盾构穿越花岗岩球状风化孤石群的施工关键技术

为解决盾构穿越孤石群地层的难题,对花岗岩风化孤石的形成机制及盾构穿越孤石群产生的地面沉降、姿态控制、设备安全的风险进行研究,并分析传统孤石处理方法在孤石群地层中运用的局限性。主要结论如下:1)盾构穿越孤石群施工应系统考虑孤石预处理、掘进和开舱换刀方案;2)采用地下隐蔽岩体爆破技术对孤石进行爆破破碎后能降低盾构掘进风险,并且盾构通过期间须严格控制掘进参数;3)采用压密注浆改良刀盘周边地层,盾尾止水和舱内制作泥膜措施辅助带压进舱,能提高开舱成功率,解决刀具更换的问题。     

孤石爆破预处理技术在盾构隧道中的应用

以某地铁盾构区间为例,介绍盾构穿越风化岩地层时遇到孤石的处理经过,着重论述网格法进行孤石探测、由地面实施点对点孤石爆破处理施工技术,为盾构穿越孤石群打出一条绿色通道,降低开舱换刀风险,保障盾构顺利掘进。     

马骝洲隧道海底孤石探测与钻爆处理

马骝洲过海隧道采用盾构机施工,穿越地层存在隐伏孤石。采用地震散射新技术对孤石进行探测,获得了隧址区岩土介质三维波速分布。发现波速高于2 400 m/s与隧道有关的孤石25处,其中9处直径3 m以上。隧址区施工了2 426个钻孔对孤石进行验证和钻孔爆破处理,保证了隧道的施工安全。实践表明,以物探技术为先导,配合钻爆处理,是解决盾构施工中孤石威胁的经济、有效手段。     

盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究

孤石地层因勘察、施工处理困难,使得隧道穿越该地层时面临风险。针对因盾构掘进破碎孤石后造成地层空洞,并最终引发地层塌陷的现象,利用研发的随机多边形生成方法,在离散元软件PFC2D中建立隧道孤石地层开挖模型,研究隧道掘进破碎孤石诱发地层塌陷的灾变机制及其影响范围。研究结果表明： 根据孤石所在不同方位可以定性判断地表突然塌陷位置; 当孤石粒径大于临界粒径或隧道埋深小于临界埋深后,孤石切削不当将引发地层塌穿型坍塌; 在相同孤石粒径时,孤石形状的改变对地层位移影响甚微。     

水下盾构隧道硬岩处理与对接技术

为了对盾构隧道(尤其是水下盾构隧道)施工中遇到的特殊地层的处理方法进行总结,特别是阐明水下盾构对接施工的关键技术,以借类似工程参考。结合目前盾构隧道施工实践,分析在软硬不均地层、孤石地层、卵砾石地层中利用盾构法修建隧道的主要问题和困难,相应地提出了一些基本措施和技术对策。结合台山核电站取水隧洞(位于海域中)盾构施工中遇到的微风化花岗岩硬岩(最高强度达197 MPa)和球状风化孤石,提出了水下爆破法和冲击钻冲孔2种方法进行基岩突起和孤石处理,盾构顺利通过该基岩段,没有进行刀具更换。结合3次穿江越洋的狮子洋盾构隧道的水下对接(国内首次)问题,分析总结了"相向掘进、地中对接、洞内解体"的关键技术,对接非常成功,对接点的围岩相对稳定,精度符合要求。     

越海盾构工程孤石探测技术探索

为解决盾构隧道施工过程中孤石带来的风险,以台山核电站取水隧洞工程为例,介绍了孤石对盾构施工的危害及处理措施,从物探方法、探测设备、探测范围等多个方面介绍了探测技术,证明采用地震反射波CDP叠加技术进行孤石探测是可行的,并通过钻孔验证了物探成果的准确性。尤其对于1 m以上的孤石探测较为准确。     

盾构隧址区无自由面基岩孤石爆破预处理技术炸药单耗确定研究

在盾构隧道施工过程中,如在隧道隧址区内遇有基岩孤石,盾构刀盘无法直接破碎处理,必须提前处理这些基岩孤石。以广东台山核电站引水隧洞基岩孤石爆破破碎处理为例,通过理论推导、现场试验,得到了用于该爆破设计的炸药单耗计算公式。研究结果显示:推导出的无自由面岩石爆破破碎炸药单耗经验计算公式,通过实际爆破工程进行印证,取得了成功。     

小半径近距离盾构隧道侧穿高架桩基影响研究

以上海市轨道交通某盾构区间隧道侧穿内环高架桥桩基为背景,通过有限元数值模拟,分析盾构隧道穿越施工引起的桩基竖向位移、水平位移及倾斜率。研究表明:使用有限元软件模拟盾构穿越施工,可以较好地得到盾构隧道穿越引起的邻近桥桩变形量,以及桩基变形变化趋势;计算结果结合现场实测数据对比表明,在采取可靠措施的前提下,盾构隧道施工引起的邻近桩基竖向变形、倾斜,在桩基变形允许范围内,满足高架桥正常运营要求;小半径盾构隧道施工,需严格控制地层损失率,避免纠偏量过大、过猛。     

不同地质条件下盾构工程孤石处理工艺及实例

花岗岩风化土中存在的球状风化核,俗称"孤石",其埋藏分布及大小是随机的,且形状各异,直径从几十厘米到几米,岩石单轴抗压强度可以达到200 MPa以上。为解决盾构在存在孤石的花岗岩残积层中掘进时面临的极大施工风险,通过分析珠三角地区及台山盾构隧道工程的孤石处理工艺方法,总结各项目孤石处理的成功经验和失败教训,得出不同地质条件和不同工况条件下有效的孤石处理技术,这些处理技术包括:地下深孔爆破,冷冻、地面冲孔和人工挖孔,地表注浆以及盾构直接切削。     

富水圆砾地层盾构隧道穿越建筑物安全问题研究

本文针对富水圆砾地层盾构隧道穿越构筑物安全问题进行研究,以南宁轨道交通1号线盾构隧道工程为背景,针对南宁1号线周边复杂环境特点,基于微扰动控制理念,提出富水圆砾地层盾构穿越构筑物扰动指标体系,形成了不同情况下盾构隧道安全穿越核心技术,并通过有限元数值模拟来对比分析实际施工过程中对周围环境的影响,结果表明:数值模拟实验能较好地还原隧道掘进过程及对周边环境的影响,可以根据数值模拟的结果,对之后的隧道开挖进行提前模拟和指导。对构筑物扰动指标体系及风险划分有助于系统地分析富水圆砾地层盾构穿越构筑物的影响,可以很好地把握施工的风险点。     

孤石与基岩爆破处理对泥水盾构掘进参数的影响分析

为有效降低海底复杂地层中盾构开挖范围内遇到的孤石或基岩突起对盾构刀具的损坏程度,降低施工风险和提高施工效率,以台山核电站1#、2#海底取水隧洞工程为依托,采用钻探和物探的方法确定孤石和基岩的分布规律,并制定陆地和海面钻孔爆破处理方案。通过对孤石群和基岩段爆破前后盾构掘进过程中的掘进速度、每环掘进时间、掘进推力等掘进参数进行对比分析可知： 1）爆破后基岩段盾构掘进速度提高了约68.2%,平均每环掘进时间节省了约45.1%,平均掘进推力降低了约11.5%; 2）孤石群爆破段与正常掘进段盾构参数基本一致; 3）孤石群和基岩爆破达到了预期效果,消除了基岩突起和孤石群对盾构掘进的威胁,保证了盾构掘进的顺利施工。     

软流塑地层盾构穿越夹岗过街涵群桩处理关键技术

南京地铁三号线大明路站-明发广场站盾构区间穿越软流塑地层中的箱涵及其群桩基础,为确保盾构顺利穿越,文章介绍了4种群桩处理技术方案： 方案1（拔桩、钢筋混凝土框架结构箱涵恢复、盾构正常掘进方案）、方案2（拔桩、桩基托换、恢复盖梁箱涵、盾构正常掘进方案）、方案3（矿山法隧道托换、盾构过站方案）和方案4（钢筋混凝土框架结构箱涵托换、矿山法隧道内截除桩基、隧道回填后盾构掘进方案）,通过对方案进行对比分析,最终选择了方案4。然后介绍了软流塑地层矿山法隧道施工关键技术和盾构过矿山法隧道关键技术。通过对施工监测的数据进行分析,发现通过采取基底加固后箱涵托换、劈裂注浆加固地层后CRD工法施工矿山法隧道、矿山法隧道内桩基截除、盾构通过回填后的矿山法隧道等关键技术措施,确保了盾构顺利穿越过街涵群桩。     

穿江越海超大断面盾构隧道建造技术高端论坛在汕头成功举办

正2020年8月7日,"世界级挑战性工程"汕头海湾隧道双线成功穿越汕头海湾,攻克了海底孤石、基岩、8度地震烈度区等世界级施工难题,掀开了穿江越海隧道建设的新篇章。为总结经验并进一步探讨穿江越海隧道建设面临的挑战,8月22日,穿江越海超大断面盾构隧道建造技术高端论坛在广东汕头成功举办。本次高端论坛由中国土木工程学会隧道及地下工程分会、中信城市开发运营有限责任公司、中国中铁     

盾构穿越富水大粒径漂石地层施工技术研究

北京地铁九号线玉渊潭区间在富水条件下穿越砾岩及卵砾、圆砾地层,该区域间分布有连续、粒径超过1 000 mm的漂石,可见漂石粒径有1 500 mm×1 700 mm,且区间隧道大部分处于高透水地层中。为保证盾构在施工过程中能安全、顺利掘进,通过分析常规破岩机制和盾构破岩机制,最终选择了尖锐划割挤压破碎机制。通过对盾构设备进行改进、设定盾构推进参数、掘进管理及其他辅助技术的改革,解决了用盾构刀盘、刀具连续破碎漂石、孤石等技术难题。通过对进度、刀盘刀具磨损情况等推进情况进行分析,并对盾构刀盘刀具的磨损情况等进行仿真验证,可知撕裂刀在解决漂石破碎、孤石等起了重要作用,最后对盾构设备及刀盘刀具的优化等提出了建议。     

苏埃通道工程

苏埃通道工程路线全长6 680 m,隧道长5 300 m,按Ⅰ级公路技术标准设计,兼具城市道路功能,双向6车道,设计行车速度为60 km/h。苏埃通道工程是我国首座位于8度地震烈度区的超大直径海底盾构隧道,也是国内首条采用超大直径盾构穿越复杂地层的海底隧道,工程综合难度和风险在目前我国同类型工程中最高,具有大、浅、高、强、险等特点和难点。采取开展超大断面盾构隧道的地震物理模型试验研究、对盾构进行创新性设计、对海域球状风化体（孤石）进行提前探测等应对措施。工程于2016年4月开工,计划2020年3月30日建成通车。     

微动探测方法在城市地铁盾构施工“孤石”探测中的应用——以福州地铁1号线为例

孤石在我国南方花岗岩地区普遍存在,其分布无明显规律,形状各异,强度可达到100 MPa以上。福州地铁1号线在施工过程中遇到了孤石问题,盾构区间范围内的孤石如果没有提前查明并处理,会给盾构施工造成重大不利影响和安全隐患。采用微动探测方法有效解决了福州地铁1号线的孤石问题,运用微动探测成果结合少量钻孔验证进行盾构施工的安全性分析,为盾构施工提供指导。简要阐述了微动探测方法的基本原理,介绍其在福州地铁1号线多个盾构区间孤石探测的成功案例,说明微动探测方法适用于城市复杂的环境条件,在盾构施工孤石探测方面具有良好的应用效果。     

地震CT法在花岗岩球形风化残留体勘探中的试验研究

在城市盾构隧道建设过程中,盾构掘进若遇到花岗岩风化残留体（俗称孤石）,掘进施工将非常困难,盾构姿态难以控制,刀具磨损严重,刀盘和刀座易变形,常常会出现喷涌、塌方、刀盘被牢牢卡住或刀盘严重磨损等意外情况。为保证盾构的顺利掘进,需采用物探方法探测出隧道沿线孤石分布情况。针对南方地区花岗岩地层特征,采用数值模拟和现场应用试验的方法开展花岗岩风化残留体的地震CT法探测技术研究,经钻探取芯验证与实际较吻合,解决了花岗岩风化残留体的准确探测与定位的难题。提出的一些合理化建议可为今后类似城市地铁工程施工提供参考。     

单双线盾构隧道下穿对油罐群变形影响的数值分析

随着城市建设的不断推进，城市建（构）筑物日渐密集，新建盾构隧道不可避免地会下穿既有建（构）筑物。分析盾构穿越对周边结构在全寿命周期内的影响，对既有结构物的维护极为重要。基于此，本文采用三维有限元方法分析某越江盾构隧道穿越工程地面油罐群变形的影响，重点研究施工期隧道穿越、运营期隧道内发生火灾及地震工况下地面油罐群的沉降情况，并对比分析采用单管双层盾构与双管单层盾构隧道建设方案造成的影响。研究结果表明： 施工期盾构顶推时，双管盾构造成的地层扰动大且范围广，故双管方案导致的地表油罐群沉降及倾斜率大于单管方案；当油罐群下方范围隧道发生火灾时，双管盾构同时发生火灾对油罐群的变形影响大于单管盾构发生火灾时带来的影响，而双管盾构中某一条隧道发生火灾对油罐群的影响介于以上二者之间；地震作用下，建设单管隧道与双管隧道后地面油罐的地震响应相对于未建隧道时的地震响应差异不大。     

不同孤石处理方法对盾构掘进参数影响的研究

以厦门市轨道交通一号线集美中心站-诚毅广场站区间隧道工程为依托,针对该区间隧道中含有大量孤石群的特殊地层,分析了全回旋转机、旋挖钻机、冲击钻孔机以及爆破法处理孤石的适用条件,获得了全回旋转机、旋挖钻机、冲击钻孔机以及爆破法处理孤石段所对应的盾构推进速度、总推力、刀盘扭矩、土仓压力等掘进参数的变化规律。     

盾构推进对合流污水管影响的三维数值分析

该文采用FLAC有限元方法对上海轨道交通7号线5标区间隧道进行了较为详细的数值模拟分析。分析总结了在盾构穿越过程中,地层所产生的各种位移和应力状态,为类似的盾构穿越施工提供借鉴。