大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性分析方法问题,基于空间离散化技术,假定破裂面满足相关联流动法则,建立矩形顶管隧道三维离散化分析机构,并基于逐点生成机理形成微元三角形,若干微元三角形相连共同构成一个多面体来近似描述开挖面前方的土体破坏区,形成矩形顶管隧道三维破坏面,进而构建出矩形顶管隧道开挖面三维失稳破坏模型。根据极限分析上限定理,结合矩形顶管隧道三维离散模型和速度场,推导出矩形顶管隧道开挖面支护力的计算公式,建立大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法,并基于Matlab平台开发了相应的计算程序,实现了开挖面极限支护压力的计算。最后,结合2个工程实例开展了模型可靠性验证,结果表明：计算结果与实测值吻合较好,误差在10%以内,可指导相关工程设计与施工。     

软土地区大截面矩形顶管工法研究

以上海市轨道交通9号线一期工程七宝站两条矩形顶营过街通道工程为背景,全面论述了大截面矩形顶管的施工机械、工艺流程、施工参数控制等.对施工中容易发生的问题进行分析和研究,并提出了大截面矩形顶管的未来发展和研究方向.     

复杂工程条件下浅埋矩形大断面顶管关键技术与应用研究

南京地铁3号线新庄站3号出入口通道采用大断面矩形顶管施工技术,在复杂地质及环境条件下施工难度大。顶管施工区段主要处于淤泥质黏土、粉土及冲积-洪积粉细砂地层,地下水丰富且承压水头高,在掘进中易产生排土不畅或造成砂层固结以及顶管进出洞施工风险较高等问题,对周边建(构)筑物及管线保护要求高,交通疏解难度大且管线迁改工期长。通过周密的现场调查研究,在顶管机选型、顶进参数与姿态控制、渣土改良、环境监测等方面采取一系列科学有效的关键技术措施,逐一攻克各个工程技术难点,确保工程的如期贯通。     

软土地层矩形顶管推进施工措施分析

针对上海轨道交通六号线浦电路车站3号出入口及地下通道工程矩形顶管推进施工实例进行分析研究,提出了针对洞口加固、顶管轨迹控制、地面沉降预防、出洞防磕头、浅覆土防上浮等施工技术措施,可为类似软土地层顶管法工程施工提供参考.     

地铁停车线段大断面顶管工法的论证与实践

地铁停车线通常与车站一起采用明挖工法施工,而随着城市基础设施不断开发和完善,明挖方案因施工占地大等问题,对周边环境影响越来越大。针对此问题,以福州地铁某区间为例,结合地铁停车配线选型优化和施工工法比选论证,提出单停车线段区间采用矩形单洞双线顶管方案;并结合地铁各相关专业需求和受力分析,确定外宽高为10.8 m×7.5 m的类矩形超大断面顶管。该方案已通过工程实践：顶管总长约190 m,覆土埋深约10 m,平均月掘进长度约54 m;顶管顶进施工过程最大顶力约4 890 t;与理论最大顶力基本一致;隧道纵向地表累计变形为–17～2 mm。上述论证与实践以期为超大断面顶管隧道的工程设计和施工提供参考。     

基于超大断面矩形顶管法的地铁车站建造方案

为解决繁华城区地铁车站采用明挖法施工带来的管线迁改、交通拥堵等难题,以下穿大型箱涵的深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景,采用有限元方法进行基于超大断面矩形顶管法的预制装配式地铁车站机械化暗挖建造方案研究。结果表明：顶进工况、结构转换工况和永久结构工况下,单柱方案最大变形分别为5.07,6.50和6.63 mm,双柱方案最大变形分别为5.53,5.20和10.50 mm,施工全过程中单柱方案车站结构整体变形较小;单柱、双柱方案的混凝土结构最大压应力分别为15.7和29.2 MPa,双柱方案须增大柱截面积以满足强度设计要求,因此单柱方案更经济合理;单柱方案中纵梁最大正、负弯矩绝对值均大于双柱方案,且满足强度设计要求,即单柱方案中纵梁受力更明确、抗弯性能充分发挥;预制管节环向接头分别按刚接、铰接设计时,单柱方案车站结构截面设计控制弯矩分别为最大正弯矩、最大负弯矩,考虑到接头实际刚度应介于刚接与铰接之间,结构设计时应按照接头刚接和铰接进行包络设计。     

大断面燕尾段隧道盾构长距离空推始发技术

大断面燕尾段隧道盾构机空推始发、洞内始发反力系统的设计安装及盾构机的精确定位施工难度比较高,且直接影响盾构机的施工进展及姿态.结合广深港客运专线深港隧道皇岗公园工作井第一台直径9.6m盾构机空推始发施工情况,阐述了大断面燕尾段隧道盾构机吊装、空推以及始发等关键技术,特别是采用钢筋混凝土墙作为始发承力结构,安全可靠,可为同类工程提供参考.     

双层大断面顶管法在上海轨道交通14号线静安寺站施工中的应用

针对上海轨道交通14号线静安寺站顶管工程的特点和难点,针对性地提出了复合管节设计、防水设计、抗震设计、管节耐久性施工、顶管装备研发、顶管近距离施工及环境影响控制等设计和施工关键技术,有效解决了14号线静安寺站顶管施工难题。     

软弱地层超大矩形顶管盾构隧道开挖面稳定性研究

为保证超大矩形顶管盾构隧道开挖面稳定,本文以某超大矩形顶管盾构隧道工程为背景,建立了软弱地层超大矩形顶管盾构隧道模型,研究了不同内摩擦角因子、黏聚力因子、埋深因子时开挖面位移和支护应力差率曲线,结果表明：（1）埋深因子越大,相同支护应力差率m下矩形顶管盾构隧道开挖面位移越大,开挖面主动破坏时m越小,被动破坏时m越大;（2）黏聚力因子越大,相同m下矩形顶管盾构开挖面位移越小,开挖面主动破坏时m越小,被动破坏时m越大;（3）内摩擦因子越大,相同m下矩形顶管盾构开挖面位移越小,开挖面主动破坏时差率m越小,被动破坏时m越大。研究结论可为类似工程提供参考。     

客运专线大断面隧道施工关键技术

针对客运专线隧道大断面的特点,总结大断面隧道施工关键技术,提出客运专线大断面隧道施工关键控制点,包括支护参数、地质超前预报、主要开挖方法、不良地质段的塌方预防方案、检测及防排水质量控制等。     

深埋大断面隧道土石复合地层塌方机制及处置措施评价

针对黄陵—韩城—侯马铁路如意隧道施工通过土石复合地层时隧道围岩塌方事故,分析塌方的影响因素及机制,提出"管棚+小导管注浆"加固围岩以及增大初期支护和二衬的施工参数等处置措施;通过现场监测和三维数值模拟方法评价处置措施的效果。结果表明:复杂地层、围岩软弱、地下水是引发塌方的主要因素;由于土石复合地层和地下水的影响,使隧道拱部产生了较大的附加荷载,导致拱顶岩体鼓起破坏,进一步发展为掌子面拱部大范围的失稳破坏;对塌方地段隧道处置后,实测的拱顶沉降和水平收敛位移分别为26和30mm,拱顶初期支护与围岩之间的压力为128kPa,数值模拟的拱顶沉降从662mm下降到47mm,洞周的塑性区减小到原设计方案的63%,表明采用该处置措施有效地控制了围岩的压力和变形,降低了施工风险;在隧道施工中应注重掌子面的超前加固。     

建筑物下大断面隧道施工方案及开挖模拟分析

针对南京地铁鼓楼站--玄武门站停车线段双洞隧道地表有建筑物、两洞小间距且其中一个为大断面隧道的特点,提出了相应的施工工法,并采用二维有限元理论分析,论证了工法的合理性.分析表明,大断面隧道双侧导坑的上台阶、核心土的上台阶及小断面隧道的上台阶等开挖引起的地面沉降量较大.     

浅埋矩形顶管施工对临近管线与地表的影响研究

矩形顶管施工引起的地表变形特征与圆形顶管或盾构隧道存在显著差异。为了明确浅埋矩形顶管施工过程中的地表沉降特征以及顶管施工对下方既有盾构隧道的影响,根据现场矩形顶管施工监测结果,分析矩形顶管施工过程中地表的变形规律,以及顶管下方既有盾构隧道的变形情况。传统的Peck公式适用于圆形顶管或圆形盾构隧道,因此采用改进的Peck公式来描述矩形顶管引起的地表变形特征;根据现场监测分析顶管施工引起的地表变形、管线变形和下卧隧道沉降规律。研究表明：改进的Peck公式相比于传统的Peck公式可以准确描述矩形顶管施工引起的地表变形规律;顶管施工引起地表和上方管线的沉降规律是一致的,但与下卧隧道的变形规律存在显著差别。     

大断面小净距隧道断面优化及其设计参数研究

对于大跨度小净距隧道而言,合理扁平率及双洞间距的设计对于节约成本,提高隧道线形规划具有至关重要的作用,因此,优化大跨度小净距隧道的扁平率及其间距是隧道设计施工面临的关键问题。以某双洞8车道隧道施工为研究背景,通过数值模拟及理论分析,对断面优化及其设计参数进行了深入研究。研究结果表明:随着高宽比的增加,拱顶位移逐渐减少,水平收敛逐渐增大,在高宽比为2.0时达到理想状态,这个时候的拱顶位移和水平收敛基本相同,此时断面有利于开挖。当高宽比取理想高宽比2.0时,这时应力较均匀,是开挖的理想断面,同时考虑行车通行的建筑界限,取高宽比为0.6333是合理的。隧洞埋深对塑性半径和周边位移的影响极大;弹性范围内的支护阻力与隧洞变形成正比;塑性半径随着围岩强度的增加而减小。     

大断面隧道溶洞处理技术研究

地质探测资料表明,遵义高新快线2号和3号隧道隧顶、拱侧及隧底存在多个溶洞,实际揭露隧顶溶洞最高处距拱顶17.69 m,隧底溶洞沿隧道走向最长16.85 m,溶洞内充填水、黄泥及碎石。根据溶洞与隧道的位置关系,提出了不同的处治方法:隧顶溶洞洞壁采用喷射钢纤维混凝土封闭,在衬砌上部浇筑5.0 m厚混凝土予以加固;隧底较小的溶洞采用混凝土充填,较大溶洞采用现浇钢筋混凝土边墙托梁处治。介绍了各溶洞处治施工的工艺流程和要点,可为类似工程提供参考。     

大河湾隧道大断面衬砌施工技术

通过自制简易台车的简单改装,解决大河湾隧道两种大断面衬砌混凝土施工难题,并介绍大断面衬砌混凝土施工的相关技术措施。     

盾构始发暗挖大断面快速支护技术研究

城市中心区域可用施工场地面积狭小、既有建筑多、地下管线复杂交错,盾构施工需借助暗挖大断面工法辅助始发。本文结合北京地铁19号线05标段暗挖大断面施工,创新性提出“钢筋喷混+永久性玻璃纤维筋(GFRP筋)格栅封端墙”快速支护方法,并通过数值模拟和现场监测对比验证支护方法的安全性。“钢筋喷混”工法主要针对暗挖段二衬阶段,以喷射混凝土代替支模浇筑;“永久性玻璃纤维筋(GFRP筋)格栅封端墙”充分利用玻璃纤维筋轻质高强特性施作封端墙,免除破除阶段,盾构机可直接掘进通过。在该组合工法下施工,封端墙及地表沉降最大仅为变形控制标准的33%,支护效果良好,且与传统工法相比缩减工期45%。     

大断面地铁越江隧道施工难点分析及其应对措施

杭州地铁1号线下沙江滨站至滨江一路站区间是杭州地铁建设的第1条大断面穿越钱塘江的盾构隧道工程.在阐述该工程概况及隧道断面和结构设计的基础上,分析了该工程在设计、施工过程中面临的工程难点,主要包括:下穿钱塘江大堤、下穿江底输油管、高水压下管片接缝防水等.采用工程类比、工程实测等手段,针对各个难点提出相应的应对措施,确保了...     

郑西客运专线大断面黄土隧道围岩变形特征

隧道围岩变形是一个极其复杂的问题,涉及的因素较多。结合郑西客运专线黄土隧道的施工,利用现场量测的手段分析隧道变形、围岩压力、一次衬砌和二次衬砌接触压力以及仰拱和型钢钢架随时间变化规律及分布特征,对今后类似工程的设计、施工具有一定的参考价值。     

城市复杂环境下大断面隧道施工技术

介绍了大断面市政隧道在复杂环境下，针对不同隧道围岩地质条件，因地制宜采取三台阶法和“导洞先行、后续扩挖法”，并采用动态监测手段，从而既有效控了制地表构筑物变形，又确保了隧道施工安全、快速顺利地通过浅埋段。