超浅埋大直径管幕下穿特级火车站微扰动施工关键技术研究

太原市迎泽大街下穿火车站通道工程采用新管幕法施工,为国内首例大直径管幕下穿运营火车站的工程。工程地质及周边环境复杂,为减小对周边土体及站内轨道、雨棚、站台等周边环境的影响,保证车站正常运营,管幕施工时必须采用微扰动施工技术。以该工程为背景,采取数值模拟计算管幕施工对周边土体及重要建筑的影响,预估施工风险。对管幕施工中顶管掘进机选型、管节结构与密封、顶管精度控制、顶进参数控制、膨润土触变泥浆、障碍物处理、触变泥浆置换等关键技术进行了研究及应用,经实践证明管幕施工对地层及周边环境的扰动较小,满足车站正常运营要求,也进一步加快了新管幕法的推广应用。     

顶管施工对相邻平行管线的影响研究

顶管施工是继盾构施工后逐步发展起来的一种地下顶管施工方法,顶管顶进施工会对周围的土体造成扰动并对临近管线产生影响,施工时应控制穿越过程中的地面隆起与顶管顶进的路线与变形,避免危及行车安全及周围建筑物。文章建立顶管-平行管线-土体情况下的 ABAQUS 模型,对平行管线水平与竖向位移大小进行研究,探讨顶管顶进过程中对地下管线的影响;同时对控制变形的措施进行探讨,以保证顶管顶进施工过程中无不良影响。     

污水管道顶管施工技术及后座墙受力计算

结合开封市一渠六河项目D800污水顶管施工,介绍了顶管施工的整个过程,特别是详细地对顶力和后座墙土体进行了受力计算,便于保证工作坑的安全,防止后座墙土体破坏,为顶管工程施工提供了参考。     

大断面矩形顶管穿越粉土黏土互层土体扰动试验研究

城市地下空间的综合利用使得顶管技术朝着异形大断面方向发展,如何有效控制异形断面顶管施工引起土体扰动的问题已成为当前顶管施工技术重要课题。本文依托实际工程,综合探讨了大断面、高水位矩形顶管在粉土、黏土互层地质条件顶进过程中引起的一系列土体位移与孔隙水压力的变化,并依据得到的变化规律,分析得到大断面矩形顶管施工引起土体扰动划分准则,揭示施工过程中土体的一般扰动规律,为类似工程提供参考与借鉴。     

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。     

浅覆土大管径高水位穿既有道路顶管施工技术

成都锦江东22路西段雨水管道(Y0～Y1)需穿越既有市政道路后,连接对侧既有雨水管网流入锦江。经技术方案对比分析,结合类似工程施工经验,为保证既有道路车辆的正常通行、避免开挖路面造成的市容环境扬尘污染、不影响城市居民正常生活出行等,采用顶管结合人工挖掘施工的方法。本文主要阐述在浅覆土、大管径、高水位,且地质条件较差的施工条件下,通过采取合理井点降水、顶管工作井及后背墙施工,以及管道前方土体加固等施工工艺,保证了顶管施工的顺利进行。同时结合道路沉降监测,沉降量控制在允许范围内,确保了顶管施工质量和市政道路的正常通行使用,为今后类似工程提供了可参考实例。     

带锁扣管幕顶管顶力研究

在管幕法顶管施工中,顶力计算的准确性对后续配套设备的选择至关重要,但现有的计算公式均未考虑锁扣对顶管顶力的影响.依托上海轨道交通14号线桂桥路站管幕段工程实例,对管幕顶管锁扣设计进行了介绍,并研究了锁扣对顶管顶力影响的机理.锁扣会阻碍泥浆套形成的完整性,增加顶进的摩阻力.锁扣挤压通过加固区时,会造成加固土体塑性破坏,对锁扣产生穿越加固区阻力.对分仓管、基准管、承插管和闭合管等4类顶管的实测顶力分别进行分析,提出带锁扣顶管顶力的计算公式.计算结果与实测顶力较为吻合,可应用于类似工程的顶力计算.     

大断面矩形顶管隧道施工引起的地面沉降分析

针对郑州市下穿中州大道的双线矩形顶管隧道,通过现场实测对双线隧道施工过程中地面沉降变化规律和分布特征进行分析。研究结果表明:大、小矩形顶管隧道施工对地面沉降的影响范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 4倍和1. 5倍,对刀盘前方土体的扰动范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 3倍和3. 0倍;管节脱离矩形顶管机尾7 d后地面沉降趋于稳定;倒锥形壳体锥度设置过大、前后壳铰接处漏浆和土仓压力设置不合理是诱发地面沉降的关键因素。     

多因素影响下顶管施工引起土体变形计算研究

为解决圆形顶管施工穿越特殊地层(如下穿切割塑料排水板)时引起地层变形的影响分析等问题,考虑刀盘挤土效应产生的正面附加压力、顶管与土体之间非均匀分布的侧向摩擦力,因塑料排水管的切削而不能忽略的顶管机刀盘的正面摩擦力引起的地层变形,基于Mindlin解得到在顶管施工阶段地表竖向位移计算公式;最后结合顶管工程项目实例验证计算方法的合理性,并与实测结果对比。分析结果表明:考虑多因素共同影响的地表沉降曲线与现场实测值较为吻合,能够反映顶管顶进过程中纵向地表沉降规律,总体表现为先隆起后沉降。沉降最大值位于开挖面后方8 m左右处;隆起最大值位于开挖面前方5 m左右处。在本文所考虑的影响因素中,影响程度最大的是顶管刀盘的正面附加推力,在沉降变形最大值中占比约为80%,在隆起变形最大值中占比约为56%。选取不同断面分析对比不同深度处土体沉降情况,沉降突变及差异主要表现在顶管轴线两侧12 m范围内。沉降槽曲线近似服从正态分布,不同土层深度的土体沉降最大值均位于顶管轴线正下方。在土体深层沉降中,随着与顶管轴线距离的增加,曲线不再满足随着深度的增加沉降值增大,反而在距离轴线4~6 m远处出现反转,直至随着深度的增加沉降值反而减小。     

长距离大直径顶管施工纠偏纠扭技术

在城市的管道工程和管道穿越铁路、公路等施工中常 采用顶管技术,施工时为保证施工质量,使管道轴线与设计相 符合,不断发现其偏差,纠正偏差是该施工方法的关键,介绍长 距离、大直径顶管施工过程中的纠偏技术原理,预防和纠正偏 差的措施。     

地铁车站管幕预筑法施工注浆技术

管幕预筑法施工地铁车站的优点是能够保证周围土体零沉降,其核心保证措施就是在施工全过程中向周围土体注浆。这种注浆工艺既要保证周围土体能够及时得到加固,不发生土体沉降,又要产生良好的止水效果,还必须尽量减小钢管外壁的侧摩阻力,才能保证顶管等施工作业的顺利进行。文章从分析管幕预筑法对注浆工艺的要求入手,研究了各种注浆浆液的性能特点,提出采用不同浆液分阶段注浆的新思路,实践中收到良好的应用效果。     

公路隧道闭口段施工过程的动态模拟分析

隧道洞口明挖段围岩一般自稳能力较差,如何通过支护等手段保证洞口明挖段在施工过程中的围岩稳定是至关重要的问题.为保证隧道安全顺利施工,采用三维空间弹塑性有限差分法(FLAC)对隧道施工过程进行模拟分析计算,包括施工过程中周边土体的应力分布状况、变形情况,地表沉降情况,支护与衬砌的受力情况和变形状况等方面.根据模拟分析结果对隧道周边土体的稳定性和支护参数做出综合评判,为隧道施工提供科学依据.     

软土地区CFG桩群孔效应引发周边土体变形机理研究

软土地区CFG桩施工,桩顶以上部分空桩孔不及时回填会造成群孔效应。通过单孔和群孔效应数值模拟,并加以工程实测分析,初步得到了群孔效应引发周边土体变形机理。土体变形由空桩孔孔壁内缩引起,并在竖向和水平向应力拱的作用下达到稳定状态。单孔孔壁变形最大值和最大值位置主要受孔深影响。多孔共存孔心距较小时,周边土体水平和竖向应力拱相互影响削弱导致每个空孔的内缩变形均大于单孔时的变形值,这是群孔效应引发周边土体变形严重的主要原因。随孔数增多,周边土体的竖向和水平向变形均增大,最大变形值位置与地表间距离减小。孔数超过400后,最大值位置位于地表。孔底标高以上且距群孔边界2倍孔深以内的区域为群孔效应的主要影响区。     

土压平衡矩形顶管施工土体改良泡沫剂试验研究

根据土压平衡矩形顶管施工对圆砾土改良泡沫剂性能的要求,所选用的泡沫半衰期需5 min,发泡倍率在5~20倍。鉴于此,本次试验选取了5种发泡剂和2种稳泡剂,通过单配和复配,配置出数组发泡体系。通过搅拌法及罗氏泡沫仪法试验测定了各种发泡体系的发泡倍率和半衰期,并对各组发泡体系的发泡性能及经济性进行了综合评价,最终提出2种满足土压平衡矩形顶管施工土体改良的新型发泡体系。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

研究目的:在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。研究结论:(1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤人运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。     

SMW工法水泥土搅拌桩施工期间相邻隧道的变形监测

目前运用SMW工法的设备进行土体加固在软土地区的深大基坑项目中运用前景广阔。虽然与高压旋喷桩等传统的加固方法相比其施工过程对周边土体扰动较小,有利于环境保护要求较高的工程实施。但在施工参数的设置上完全忽略其挤土影响,加之在施工过程中发现异常工况时未及时应对就很可能会对周边的保护对象构成威胁。文章结合工程实例对SMW水泥土搅拌桩施工期间相邻地铁隧道的自动监测数据进行分析,总结隧道结构受其挤土作用的变形规律。     

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。     

地铁施工地表沉降的空间规律与统计特征研究

研究目的:地铁施工造成的周边地表沉降影响因素众多,经典理论难以精确计算,施工监测已成为重要工程决策的重要依据之一。因此,有必要基于现场施工监测数据,来研究复杂施工体系所造成地表沉降的空间规律及其统计特征,以期为类似工程提供理论依据与实践基础。研究结论:(1)地铁车站施工期间,基坑周边附属设施施工(如搅拌桩)可能引起基坑周边土体显著隆起,隆起值可达到[10 mm,25 mm];(2)地铁车站主体开挖期间,周边土体会产生显著沉降,在垂直于基坑边缘方向,各组测点沉降的最大值,发生在距离基坑边缘0.3~0.9倍开挖深度的区域,与文献全局最大值的结果整体吻合,呈现一定的区域性与离散性;(3)从观测数据统计特征的角度,可以认为沉降最大值发生位置分布在[0.5,0.73]开挖深度的区间,其均值约为0.65,中位数约为0.64,均方差约为0.11;在此区域应重点监控,加强防护;(4)车站基坑平面形状较为复杂区域的地表沉降最大值,有可能偏离已有研究与监测数据的统计区间,建议工程中对局部施工方案进行针对性优化;(5)本研究成果可为我国城市地铁建设的相关设计与施工提供参考依据。     

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。     

柱洞法在北京地铁车站工程施工中的应用

以北京地铁15号线学院路站为研究背景,通过查阅资料、咨询专家并进行数值模拟等手段,确立了对导洞内土体进行深孔劈裂注浆措施,加固土体并形成隔水层,取代了传统的地面降水,节约了场地,消除了因降水造成地层水土流失而引起周边建(构)筑物的不均匀沉降,也避免了城市地下水资源浪费。将原来柱洞法的6导洞改为8导洞,钻孔灌注桩改为人工挖孔桩,并对车站结构施工工序进行了优化。工程实践表明,修改后的施工方案缩短了工期,提高了施工效率,效益较好。