琼州海峡隧道超大直径盾构新技术展望

为适应跨江越海隧道工程建设不断发展的需要,盾构正在向超大直径、超长距离、超大埋深方向发展。以琼州海峡隧道为工程背景,结合其超大埋深、超高水压、超大断面、特长距离及地质复杂多变等特点,在详细分析国内外大埋深超大直径盾构技术发展的基础上,对琼州海峡隧道等类似大埋深超大直径盾构工程所面临的超大直径盾构设计制造、盾构特长距离掘进、超高水压条件下盾构密封及特长隧道水下对接等技术挑战进行了论述,并对预期可望获得的大埋深超高水压条件下的超大直径盾构总体设计及集成技术、高效破岩及长寿命刀盘刀具优化设计技术、盾构防水密封设计与制造技术、常压换刀装置设计技术、特长距离掘进地中对接施工装备技术等盾构新技术进行了展望。     

超大直径盾构隧道施工风险管理分析

该文针对风险管理分析在超大直径盾构施工项目上应用研究较为缓慢的现状,对盾构隧道的主要风险因素进行了分析,介绍了进行盾构隧道风险管理的方法及意义,并结合上中路隧道工程对超大直径盾构隧道施工风险管理的程序进行了探讨。     

超大盾构工作井半逆作法施工受力变形特征分析

随着我国经济的快速发展,城市化水平不断提高,对市政交通的要求也越来越高[1],在有限的地上空间发展逐步转向地下空间的发展已成为城市交通发展的趋势。目前上海地区市政交通中地下空间的施工主要采用盾构掘进法施工,在盾构施工中其结构工作井承载着盾构机械设备安装调试的作用,其结构的安全关系着盾构设备能否按预期实施的关键。我国一般盾构工作井的施工已趋于成熟,而超大盾构(直径大于14 m)实施时间相对较短,其工作井的结构施工也处于技术人员不断探索改进中。     

曲线盾构隧道施工数值模拟及稳定性分析

因受地质条件和施工条件的限制,超大直径小半径曲线连续盾构隧道在施工过程中带来的剧烈围岩扰动可能致使地面发生较大的隆沉现象。主要原因与隧道开挖面难以保持平衡稳定息息有关,因此,研究隧道开挖面的稳定性对确保超大直径小半径曲线盾构隧道的施工安全十分必要。依托武汉两湖隧道超大直径小半径曲线盾构隧道工程,采用ABAQUS有限元分析软件进行三维数值模拟,分析标准工况下隧道掘进产生的地层变形,总结开挖面支护压力的变化对隧洞周围围岩的影响规律,计算得其最小极限支护压力为47.34 kPa。     

超大直径土压平衡盾构复杂地层中下穿机场滑行道沉降控制技术研究

以上海虹桥枢纽内超大直径土压平衡盾构下穿机场滑行道工程为背景,结合复杂地层情况和工程特点,针对超大直径土压平衡盾构施工引起的地层沉降对机场滑行道影响,以及相应的施工技术措施进行了分析研究,给出具体的盾构施工沉降控制参数,为今后超大直径土压平衡盾构施工提供了借鉴。     

南湖路湘江隧道盾构井设计

南湖路湘江隧道河东盾构工作井长25 m,北线开挖深度为19.446 m,南线开挖深度为23.828 m,南北线合并开挖总宽36.622 m,为超大、超深基坑工程。阐述了工作井设计思路及支护手段,通过对其围护结构进行受力计算及稳定性分析,证明支护参数合理可靠。     

南湖路湘江隧道盾构井设计

南湖路湘江隧道河东盾构工作井长25 m,北线开挖深度为19.446 m,南线开挖深度为23.828 m,南北线合并开挖总宽36.622 m,为超大、超深基坑工程.阐述了工作井设计思路及支护手段,通过对其围护结构进行受力计算及稳定性分析,证明支护参数合理可靠.     

水压作用下超大直径泥水盾构掌子面主动破坏模式研究

随着中国跨海隧道技术的不断发展,超大直径泥水盾构的应用范围越来越广。该文以广东珠海马骝洲交通隧道工程为研究背景,采用有限差分软件FLAC^3D对中粗砂和淤泥地层条件下超大直径泥水盾构掌子面破坏过程进行模拟,得到无水条件和水压条件下掌子面主动破坏模式及极限泥水支护压力变化规律,并将数值计算结果与楔形体极限平衡理论结果进行对比。研究表明:水压作用提高了泥水盾构掌子面极限支护压力,但对掌子面破坏形态影响较小;掌子面破坏形态受泥水重度影响较大,具体表现为掌子面上部变形较大,下部变形较小;数值计算与理论计算结果对比表明:盾构掘进为中粗砂地层时,楔形体极限平衡理论得到的结果偏不安全。     

新建路基开挖换填对下方既有盾构隧道影响研究

依托南京市某市政道路上跨既有超大直径盾构隧道工程,分别采用二维梁-弹簧法与三维有限元法对路基开挖与回填等工况进行数值模拟,分析了不同工况下既有盾构隧道衬砌结构的受力与变形情况,并对其安全性进行评估。结果表明:新建路基换填采用轻质泡沫土的处理方式安全可行;既有盾构隧道结构受力及变形均在规范允许范围内;新建路基工程不会对下方的盾构隧道结构造成安全影响。     

上中路越江隧道超大直径盾构用管片储运机工程应用

根据上中路越江隧道用14.87m盾构的特点,对比了超大直径盾构和地铁盾构管片运输特点,说明地铁盾构的管片运输方法已不能适用于大直径盾构管片运输,然后详细分析了14.87m盾构的管片储运机的结构及工作原理,对我国大直径盾构的国产化具有一定的借鉴意义。     

超大直径泥水盾构到达施工技术

超大盾构的到达施工作为盾构施工的重要环节,工艺复杂,风险巨大。以南京长江隧道为例,阐述洞前水泥搅拌桩加固、降水、冷冻及工作井内灌水(土)等综合施工措施,成功实施了浅覆盖、强透水地层条件下大直径泥水盾构机的接收,可为类似工程提供借鉴。     

复杂条件下盾构改造竖井的设计与施工

针对砂卵石地层条件下大型盾构被困的施工现状,探索在盾构前方开挖异形竖井进行解困的技术方案,结合具体工程,详细阐述了该竖井的设计与施工方法、盾构脱困后的推进方法及竖井回填施工工艺,该项施工技术为大型盾构的脱困提供了经验,可供类似工程参考。     

接收车站封闭条件下盾构拆机解体技术探析

为了解决盾构接收井封闭条件下,不能利用接收井正常拆机,只能将盾构解体后从隧道内倒运回始发井的问题,以天津地铁6号线项目6 390 mm开挖直径土压平衡盾构为例,通过设计一套包括刀盘、前体、中体和盾尾在内的盾构主机分割解体方案,有效地解决了盾构主机无法通过隧道内运输的难题。通过这个设计方式,希望对盾构施工过程中存在类似问题的项目提供一些盾构解体分割方案上的参考和借鉴。     

软土大直径泥水盾构隧道施工期上浮的控制措施

大直径盾构公路隧道在近工作井区段覆土较浅,施工期易产生上浮现象。借助以往软土地区泥水盾构隧道的设计经验,通过分析影响隧道上浮的物理环境和工艺操作,得到可能产生隧道上浮力的主要因素为地下水、同步注浆浆液、盾构姿态调整、地基回弹、泥浆后窜;间接影响隧道上浮趋势的主要因素有覆土厚度、地下水位、结构尺寸和材料重度、上覆土压缩特性、掘进速度和管片接头刚度。隧道抗浮的主要措施有增加上覆土临时压重、优化盾构施工参数与姿态控制、打设门式抗浮结构、改善注浆工艺及浆液性能、二次注浆、加强管片纵向连接等。     

盾构斜井结构内力分析及其极限状态评估

对神东补连塔煤矿#2 辅运平硐盾构斜井工程安全性，采用一种盾构斜井的内力分析及极限状态方法进行评估。斜井的内力受围岩蠕变效应和同步注浆浆液硬化效应的影响，结合盾构斜井管片接头刚度非线性的特性，运用有限元软件ANSYS模拟，求得内力随时间呈增大趋势。改进的极限状态评估方法主要分为:管片拉压、管片剪切和管片接头的安全评估，再根据内力分析方法可对斜井一段时期内的承载能力进行安全评估。结果表明:补连塔#2 号盾构斜井计算断面在同步注浆后1年之内的极限状态评估满足设计要求     

无端头加固条件下土压平衡盾构水下接收施工技术

为确保盾构在无端头加固条件下的富水砂层中安全接收，依托以色列特拉维夫红线轻轨工程，对采用竖井填水方法进行盾构水中接收的施工关键技术进行研究。主要研究与结论如下： 1）通过设置混凝土导台、洞门密封、螺旋密封、盾尾密封、盾构掘进参数控制、注浆控制等各项措施，保证了盾构在竖井中安全接收，提高了施工效率，节省了施工费用； 2）通过理论计算和实际验证，在竖井中注入高于地层水位约1 m的水，可防止地层中的砂被水从开挖间隙中带出； 3）合理的盾构密封控制可以防止涌水涌砂事故； 4）在竖井中设置双层混凝土导台，有利于调整盾构姿态以准确推上钢托架； 5）经过严密的施工组织设计，2台土压平衡盾构成功完成水下接收，竖井内无涌砂，地表沉降控制在规定值以内。     

复杂环境条件下盾构接收井的设计

针对在城市复杂环境条件下,无法设置常规盾构接收井的情况,以北京地铁六号线花园桥站—白石桥南站区间为例,提出设置单井+暗挖横通道的组合接收井方案;并依据海瑞克 EPB6 250土压平衡盾构机的尺寸控制,详细介绍拆卸螺旋输送机、盾构机旋转、平移、吊出等接收方案,为以后类似工程的设计提供参考。     

土压平衡盾构接收脱困施工技术研究

为了解决盾构通过接收井强加固区盾壳卡死被困问题,以天津地铁3号线土压平衡盾构施工为例进行研究。施工中采取以下脱困技术： 1)常压开舱后钻减阻孔,减小盾壳与其外围土体之间的阻力; 2）增加外置泵站及油缸,增大盾构推力; 3）盾尾与中前体分开脱困等。成功解决了盾构通过接收井强加固区被困的问题,并结合施工过程分析了以上各方法的优缺点及适用范围,为今后类似施工提供一定的参考价值。     

地铁盾构下穿建筑物群地层沉降控制技术研究

文中以武汉地铁8号线三期野芷湖站-中间风井区间盾构隧道下穿建(构)筑物群为工程实例,通过对盾构隧道施工主要风险的分析,采用一种新型惰性浆液三次注浆的工法控制地层沉降。采用FLAC3D有限差分软件建立三维数值模型,对盾构施工全过程进行了三维仿真数值模拟,通过数值分析及施工过程中沉降监测数据,对现场沉降控制措施进行评估,结果表明,该工法有效地控制了地面建(构)筑物的最终沉降量,确保了建(构)筑物的安全。     

青草沙过江管隧道盾构水中进洞技术

青草沙过江管隧道工程长距离穿越长江江底后在长兴岛工作井进洞,盾构进洞时覆土达到33m,且存在长兴岛地质复杂、承压水水头高等问题,盾构进洞存在较大风险。该文叙述了盾构水中进洞的施工工艺,并针对青草沙过江管隧道的特点,提出进洞施工时应注意的问题。