填海区小曲线地铁盾构隧道设计施工关键技术分析

小曲线半径地铁盾构隧道施工难度大,尤其是位于填海区深厚淤泥和填石层时,其安全控制更是工程界亟待解决的难题。文章依托深圳地铁13号线工程,详细介绍填海区地层中修建小曲线地铁盾构隧道的设计施工关键技术,包括改造盾构机、定位加固地层、处理锚索和采用小幅宽管片等措施,相关经验可为其他类似工程提供参考和借鉴。     

淤泥质土及粉细砂地层盾构施工地表沉降监测分析

淤泥质土和粉细砂为地铁隧道施工的主要不良地质土层。分析盾构掘进在该土层造成的地表沉降规律,这有利于采取合适的施工技术对策。以佛山地铁2号线花仙区间为实例,对淤泥质土及粉细砂地层盾构施工地表沉降监测数据进行了分析。结果表明:在淤泥质土层中,地表沉降主要发生在管片脱出盾尾和后期的固结沉降阶段;在粉细砂层中,地表沉降主要发生在盾构掘进和管片脱出盾尾阶段,且盾构施工对粉细砂层的影响大于对淤泥质土层的影响。     

地铁盾构管片预埋槽道防腐技术研究

地铁盾构管片预埋槽道因处在隧道封闭潮湿的环境中,加之有些地区因地材和水质原因,混凝土具有的一定强碱性,这对预埋槽道的防腐技术提出了一个更高的要求。但是国内至今也没有关于地铁盾构管片预埋槽道的国家技术标准,已使用或者正使用预埋槽道的地铁隧道工程中,设计对预埋槽道的绝缘、防腐能力要求过于笼统模糊,使其无法进行定量检测,从而难以保证其绝缘和防腐质量。通过工程实践以及理论研究,对地铁盾构管片预埋槽道的绝缘层、防腐层提出具体的技术指标和应用环境,以便指导预埋槽道的设计、制造和检测,并为建立国家规范提供技术支持。研究结论:在考虑地铁隧道杂散电流的情况下,预埋槽道绝缘封闭层应通过试验检测其绝缘性、阻燃性、软化点等9个指标来确定其性能,且采用绝缘层封闭层+铝锌多元合金共渗防腐是可行的。在不考虑地铁盾构隧道杂散电流的情况下,采用镍锌合金共渗防腐是可行的。     

盾构隧道衬砌截面的承载能力功能函数

研究目的:盾构隧道衬砌管片为偏心受压构件,存在正截面大偏心受压、小偏心受压以及斜截面受剪等失效模式.以往的研究中给出了典型条件下弯矩表达或轴力表达的正截面承载能力功能函数,但并不能全面表征衬砌管片的工作模式.本文从盾构隧道衬砌管片承载能力和内力的解析式出发,提出适用于普遍情况的正截面偏心受压承载能力功能函数和斜截面抗剪承载能力功能函数的多种表达形式,为正确计算截面承载能力可靠度提供条件.并在此基础上评价管片截面承载能力功能函数的敏感性因素.研究结论:通过研究建立了盾构隧道衬砌正截面承载能力和斜截面承载能力的功能函数,提出了大小偏心状态的正截面承载能力解析表达式和斜截面抗剪承载能力的解析表达式,并通过实例对影响承载能力功能函数的随机变量进行了敏感性分析,得出如下结论:对于正截面承载能力,当采用不同表达形式的功能函数时,功能函数对随机变量的敏感性是不同的;Pv对拱顶截面的正截面承载能力功能函数影响最大;ft对拱腰截面的斜截面承载能力功能函数影响最大.     

盾构通过矿山法隧道上浮问题分析研究

采用盾构通过矿山法施工软硬不均地层的隧道,能达到快速安全经济效果。管片脱出盾尾后盾构隧道上浮问题是该工法技术难题之一。本文以深圳地铁2号线东港路站—招商东路站区间盾构通过矿山法隧道段为背景,运用有限元法,分析了回填材料属性、回填层厚度等因素对管片上浮的影响规律。提出了施工、设计过程控制管片上浮的对策和措施,可为同类工程施工和设计提供参考。     

盾构管片预埋滑槽技术在兰州地铁中的应用

传统隧道内安装管线及固定设备采用打孔、化学锚栓与金属支架配合的方式,存在安装时效低、施工环境恶劣、对管片结构损伤大、维修保养困难等一系列问题,以兰州地铁1号线工程为研究背景,对盾构管片预埋滑槽技术进行系统的研究和探讨,通过典型工况下滑槽的受力分析、现场安装试验以及成品检测和实验室试验,论证地铁隧道内设计预埋滑槽的方案是安全可靠的,并确定了盾构管片预埋滑槽截面型式、材质、连接方式、锻造工艺与力学性能等设计参数和生产工艺要求,进一步明确了耐腐蚀性能是滑槽可靠性的控制性因素。预埋滑槽技术,改善了现场施工环境,提高设备与管线安装效率,对隧道结构零损伤,延长工程使用寿命,可在地铁行业内推广应用。     

地铁盾构隧道始发端近距离侧穿老旧建筑沉降控制措施

地铁车站端头附近建筑物易受基坑降水、基坑开挖、盾构始发、盾构掘进等多重影响。为研究新建地铁盾构隧道施工对既有老旧建筑的影响,以太原地铁2号线某盾构区间为例,根据工程地质情况及周边环境情况,设计提出如下措施:(1)盾构始发采用“钢套筒+洞外3 m冻结壁”的加固措施;(2)建筑物外侧打设复合锚杆桩主动加固建筑物;(3)盾构管片采用多孔管片,盾构通过后再注浆加固地层。数值模拟和现场实测表明,“钢套筒+洞外3 m冻结壁”的加固措施可有效保证富水砂层盾构始发的施工安全;盾构隧道侧穿建筑时,采用复合锚杆桩可有效控制建筑沉降。     

滨海城市填海区复杂地层地铁盾构隧道设计研究

填海淤泥区复杂地层具有软弱且固结沉降未完成的特点,在此类地层建设地铁盾构隧道,设计上有别于其他地层。为研究该地层下盾构隧道的设计方法,结合深圳前海湾填海区鲤鱼门站-前海湾站区间隧道设计情况,采用对比分析的方法,对填海淤泥区复杂地层中地铁盾构隧道的设计进行了分析,得出该地层盾构隧道的一般设计方法,并提出相应的结论和建议。     

强刚度低配筋预应力盾构隧道 管片衬砌技术研究

传统盾构隧道管片是由环向和纵向螺栓连接而成的非连续性结构,存在整体性差、抗变形能力弱等缺陷, 造成盾构隧道在施工和运营过程中常出现管片变形过大、接头开裂、螺栓锈蚀、漏水等问题,严重威胁盾构隧道 安全。为解决上述问题,将预应力系统引入盾构管片结构,提出强刚度低配筋预应力盾构隧道技术。通过对盾构 管片施加环向和纵向预应力,可将盾构管片连接为整体,提高盾构隧道的整体性、抗变形能力等性能。通过数 值模拟对比分析预应力管片和传统管片的性能差异,研究表明：采用该技术可提高管片轴力,降低管片弯矩和变 形,同时用钢量较传统管片可降低至少 45%。本技术可有效解决传统盾构隧道存在的问题,并且降低钢筋用量, 可为轨道交通、市政、铁路、公路等行业的绿色低碳新技术研究提供借鉴。     

地铁盾构隧道管片结构性试验标准探讨

通过阐述杭州地铁盾构管片试验,探讨地铁盾构管片结构性试验判定合格的标准.给出抗弯性能试验过程、管片的抗弯荷载及相对应的内力如何取值,通过试验中管片承载标准与设计中管片的承载标准的比较结果,探讨管片结构性试验判定的两套标准.阐述地铁隧道耐久性设计的重点、抗弯试验的重要性、管片抗拔试验标准及抗拔试验的重要性,提出明确的试验...     

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。     

粉质黏土层大直径泥水盾构掘进地层扰动分析

针对盾构机在粉质黏土层中推进引起的地层扰动进行分析尤为重要。以新建京张高铁JZSG-1标段清华园隧道2号～1号盾构区间为例,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究大直径泥水平衡盾构隧道穿越粉质黏土层引起的地层扰动,得到土体横向水平位移及地表沉降的变化规律。需对横向1.5D范围内地表及建(构)筑物进行地层加固、加强监控量测;在盾构掘进过程中,应根据沉降数据实时调整盾构掘进参数及加固方案,以期更好地控制地表沉降。针对掌子面释放系数和注浆层软化模量进行参数分析数值计算,提出地表沉降的有效控制方法,在条件允许情况下适当提早管片的拼装及适当加快注浆层的硬化速度,可有效控制地表沉降。     

大直径盾构隧道施工对城市主干道路面沉降影响分析

京张高铁清华园隧道采用盾构法施工(外径为12.2 m),隧道连续穿越北京市区成府路、北四环路、知春路、北三环路及学院南路5条重要市政道路。采用数值计算及现场监测方法,依据下穿不同道路的盾构实际掘进参数分析各工序对道路沉降的影响。根据Peck公式计算沉降值并与实测路面沉降值进行对比分析,得到适用于穿越不同地层的K值。结果表明,隧道浅埋穿越道路的沉降值较小且后期注浆补偿效果好;北京地区砂卵石地层K值宜为0.3,黏性土地层K值宜为0.46~0.65。     

盾构水中到达施工风险及控制措施

南京地铁某盾构区间在软弱富水饱和粉砂地层施工中,盾构水中到达后,洞门下方出现涌水涌砂及隧道内管片出现沉降险情。通过对地下水位变化、二次注浆固结时间、洞门底部弧形钢板焊缝质量、后期扰动等方面进行分析,提出了盾构水中到达风险控制技术要点和控制措施。     

复合地层盾构姿态纠偏与隧道成型质量控制

盾构法施工时盾构机的姿态控制是确保盾构法隧道成型质量的关键。盾构机在均一地层地质中掘进时盾构掘进控制较为容易,但在上软下硬的复合地层中掘进时容易出现刀具偏磨、地面沉降不易控制、盾构姿态纠偏困难等问题。本文依托盾构机在典型的上软下硬复合地层中遇到姿态出现向下纠偏困难的情况为背景,通过对地层地质、盾体姿态、盾构掘进参数及隧道管片成型姿态等数据进行综合分析,采取多种纠偏措施以及质量控制措施,使得盾构机姿态得以顺利完成纠偏且隧道质量得到良好控制的效果。此案例可为类似地下工程施工提供借鉴经验。     

数值分析结合自动化监测技术在地铁下穿工程中的应用

为确保地铁双线盾构隧道长距离平行下穿既有建筑物的安全,采用FLAC3D有限差分软件建立模型,获得施工过程中地铁盾构隧道所引起的该建筑结构的变形规律及影响范围,并提出针对性的监测方案。结果表明:(1)根据理论计算及实际监测,盾构隧道施工对既有建筑结构的影响范围为隧道上方及两侧20 m横向范围,因此应对该范围内的建筑结构进行重点监测;(2)为降低由于盾构施工造成的地层损失,及时对区间下穿既有建筑段下方隧道拱部管片外侧地层进行二次注浆加固很有必要,通过监测可知,该建筑结构最大绝对沉降值约为9.5 mm,最大差异性沉降值为10.5 mm,均满足评估单位给出的安全指标;(3)采用自动化监测手段,实时掌握建筑物的变形数据,通过调整盾构推力、土仓压力、掘进速度等掘进施工参数,最大程度降低对既有建筑结构的扰动。     

土压平衡盾构到达钢套筒辅助施工接收技术

针对南京地铁3号线TA08标浮大区间土压平衡盾构法隧道施工遇到的特殊工程地质条件,采用土压平衡盾构到达钢套筒辅助工艺解决了施工难题。该技术不仅有效避免盾构到达接收过程中涌水、涌砂等风险,确保出洞安全,而且,钢套筒盾构接收方法的成功使用,提高了盾构到达接收洞门的密封质量及管片的拼装质量。     

兰州黄河高阶地复杂地质大断面隧道监控量测

兰州地区黄河阶地是国内最为典型的河流阶地,地质条件复杂。本文结合兰新第二双线兰州枢纽引入工程孔家营隧道施工,选择典型断面(阶地黄土地层、阶地黄土圆砾土地层、阶地圆砾土软岩地层、阶地黄土圆砾土软岩地层)对该隧道施工进行全面、系统监控量测,对比分析了各种地质条件下的大断面隧道的应力变形特征。结果表明,不同地层组合隧道围岩稳定性具有较大的差别,尤其是隧道拱顶存在圆砾土时其稳定性最差;阶地隧道存在较明显的偏压现象,二衬可以很好地控制偏压对隧道稳定性的影响。     

探地雷达检测盾构隧道试验效果研究与应用

为了确认探地雷达检测盾构隧道的效果,在不同工况下开展试验和验证,为探地雷达检测盾构隧道背后充填质量提供实践依据。研究表明,管片密集的钢筋结构对电磁波产生一定的屏蔽作用并引起管片内多次波震荡,检测时不同测线位置的结构差异更增加了检测难度。通过合理选用天线并优化采集过程,探地雷达可以检测到盾构隧道管片背部的界面异常,以单个管片为最小判定单位,定性判断管片背后注浆密实度是可行的,雷达图像异常强弱与缺陷大小的对应关系还应进一步检验确认。