大直径铁路盾构隧道设计及选型技术研究

文章依托太原市铁路枢纽西南环线东晋隧道盾构设计与施工实例,从工程地质、水文地质、周边环境及风险控制等方面,对盾构隧道的设计与选型进行了适应性分析与探讨。结果表明,盾构选型是盾构隧道施工的关键,应掌握详尽的地质勘察资料,有针对性地选择盾构机类型和确定盾构机相关技术参数;盾构施工中加强碴土改良及注浆系统的配置,能较好地控制地层沉降;采用大直径土压平衡盾构机在周边环境复杂的地层中施工是可行的,能够最大程度减小对城市居民生活的影响。     

富水砂卵石地层中盾构隧道交叉重叠换边施工关键技术

在富水砂卵石地层中,盾构隧道交叉重叠换边施工尚属首次,为解决盾构掘进通过后地表不发生较大沉降、不对道路及管线造成破坏,在工程实施过程中采取了盾构掘进控制、地表注浆加固、洞内顶管注浆加固及施工监测指导施工的信息化施工技术,实践证明是比较成功的.     

盾构掘进参数对地表沉降的影响分析

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.文章以深圳地铁5号线洪浪-兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,通过数值模拟和现场监测,对影响地表沉降的掘进参数进行了模拟分析.计算结果表明,地表下沉与盾构掘进参数密切相关,适当加大注浆压力能有效控制地表沉降;同时,土舱压力与土体原始侧向压力接近时地表沉降量最少.实测地表沉降与掘进参数的关系表明,当注浆量一定时,地面沉降随土舱压力的增加而减小;地表沉降随着注浆量及注浆压力的增大而减小.     

杭州地铁盾构隧道掘进对建筑物影响的实测分析

文章基于杭州地铁1号线某区间盾构隧道下穿建筑物工程实例,对双线盾构隧道施工过程中引起的建筑物和地表沉降进行了现场监测,并结合盾构掘进系统的数据,对建筑物和地表的实测沉降数据进行了分析,研究了双线盾构隧道掘进施工引起不同位置、不同结构建筑物的沉降规律。结果表明:盾构施工过程中通过控制注浆量和排土量,能有效地控制建筑物的沉降;建筑物基础底面积越大,监测点的沉降曲线越复杂,越需要严格控制施工进程;建筑物离隧道轴线的水平距离越近,监测点的沉降规律和轴线上方地表的沉降规律也越接近。     

采用压密注浆定量纠偏运营地铁盾构隧道技术研究

为解决运营地铁盾构隧道受周边建设项目施工影响发生偏移的问题，提出一种可量化回调量的注浆纠偏方法。通过对压密注浆过程的理论研究和有限元分析，重点研究压密注浆对盾构隧道的纠偏机理，提炼出关键参数，建立注浆作用下盾构隧道竖向位移和水平位移的理论模型和计算公式。分析结果表明，地层压密注浆可有效回调运营地铁盾构隧道发生的位移和变形，可采用体积应变法进行压密注浆模拟，隧道位移可通过分层总和法进行计算，纠偏效果主要控制因素为注浆距离、注浆压力和注浆范围。通过对比现场试验及计算公式结果，验证了该理论模型的合理性和结论的可信性。     

建筑物下方盾构隧道涌水分析及处理对策

广佛环线城际铁路沙堤隧道盾构下穿通过永丰纺织楼时掌子面突发涌水,并导致隧道上方永丰纺织1#楼沉降变形超限。为确保隧道后续施工及地面房屋安全,及时开展补充勘察及水文测试,查明了隧道涌水原因。在加强地表监测的同时,通过对变形房屋基础采取注浆加固、深层岩石裂隙注浆堵水等处理措施,同时在地表无注浆条件的困难地段,在盾构隧道内采取填舱压浆、保压掘进的措施,有效减少了掌子面前方来水,抑制了房屋的沉降变形,确保了盾构安全通过永丰纺织楼高风险段。     

滨海软土层新建地铁盾构隧道近距离上跨既有地铁隧道修建技术

深圳地铁5号线南延工程前湾站—桂湾站盾构区间隧道上跨既有地铁11号线隧道,隧道重叠区域位于滨海淤泥软土地区,附近众多工程群坑关系复杂且相互影响极大。为确保上跨施工时既有地铁11号线隧道不发生超量变形或者破坏,在前桂区间隧道施工前采取了地质补勘、区间土体加固、补充加固、袖阀管注浆加固等施工准备措施,盾构推进过程中综合采用分段施工和参数调整、严格控制盾构推进和管片拼装质量、改良土体、同步注浆和补浆等措施,确保了盾构隧道施工安全可靠。施工监测结果表明,前桂区间盾构施工引起的既有地铁11号线隧道最大位移为5.0 mm,满足地铁保护的安全要求。     

软土地层小半径盾构隧道下穿在建高铁地基加固效果研究

以福州地铁5号线盾构下穿在建福厦高铁为工程背景，针对软土地层小半径曲线盾构隧道下穿高铁高填方路基交叉施工工程的特殊性，利用现场监测数据对交叉施工全过程展开分析，研究该类工程地基加固效果及施工变形规律。结果表明，该工程若采用预应力混凝土管桩进行地基加固，后期地铁盾构施工不具备施工条件，需施作桩板结构进行地基处理；采用桩板结构对软土区域进行加固处理后，实测数据中最大地表沉降量为5.6 mm，为地表沉降控制值的18.67%，在可控范围内；提前进行地基加固后，当盾构隧道下穿施工时，路基不同位置处仅发生微小沉降，说明桩板结构加固对交叉施工变形有很好的控制效果；随着路基填筑高度增大，各层土压力值整体呈增大趋势，各层土压力变化速率呈“双峰曲线”，路基中间位置的土压力值比靠近两侧的土压力值大；盾构隧道下穿前，桩板结构混凝土支撑轴力的变化大致可分为“线性增长—过渡—再增长—稳定”4个阶段，当盾构下穿后，混凝土支撑轴力有小幅增大，后期逐渐趋于稳定。从监测数据分析可以看出，桩板结构的加固效果显著。     

大直径土压平衡盾构施工穿越建筑物沉降预测及控制技术研究

文章以北京地铁十四号线首次采用大直径土压平衡盾构穿越建筑物施工为例,利用数值模拟对建筑物沉降进行了预测,并与工程监测数据进行了对比分析。研究结果表明,建筑物沉降值和倾斜值在控制标准之内,说明设计施工方案可行;盾尾空隙沉降占最大沉降值的30%~50%,应以此为主采取措施来达到预期的沉降控制目标;地面预埋管注浆是控制沉降有效的辅助措施;盾构施工中土体塑流性改善、掘进参数控制、出土量、盾尾同步注浆、二次补注浆是沉降控制的关键环节。     

地铁隧道施工过古城墙的地表变形及控制措施

西安地铁二号线区间隧道施工对城墙等国家级文物的影响是隧道安全施工中需要解决的关键问题之一。文章针对该地铁工程介绍了上行线隧道盾构下穿护城河及城墙时的地表变形控制措施和施工变形监测方案,并对监测结果进行分析。分析结果表明,隧道盾构施工中,造成地表沉降是多种因素共同作用的结果;盾构施工过程中,注浆必须同步、足量且补浆及时;随着盾构的推进,需要不断调整土压力以适应地层的变化。隧道已经安全通过城墙,表明所采用的地表沉降控制措施和监测方案是合理可行的。     

富水砂卵石地层洞内深孔定点填充注浆加固技术浅析

成都地铁富水砂卵石地层中土压平衡盾构施工已经证明是可行的,但盾构施工隧道上方的滞后沉降时有发生,直接影响到地铁上方管线、建筑物和人的安全,严重的会造成等级事故。根据成都富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降机理分析,提出的洞内深孔定点填充注浆加固技术,能够有效降低滞后沉降的风险,对类似地层盾构施工有一定的指导作用。     

西安地铁九号线区间“先隧后井”合理开挖方案研究

风井横通道穿越既有盾构隧道管片施工是"先隧后井"法施工的难点,选择合适的开挖层数、台阶间距及管片的破除方式对开挖面的稳定、邻近盾构隧道管片的安全及地表沉降控制是极为重要的。文章以西安地铁9号线某区间为工程背景,构建"先隧后井"法施工的3D有限元模型,并根据地表沉降实测值,进行盾构隧道掘进过程的追踪模拟和地层参数反演分析。结果表明:采用分层分台阶留核心土方法来开挖横通道较为合理,其中开挖层数建议为4层,台阶间距建议为3 m,在横通道掘进穿过既有盾构隧道管片时,应先破除与横通道交界处两侧管片,再破除中间部位管片,且在破除管片前应放松影响区内管片之间的连接螺栓,减少对管片的纵向和环向破坏。     

软土地层双圆盾构改进研究

双圆盾构工法(DOT)在国内外已经有很多工程应用实例,但在软土地层施工过程中出现了一些异常地表沉降问题.文章结合双圆盾构在软土地层的工程实践和监测数据分析,提出了双圆盾构设备改进建议,并对实际效果进行了分析.结果表明:选用辐条式刀盘在合理的施工管理情况下有利于控制沉降;设置帽檐难以得到显著的沉降控制效果;采用先端混合型注浆管、在注浆[口处设置土压力计和选用合适的浆液材料等改进的盾尾注浆设备可以良好地控制双圆盾构施工引起的地层沉降;千斤顶组合、超挖刀和压重等措施可以很好地解决盾构旋转问题.提出的改进措施为改造与研制适合软土地层的双圆盾构奠定了基础,有助于双圆盾构工法在软土地层中的的推广应用.     

富水砂层盾构隧道侧穿建筑物水平定向钻孔注浆技术

城市轨道交通盾构隧道下穿或侧穿建筑物时,为避免地层沉降差异超限导致周边建筑物破坏,需对盾构隧道顶线上方软土层进行注浆加固,但在市区施工协调难度大,传统地层加固手段难以实施。文章以广州地铁14号线邓村—江浦区间盾构隧道侧穿姓钟围房屋群注浆加固项目为背景,采用水平定向钻孔注浆技术对姓钟围部分建筑物下伏软土砂层进行远距离加固。通过采用随钻测斜与定向技术顺利完成沿盾构隧道走向的水平注浆孔钻进,通过注浆阀管并结合止浆塞可实现定位重复注浆。实践证明该新工艺对盾构隧道侧穿建筑物时地表不均匀沉降控制具有良好的效果。     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究

盾构在富水砂层中掘进时,容易出现喷涌、地表沉降大、流砂等现象,给掘进施工带来很多问题和困难,尤其是在全断面富水砂层中掘进时,如何控制盾构施工参数显得极其重要。文章结合广州地铁21号线水西站—长平站盾构区间隧道工程实例,考虑了工程实践中盾构穿越全断面富水砂层且下穿薄弱基础的水西村民房建筑的情况,进行了盾构施工措施及试验段掘进参数分析,确定了盾构下穿水西村民房建筑的施工参数。监测结果表明:参数实际控制值与分析拟定值接近,地表沉降可以控制在5 mm内,房屋沉降可以控制在10 mm内,验证了参数选取的正确性。盾构在全断面富水砂层中下穿平房群时,实际土舱压力高于静止土压力,同步注浆量不低于1.6倍的理论值,提高土压力和推力可以有效降低平房群的沉降值。     

地面出入式盾构隧道稳定性控制措施有效性研究

文章以南京地面出入式盾构工程为背景,采用三维有限元模拟了地面出入式盾构隧道的整个施工过程,通过在模型中施加隧道内部压重与地表堆载,研究了两者对控制隧道上浮量、提高隧道稳定性的有效性。分析计算结果与现场监测数据表明:内部压重能够明显地提高隧道的稳定性,且效果比较明显;地表堆载也能在一定程度上减小隧道的上浮量,但其效果没有内部压重明显;施工中应结合现场实际条件,综合采用两者来实现最佳的稳定隧道效果。     

黄土盾构施工诱发楼房基础变形规律与控制技术

文章以西安地铁三号线大雁塔—北池头区间隧道盾构施工为工程背景,采用FLAC3D软件,研究分析了两种不同工况下黄土盾构下穿施工引起的楼房基础的变形规律,提出了盾构下穿陕西正和医院楼施工中的变形控制措施,并制定了监测方案。研究结果表明,必须先对楼房周围土层采取注浆加固措施后方能保证楼房基础的变形控制在允许范围内;工程实践也表明,由于采取了合理的掘进参数和地层加固措施,盾构安全地穿越了医院大楼,楼房基础的沉降变形也在允许范围内,证明提出的变形控制措施是合理的和有效的。     

上海外滩隧道工程大直径盾构出洞施工技术概述

本文通过对上海外滩隧道工程盾构出洞试验段施工技术的分析和总结,详细介绍了大直径土压平衡盾构出洞技术参数的确定和盾构掘进过程的控制,所形成的施工经验对盾构后续穿越外白渡桥和外滩万国建筑群奠定了良好的基础,确保了外滩隧道工程的顺利进行。     

不同防护措施下盾构下穿施工对既有桥梁 结构物的影响研究

当盾构隧道近距下穿铁路桥梁结构物时,为保证既有铁路桥梁的运营安全,工程中通常采取一定的加固防护措施来控制铁路桥梁结构物的变形。文章以洛阳轨道交通1号线盾构隧道下穿东北联络线特大桥工程为背景,利用有限元软件ANSYS对既有铁路桥梁结构物的加固防护措施进行对比分析。研究结果表明,盾构掘进过程中其最大影响位移可能出现在施工过程中而并非完全贯通后;采用注浆加固与隔离桩防护措施对控制桥梁墩台及桩基位移均可取得一定的效果,但不同方向的控制效果存在较大差异,而且两种工法在控制位移的效果上也略有差异。