盾构施工的特殊地层处理措施

由于地下工程地质条件的复杂性以及地质勘探的局限性，隧道穿越的地层不可能一一查明．盾构推进工作面前方可能会出现各类障碍物．造成盾构机受损甚至无法正常推进。随着时代更迁，隧道的不明复杂地层必然存在．在掘进过程中会遇到比较特殊的地质条件．所以针对不同的复杂地层而采取有效的处理技术措施，是关键。     

复杂地层盾构接收新技术研发

隧道盾构施工过程中,复杂地层盾构接收最容易发生工程事故。以长沙铁2号线五一广场站盾构接收施工为例,对复杂地层注浆缺陷进行分析和补救措施研究,提出取消端头地层加固,在预埋洞门环时设置三道橡胶止水环,采用自己研发的内翻式止水帘布实现了安全接收。     

盾构施工引起的地层变形分析

针对地铁盾构施工的地层变形特征,分析引起地层变形的因素和变形机理,介绍地层变形预测分析方法,结合广州地铁具体实例,对地铁盾构隧道施工中地层变形进行了预测和分析,提出了盾构前方的隆陷控制、盾构通过时的沉降、固结沉降的控制等控制地层变形措施。     

广州地铁石灰岩地层中的盾构施工技术

介绍了广州地铁石灰岩地层地质特征,提出盾构在此地层中施工要进行岩溶、土洞预处理,对掘进中出现的喷涌、盾构偏移、管片上浮等问题进行了原因分析并提出控制措施,对同类工程有参考价值。     

软硬不均地层盾构施工泡沫剂使用分析

以南京地铁三号线秣周路站～明挖岔线段盾构区间施工为背景,当盾构处于软硬不均淤泥质地层中时,通过分析泡沫剂的比例、推进速度、刀盘扭矩、油缸总推力、土仓压力等重要参数的变化趋势,摸索总结出不同地质条件下与之相适应的泡沫剂使用变化规律,最大程度地保证盾构的正常推进。     

瑞利面波椭圆极化在盾构隧道地层扰动探测中的应用

为解决传统物探方法在城市盾构隧道工程中难以对地层扰动达到较好探测和监测目的，提出了主动源瑞利面波椭圆极化方法. 采用二维有限元数值模拟对实际盾构隧道施工背景下的地层情况进行全波场正演模拟，并对其波场传播、速度频散和椭圆极化频散等特征进行分析；结合工程实例，进一步将椭圆极化方法和传统速度频散方法进行对比研究. 研究结果表明:主动源瑞利面波椭圆极化方法在探测地下介质结构分布及监测地下空洞等异常结构的变化方面具有和传统速度频散方法同样的探测效果，但由于其不需要长大检波器排列，对周围环境震动等噪声抗干扰能力相对较强，因此更适合城市等场地受限和具有一定震动和噪声干扰的环境，从而具有更广阔的应用前景.      

砂卵石地层盾构刀盘有限元分析

参照北京地铁某地段砂卵石地层盾构施工中使用的盾构机刀盘刀具结构,重建了刀盘刀具的三维实体模型;根据地层特性参数计算出了切刀、先行刀和周边刀的切削力以及地层对刀盘的压力和摩擦力,建立了盾构机刀盘的有限元计算模型;针对刀盘初始切削、掘进砂卵石地层和遇到大粒径卵石三种工况,分别分析刀盘刀具的受力特性,得出了应力应变分布规律,并结合工程实例提出刀盘结构的改进措施.     

回填土区浅埋盾构隧道开挖地层响应分析

为分析回填土地层中浅埋盾构隧道的土舱压力设置对地层变形的影响问题,根据重庆轨道交通五号线北延伸段工程区间隧道施工过程建立盾构施工数值模型,设置监测断面,对不同开挖阶段和不同土舱压力下的地层变形情况和沉降曲线进行了提取和分析。研究结果表明：在依托工程条件下,盾构隧道掘进施工过程中引起的地表沉降槽幅宽在3倍洞径左右,土舱压力取值为0.125MPa左右时对地层变形的影响最小。     

花岗岩地层中盾构掘进效率影响因素研究

为了定量对比盾构掘进花岗岩地层时的掘进效率,提出一种表征掘进效率的特征参数,并依托深圳市城市轨道交通8号线一期工程进行掘进试验和地层参数现场量测,分析了各影响因素和掘进效率的相关性,提出了针对不同地层的掘进效率控制措施.研究结果表明:岩石的单轴抗压强度和岩体的完整性系数均与掘进效率负相关,可用幂函数近似表达地层参数和掘进效率之间的经验关系;可用反比例函数近似表达掘进效率与总推力之间的经验关系,总推力对掘进效率的影响程度随地层坚硬程度的升高而降低;低推力高转速的掘进参数组合在微风化地层中效率较高,中等风化地层中总推力、刀盘转速分别为14000±1000 kN、1.6±0.1 rpm时掘进效率较高,可以通过牺牲掘进效率的方法来在该掘进速率水平上短期内提高掘进速率.     

盾构隧道下穿海底粘土地层快速施工技术

盾构法修建的隧道粘土含量较高时,采用一般掘进方法,会造成刀盘开口堵塞,影响掘进速度.以台山核电取水隧洞为例,通过工程类比、现场试验和施工实践,重点概括和提炼总结了海底隧洞粘土地层盾构快速掘进施工技术：①改进刀具、增大刀盘开口率;②调整转速和掘进参数降低地层扰动,适应快速掘进;③控制泥浆保证循环顺畅,同时达到绿色环保的作用;④控制掘进姿态以保证隧洞线型.以上措施的采用,保证了隧道安全、顺利掘进.     

广州地铁复合地层盾构施工技术国际领先

正近日,由广州地铁集团有限公司主持完成的《盾构施工"衡盾泥"辅助带压进仓关键技术研究》科研项目顺利通过科技成果鉴定,被认为填补了国际技术空白,完全达到国际领先水平。盾构工法是一种机械化施工的安全高效环保的隧道施工工法,目前承担了近70-80%地铁隧道施工。盾构机好比鼹鼠打洞,悄无声息地在繁华的都市下穿城过街,甚至是穿江越海。我国幅员辽阔,地质情     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.      

地铁盾构穿越钙质结核富集地层施工技术

郑州市轨道交通2号线盾构施工通过无水粉砂钙质结核富集地层,地质突变导致工作参数不稳定、满负荷掘进,致使地面沉降难以控制、地面沉陷、设备故障频发。对此除进行地质补勘外,对盾构设备进行局部改造、控制掘进参数,采用聚合物(或膨润土)+泡沫的组合式渣土改良方式,顺利通过钙质结核富集地层。可为今后类似地层中盾构施工提供一定借鉴和参考。     

大型盾构浅埋富水地层到达施工关键技术

基于印尼雅万高铁项目1号隧洞盾构施工,对大直径盾构浅埋富水地层到达技术开展研究,重点通过控制端头地层及洞门加固密封质量和掘进参数,盾构在富水浅埋地层中管片抗浮、姿态调整及注浆等技术环节,提高盾构到达段掘进施工质量、保证盾构到达出洞安全。实际施工效果良好。     

地铁富水漂卵石地层盾构滚刀适应性研究

依托成都地铁6号线尚锦路站至红高路站盾构区间的施工实例,对穿越富水漂卵石地层的盾构滚刀适应性进行了研究。通过对滚刀破岩机理分析及破岩效率评价,结合工程实践经验,对盾构机及刀盘配置进行了优化改造,对滚刀刃宽及滚刀启动扭矩参数进行优化,提高了滚刀对富水漂卵石地层的适应性,降低了刀具磨耗,延长了刀具使用寿命,减少了换刀次数,值得推广应用。     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面稳定性,以Chambon和Cone开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.数值模型引人3维动态柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力并结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进人隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明,ClD}1.0时掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定.砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少.地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定.C/D小于等于1.0时,失稳区直接发展到地表,C/D大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D~1. 3D与0.9D~2.3D.     

砂卵石地层盾构穿越连续梁桥加固施工技术

长沙市轨道交通1号线盾构穿越新中路立交桥D、F匝道桥梁,桥梁桩基持力层全部位于砂卵石地层,有效控制桥梁变形是盾构施工的重难点。经过比选,决定采用双液浆加固和整体式筏板承托相结合的加固方案。通过量测监控和盾构施工参数的优化控制,成功地克服了盾构穿越大型立交桥对原有结构的破坏以及对交通运行的影响。     

复合地层大直径盾构刀盘刀具磨损分析

在复合地层中采用盾构法进行隧道开挖施工,刀盘刀具能否有效对土层支撑和开挖,关系到整个工程的工期和施工效益。结合广州地层特点分析刀盘结构的选型对刀具寿命影响因素,并进行计算,对刀具的磨损类型和规律进行分析总结。     

复合地层盾构施工泡沫剂与同步注浆参数研究

为降低近接线盾构施工对周围环境的影响,对南京城际轨道交通盾构隧道下穿句容河区间段复合地层的注浆参数进行研究。通过分析现场施工实测的土仓压力与注浆压力、注浆量之间的关系,确定以土仓压力为依据的注浆压力和注浆量的预测公式。研究结果表明:以土仓压力为依据的盾构注浆压力和注浆量可以很好地指导盾构注浆施工。