武汉地铁首条过汉江隧道若干关键技术问题

研究目的:武汉地铁3号线王家湾站～宗关站越江隧道是武汉地铁首条过汉江的隧道,过江两岸工程地质差异性大,汉口段为富水砂层,汉阳段为老黏土、石英砂岩、灰岩(溶洞)等,同时周边紧邻江汉二桥和下穿多层老旧建筑,隧道设计工法选择难度大;江中段为富含蒙脱土的泥岩,盾构强结泥饼,对盾构选型和盾构施工要求高。针对本项目的特点,经过理论研究和现场施工问题研究,本文总结过汉江隧道的总体设计、盾构施工等方面的关键技术。研究结论:(1) 3号线越江隧道长约2.3 km,采用双洞单线隧道+1座区间风井方案,满足行车通风排烟要求;(2)越江隧道汉阳、江底和汉口各段地层差异性较大,因地制宜选用矿山法和盾构法组合方案,包含平纵断面设置、盾构选型、盾构空推、盾构始发接收等关键技术的运用;(3)本工程在具体实施过程中,遇到富含蒙脱土的泥岩强结泥饼难题,探索出了相关盾构施工处理措施;(4)本研究成果可供类似复杂地层的越江隧道设计和施工参考及借鉴。     

超软土盾构隧道接缝防水机理及优化措施

为了对超出设计允许张开量、错台量情况下的盾构隧道接缝防水性能进行评价，探究满足防水要求的密封垫极限张开量、错台量，基于温州市城市轨道交通M1线地铁盾构隧道工程，对选取设计的一种密封垫进行极限张开与极限错台工况下的防水数值模拟，并对该密封垫断面进一步优化。研究结果表明：压缩密封垫需要的拼装力最大值为38.6 kN/m,满足工程盾构隧道拼装力小于60 kN/m的要求；在密封张开和错台工况下，密封垫防水能力都会减小；通过优化弹性密封垫断面形状，可提高接缝防水性能，满足工程需求。     

武汉长江隧道公铁合建与分建的经济性对比分析

为探究武汉长江隧道公铁合建与分建的经济性差异,选取4个武汉长江隧道为典型案例,首先简要介绍其相关工程实施方案,然后从工程组成部分、土建各项指标等方面,对武汉地区地铁过江隧道、公路过江隧道、公铁合建过江隧道3种模式下的土建投资展开对比分析,最后揭示公铁合建与分建土建费用差异的原因。分析结果表明： 1）因断面利用率高,江中纯盾构段合建方案分摊的地铁盾构部分和公路盾构部分土建费用均低于分建方案; 2）采用合建方案时,由于上部为公路、下部为地铁,造成明挖段基坑深度大,导致合建方案分摊的地铁明挖段和公路明挖段费用均较单建方案高; 3）合建方案与分建方案土建总费用相当。     

新建盾构隧道施工对既有铁路路基的影响研究

结合武汉地铁区间盾构隧道下穿合武铁路工程,采用数值模拟计算的方法研究盾构施工过程中路基及地层的变形,分别从埋深、地层加固措施方面对铁路路基沉降的影响规律进行分析。研究结果表明:盾构掘进过程中,盾构开挖面距路基中心线约6 m时,既有路基就已产生明显的沉降,且先行隧道施工对路基产生的扰动尤为显著;路基沉降槽宽度随隧道埋深的增大而增大,沉降槽曲率及峰值逐渐减小,在此地层条件下,隧道埋深增大到一定程度后路基沉降仍超过了限定值;对隧道周围土体采取注浆加固措施能够有效控制地层的沉降,保证列车安全正常运行。     

国内地铁首条越江区间联络通道结构设计

研究目的:武汉地铁2号线越江区间联络通道,是国内地铁首次在长江底砂层中实施的联络通道,其中带有泵房的3#联络通道最大水头高度约56 m,高水压和高风险,结构设计尚无先例可以借鉴和参考,需采用合理的设计方案,以保证结构安全和施工安全。研究结论:本文对位于江底埋深最大的3#联络通道及泵房,进行研究分析,有如下主要结论:(1)实践证明江底砂层采用冻结法加固地层,是安全可靠的,但应尽量优化泵房有效容积,减小集水池体量,降低冻结施工风险;(2)常规的矩形断面集水池设计,难以同时满足冻结施工和结构高水压抗剪双重要求;(3)联络通道采用结构墙体变厚度,集水池水平向采用近椭圆形断面设计方案,取得意想不到的结果,不仅克服高水压抗剪的问题,而且新的结构型式大大改善结构受力,提高结构安全富裕度;(4)该种联络通道结构型式可为其它类似隧道的设计提供借鉴。     

盾构隧道下穿施工对邻近铁路桥梁的影响分析

以武汉地铁3号线盾构隧道下穿既有铁路桥梁工程为依托,采用有限元软件ANSYS对盾构施工全过程进行模拟,分析不同桩隧净距时盾构施工对铁路桥梁结构变形及地表沉降的影响规律。分析结果表明:盾构隧道的施工会使桩基产生以沉降为主的附加变形,最大沉降发生在桩顶处;随着盾构的推进,地表沉降呈现出明显的增长趋势;既有桥梁桩基对盾构开挖引起的地层扰动起到一定的阻隔作用,同时在桩侧摩阻力作用下桩周地表沉降相对较小;当桩隧净距分别为1.8,4.2,6.0 m时,桥梁梁体结构与桩基产生的变形均以沉降为主,随着桩隧净距的增大相邻两股钢轨水平高差及轨面沉降的变化趋势不明显,均未超出6 mm的限值。