及穿越过程中构筑物变形发生、发展规律是怎样的,均值得深入细致研究。研究结论:通过采用有限元法对盾构开挖近距离穿越群桩过程的模拟,并与实测数据进行对比,得到:在盾构穿越桩基过程中,桩体的变形主要体现在上浮及侧向弯曲上;在未采用旋喷加固体的开挖过程中,计算与实测得到的桩体的最大上浮量均约为2 mm,而侧向变形最大约5.7 mm;对比分析采用旋喷加固对桩基变形影响效果,得到旋喷加固可有效减小盾构穿越过程中桩基的侧向变形,其中加固后1号桩体减小侧向变形达28.5%,2号桩体减小侧向变形达42.2%。     

盾构隧道管片结构设计几个问题的探讨

由于国内盾构隧道结构现有计算方法考虑因素不全面、部分计算方法不合理,造成盾构管片配筋量偏大,对管片预制及工程造价都带来很大影响。为提高现有盾构隧道结构设计方法的准确性和可靠性以及优化管片配筋,通过大量的盾构隧道结构计算和工程经验,对多个设计问题进行分析,结果表明:深埋等复杂地质条件下长大盾构隧道结构计算需要考虑管片的环、纵向接头作用;极限状态法没有区分施工和运营工况受力特点等。通过研究提出以下解决方案:(1)采用改进管片接头单元的梁-弹簧模型,结合接头试验对抗弯刚度等取值进行优化;(2)考虑盾构隧道施工阶段为短暂设计工况,运营阶段为持久设计工况进行安全校核;(3)提出纤维梁单元模型,对管片配筋进行校核;(4)提出多种管片配筋优化设计方法,减少钢筋用量。     

黄土地区盾构下穿陇海铁路及金花隧道的施工安全控制技术

以西安地铁3号线胡家站—石家街站区间盾构下穿陇海铁路及金花隧道工程为例,研究相关的盾构施工安全措施。陇海铁路路基采用注浆加固,线路钢轨采用扣轨加固,盾构下穿陇海铁路施工时密切监测沉降数量。工程施工实测结果表明,由于采取了合理的掘进参数及地表加固措施,盾构安全下穿了陇海铁路及金花隧道。     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的：在城市隧道施工过程中，地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一。通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析，合理设定盾构掘进参数，建立有效土压平衡，减小对地层的扰动和地层损失，保证施工质量。研究结论：以北京地铁4号线19标段盾构工程为例，对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析，并对施工现场进行监控量测。分析和量测数据验证，合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数，建立有效的土压平衡，即可将各项变形控制在规定的范围内。     

盾构机在长距离硬岩中掘进的探讨

研究目的：盾构机目前已广泛应用于各种土建工程领域。利用盾构技术解决地铁工程中长距离硬岩掘进的工程实例不多见。本文主要研究运用盾构机在硬岩段掘进的适应能力以及在硬岩段掘进可能出现的问题和需采取的措施。研究方法：文章通过广州地铁1个长距离硬岩掘进的工程实例，收集施工过程中相关的数据、出现的问题以及所采取的对策等资料，并对这些信息进行分析。研究结果：根据该工程的施工过程得出盾构机在硬岩中的掘进是可行的，出现的问题能够通过采取相应的措施予以克服。研究结论：由于本段硬岩有极细小裂隙且裂隙多被石英细脉充填，因此盾构能够顺利掘进。可以得出结论：只要裂隙发育，即使岩石单轴抗压强度高，可以通过选用适宜的盾构机型、合理地进行刀盘和刀具配置，完全可以顺利地在硬岩中掘进，而且比其它工法掘进速度更高。     

盾构端头井洞门SMW工法桩围护结构渗漏水处理技术研究

以某地铁车站H型钢水泥土搅拌墙盾构端头井洞门渗漏水事件为依托,分析研究SMW工法桩作为盾构隧道端头井洞门围护结构的可行性和潜在风险。通过工程实践证明,使用洞门临时封堵墙+袖阀管注浆技术进行洞门止水加固,采取水平取芯检测法进行止水加固体质量检测并控制加固体质量,SMW工法桩密插H型钢作为盾构隧道洞门围护结构是经济、安全、可行的,能有效地防止洞门加固体发生渗漏水、坍塌等潜在风险,为盾构机进、出洞提供安全保障条件,这些处理技术可为更多类似软土层盾构隧道工程提供参考。