清华园隧道大直径泥水盾构始发控制掘进分析

清华园隧道某区间采用泥水盾构穿越粉质黏土及砂卵石地层,是全线典型质构法施工隧道。总结清华园隧道盾构始发的经验,对其掘进参数及反力架等工程构件布置进行研究,并采用有限元软件对反力架进行静强度分析计算。研究表明：(1)盾构机在粉质黏土及砂卵石地层中掘进时,反力架最大应力为270 MPa,最大静挠度为7.77 mm;(2)掘削量大小与泥水密度、黏度和切口水压等数值相关;(3)反力架上的应力分布在钢管支撑处最高,竖梁次之,横梁最小。     

特殊地层下盾构始发端头加固技术实例研究

归纳了盾构隧道端头常用的土体加固方式,并结合南京地铁岔路口站北端头盾构始发工程,提出了在特殊地层下端头的加固方式以及相应的施工工艺和质量保证措施。实践表明,对特殊地层采用素钻孔灌注桩挡土+桩间旋喷止水的加固方式效果良好。     

软黏土地层地铁盾构始发端加固及掘进控制研究

盾构始发是地铁隧道施工的关键环节之一,具有风险大、防水任务重、土体扰动强的特点。以天津市滨海新区B1线欣嘉园东站～欣嘉园站区间盾构始发为例,基于薄板理论确定了始发端的软黏土加固范围,并针对穿越软黏土的力学特点,提出“三轴搅拌桩+2排高压旋喷桩”的联合加固方案,并分析了始发端的掘进控制参数,运用现场实测方法得到了地表沉降曲线。结果表明,土体加固方案可满足加固土体的抗剪切、抗拉和盾尾部防渗要求;加固区掘进推力≤1 200 kN,推进速度≤10 mm/min,刀盘转速≤1 r/min;非加固区掘进推力≤3 000,推进速度30～40 mm/min,刀盘转速1～1.51 r/min;监测表明最大地表沉降发生在掘进掌子面附近,掌子面前方2倍掘进长度后的地表沉降趋近于0;地表沉降峰值随着掘进长度的增加而增加,在盾壳尾部脱离加固区时,地表沉降的速率增加较快。     

泥水盾构掘进速度的影响因素及数值分析

介绍如何设定泥水加压盾构的施工参数，并结合地铁施工数据，分析各施工参数对掘进速度的影响程度，同时利用多元统计方法求解泥水加压盾构掘进速度的数学表达式。     

砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析.研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求.     

盾构始发端头化学加固范围及加固工艺研究

盾构始发是盾构隧道施工中的关键风险点,确定始发端头土体加固的范围及加固工艺是盾构隧道施工必须解决的关键问题。通过盾构隧道端头常用土体加固方式与相关计算理论及模型的讨论,结合苏州地铁苏州乐园站南端头盾构始发工程理论计算与验算,研究了软土地区常用加固方式的加固时机与加固技术参数。研究结果表明,苏州轨道交通一号线软土加粉土和粉砂地层采用三轴深层搅拌桩+高压旋喷桩的加固方式安全可行;抗滑移验算对安全系数起主导因素的是加固土体的黏聚力C;土体扰动极限平衡理论计算得出的横向加固尺寸小于工艺构造要求,只要能够满足工艺构造要求,土体在抵抗扰动上就有足够的安全系数;并提出了苏州地铁始发端头具体加固范围和加固时机。     

土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响分析

以广佛环线沙堤隧道为工程依托,利用有限差分软件FLAC~(3D)研究了土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响,并结合现场实测数据分析盾构掘进过程中地表沉降和邻近建筑物变形的变化规律。结果表明:地表沉降与土压平衡盾构掘进参数密切相关,增大土舱压力与注浆压力可以减小地表的沉降,但掘进参数的调整存在合理范围,超合理值后过沉降的控制效果变化不明显;现场实测数据表明:土压平衡盾构施工引起的地表沉降及建筑物变形行为由前期扰动、通过扰动、停机影响、后期扰动4部分组成,其中停机对地表沉降影响很大,因此施工中需尽量避免停机并提前做好防范措施;实际采用的掘进参数仍有一定的调整空间,施工中应根据地层情况及时调整相关的掘进参数以减小施工影响。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发数值分析

依托新建京张铁路清华园隧道工程,使用有限差分软件对大直径泥水平衡盾构的浅覆土始发掘进进行数值模拟。结果表明,未加固地层条件下,盾构始发时开挖面无法自稳。通过对比分析不同加固范围条件下洞门中心土体的挤出变形以及地表沉降变化规律,提出盾构始发地层加固的最佳范围,并获得在该加固范围下土体扰动引起的地表位移分布特征。     

盾构下穿掘进施工对建筑物影响分析

以合肥地铁1号线葛望区间下穿三层框架结构为工程背景,运用MIDAS/GTS软件建立数值分析模型,模拟盾构掘进对上覆建筑物的影响。结果表明:横断面最大累计沉降值发生在两隧道对称轴线上,沉降槽基本呈正太分布曲线;纵向沉降曲线所呈现的规律与上部无结构荷载影响时基本一致;上部建筑结构沉降曲线包括3个平稳和2个剧变阶段,且二次沉降规律明显;上部建筑物荷载对沉降槽宽度及反弯点的位置影响不大,最终沉降会明显增大;地表最大沉降随偏心比e₀的增大逐渐降低,当e₀=1.5时,隧道的最大沉降与上部无结构荷载影响时基本一致,但沉降槽宽度相比而言有所增大;先掘进建筑物下伏隧道、增大注浆压力有利于控制上部建筑物的沉降变形。     

不同加固方式下盾构施工对桥梁桩基影响的研究

某城市地铁盾构隧道近距离穿越城市立交桥桩基,最小净距仅1.56 m.应用 ANSYS 建立三维非线性有限元模型分析盾构隧道施工对桥梁桩基的影响.采用接触单元来模拟桩基与土体的相互作用,分析不同加固方式下盾构隧道掘进对近接桩基位移和内力的影响.计算结果表明:盾构隧道近接施工时,既有桩基会产生侧移和附加内力;对距离隧道较近且靠近隧道侧的桩基进行花管注浆加固效果不明显;对盾构隧道穿越地层进行加固能有效降低桩基的侧移和附加内力.     

盾构掘进中地面塌陷加固技术

盾构掘进过程中,由于不良地质、机械故障等因素引起掌子面的不稳定而坍塌,进而引起地面塌陷,导致影响工程的正常进展。分析广州地铁某盾构区间在海边出现的地表塌陷原因,介绍采取的加固技术措施,为盾构施工积累经验教训。     

武汉地铁盾构始发数值计算与监测分析

研究目的:盾构法是城市地铁施工的主要方法之一。由于盾构始发阶段存在显著不同于盾构标准段的特征,如端部加固区域等,因此,有必要进一步来分析盾构始发阶段数值计算与监测数据的特征,从而获取与始发特征符合的特定规律。研究结论:基于武汉地铁二号线江积区间的地质特征,建立了有限差分模型。对盾构始发阶段的施工过程,分6步进行了模拟。对右线开挖30 m后的竖向位移,取不同截面进行了分析。同时,分析了始发过程中数值模拟结果与现场监测数据的差异,并从差异中分析得到了二者共同的规律,如部分沉降曲线类似,可以为盾构始发的数值计算、工程分析与预测提供参考。     

南京长江隧道盾构始发井结构分析

南京长江隧道盾构始发井基坑深22.95 m,平面尺寸为44.9 m×22.6 m,为超大深基坑。该基坑采用地下连续墙、混凝土支撑与钢支撑组合支护方案,连续墙与结构侧墙采用叠合墙结构,其结构体系复杂、工况多、空间效应明显。合理的结构分析方法是始发井设计成功的关键,通过结构分析研究以指导完成设计。采用弹性支点杆系有限元法、荷载-结构二维均质弹簧有限元法、荷载-结构三维有限元法来分析盾构始发井的围护墙、支护结构体系和主体结构,解决始发井结构分析方法问题,并指导完成了南京长江隧道盾构始发井结构设计。     

盾构过站始发掘进与车站平行施工技术

长沙地铁芙蓉广场站受前期拆除立交桥引桥影响,导致主体施工进度滞后,严重影响盾构过站始发掘进,即使采用站外过站分体始发也要使盾构停机等待7个月,无法满足业主要求盾构在五一广场站吊出转场后当年还建立交桥要求,工期矛盾突出。采用先施工站台层方案,运用侧墙和中板一次浇筑工艺和早强混凝土及时为盾构提供接收条件。研发出曲线导轨滚轮整机过站实现了盾构过站与站台层平行施工。通过站台层中板配筋加强解决了盾构过站始发后再施工车站剩余主体难题。首次实现盾构始发掘进与车站主体工程平行施工,大大缩短建设工期。     

盾构穿越始发段土体加固区时土体沉降扰动分析

在整个盾构的掘进施工过程中,其始发段施工是事故频发的危险区段。为此,以武汉市地铁江汉路到积玉桥越江段施工为背景,选用FLAC3D软件对盾构穿过始发段全过程的土体扰动规律进行分析。数值仿真分析结果表明:在始发阶段盾构经过土体加固区时,土体横断面沉降槽呈现正态分布规律;将土体加固后,加固区的地表沉降很小,表明加固区土体受到的盾构施工扰动效应较非加固区明显减小;盾构中部通过加固区和非加固区分界面时地表沉降增加速率最大,盾构机前部和尾部通过时地表沉降增加的速率较小;盾构掘进过程中非加固区土层的沉降槽均呈现正态分布,盾构掘进主要影响盾构开挖洞口横向两侧18~22 m范围内土体,以及纵向15~20 m范围内的土体。     

滨海孤石地层盾构掘进的稳定性数值分析

孤石是风化岩残留体硬度高强度大,地层存在孤石是阻碍盾构施工的危害之一.依托厦门城轨交通4号线彭厝北站～蔡厝站区间,针对滨海孤石地层盾构掘进的稳定性进行离散元数值分析,分别研究孤石与隧道距离、隧道埋深、孤石位置及盾尾空隙对地层稳定性的影响.研究结果表明:随着孤石与隧道距离增大,地层扰动范围、拱顶衬砌压力变化及地表沉降都有...     

富水砂层近距离隧道盾构始发端头加固技术研究

针对富水地层近距离隧道土压平衡盾构始发过程中地层加固、地下水处理以及隧道之间施工扰动的难题,结合以色列特拉维夫红线始发的工程实例,提出"密封井"的新型端头加固方式,对近距离双线隧道始发端头加固技术进行研究,并对该方法的效果、适用性、经济效益及环境影响进行分析,得出以下结论:(1)相比传统的端头加固方式,该方法工艺简单、...     

上海软土地层盾构始发施工技术

研究目的:在城市隧道施工过程中,始发往往成为盾构施工成败的关键环节之一。本文通过对土体加固方法、导轨设置、反力系统的安装、验算等进行分析研究,选择合理的始发掘进参数,保证施工质量。研究结论:(1)始发洞口地基采用1000三重管高压旋喷桩进行加固,并按0.5%~1%比例钻芯取样,经试验测得28 d无侧限抗压强度大于0.8 MPa,确保了土体的稳定性;(2)在始发洞内安设洞口始发导轨保证了盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构"叩头"现象;(3)土仓压力略高于前方土体压力,防止了盾构脱离始发基座后的"叩头"现象及并且有效地避免了地表产生过大沉降;(4)通过对始发反力架进行力学验算,确保了盾构始发过程的安全性。     

地铁盾构始发穿越高风险管线群的综合施工技术

地铁盾构始发段施工难度较大,穿越高风险管线群的难度更大。以深圳地铁16号线大运中心站—龙城公园站区间盾构始发下穿高风险管线群工程为例,从多维度精细化控制角度出发,从始发端头土层加固、地层动态跟踪注浆、管线保护技术、盾构掘进参数优化和现场监测等5个方面对地铁盾构始发穿越高风险管线群综合加固技术和掘进参数控制进行研究,通过数值模拟及现场监测管线群变形分析了所提控制技术的适用性效果。研究结果表明,盾构施工采用本技术可以安全穿越始发段高风险管线群且沉降在允许范围内。     

越江地铁盾构隧道始发安全风险控制研究

研究目的:盾构出洞及始发的安全风险控制是盾构法隧道施工一个非常重要的环节.结合武汉轨道交通2号线地铁越江隧道泥水盾构工程实际,提出盾构出洞及始发施工的安全风险控制体系,并分析安全风险控制的工程效果,为类似工程提供有益参考.研究结论:(1)快速、有效、可靠地建立工程环境性状与盾构施工参数的平衡状态必须通过事前控制、事中控制和事后控制等完整的施工过程安全风险控制体系来实现;(2)始发过程中应按照有关规范沿隧道纵向轴线位置布设工程监测点,在盾构推进过程中进行跟踪监测,并利用地铁工程安全预警系统进行监测数据的动态分析、预警和反馈,为调整始发掘进段的施工参数提供决策依据.