地铁隧道施工期管片上浮原因及抗浮措施研究

地铁隧道施工时常面临管片局部或整体性上浮的问题,且局部上浮过大易引发螺栓连接件受力过大而断裂、管片破损等施工风险。通过宁波地铁软土地层隧道施工期发生较大管片上浮的工程实例,从同步注浆浆液特性、总推力竖向分力、隧道周边土层特性,及同步注浆压力等方面对施工期管片上浮的原因进行了分析,提出了相应的抗浮控制措施。研究表明:该工程采用强度较低和初凝时间较长的浆液配比,竖直向上的总推力竖向分力过大,以及隧道周边地层特性是引发管片上浮的重要原因,并提出了采用可硬性浆液、下坡段仰头掘进、控制上下部注浆点位、控制实际掘进轴线在设计轴线下一定高度等抗浮措施。     

盾构隧道管片上浮机理及控制技术

基于Maag球面扩散公式,通过引入等效孔隙率替代土体本身的孔隙率,对盾构隧道壁后注浆的渗透范围及对管片造成的上浮力进行了理论推导,并从注浆方法、浆液选择、注浆参数控制、管片上覆土及盾构姿态等多方面提出了控制隧道管片上浮的针对性措施.     

盾构隧道盾尾管片上浮机理与控制

在理想的同步注浆条件和不计浆液性状变化影响的前提下,将盾尾后方管片受到的总上浮力分为随地层条件和隧道埋深而变化的广义动态上浮力以及由液态浆液包裹而产生的静态上浮力两部分,推导出这2种上浮力的计算公式。动态上浮力在盾尾后方一定距离范围内长期存在;基于盾尾空隙横断面内的浆液压力梯度的变化规律,给出静态上浮力的作用范围。根据管片的上浮模式,考虑管片环间的纵向约束作用,得出维持隧道抗浮稳定需要的浆液最小屈服强度表达式,明确了浆液屈服强度对隧道抗浮稳定具有决定性作用、围压对提高浆液屈服强度有积极的作用。     

地铁盾构隧道管片接头刚度影响因素研究

在对我国地铁单线区间盾构隧道衬砌结构及内力统计分析的基础上,引入面-面接触单元和衬垫单元,采用三维有限元手段对盾构隧道管片纵向接头在不同轴力、弯矩、偏心矩、螺栓预紧力、管片尺寸、衬垫厚度和螺栓位置下的接缝端面转角和接头抗弯刚度进行了深入研究,通过-θM关系曲线和三维图形曲线分别揭示和探讨了不同影响因素单独和共同作用下的接缝转角和接头抗弯刚度变化规律。     

硬岩地层大直径泥水盾构隧道管片上浮偏移控制技术

针对大直径泥水盾构在硬岩地层掘进中管片易上浮和偏移(曲线段)的问题,结合前人研究成果,对地下水量、同步注浆填充效果及管片位移变化趋势等进行了分析,认为引起管片上浮偏移的主要原因是泥浆后窜稀释同步注浆浆液,使管片处于“游离”浮动状态,在曲线段盾构调向过程中产生的侧向力会使管片左右偏移。研究制定了向盾壳外注入止水材料封堵建筑空隙的措施,通过对比盾尾油脂、克泥效浆液、快凝泥浆(盾壳泥)注入试验,以及对掘进过程中同步注浆压力的持续监控、管片开孔检查注浆质量、持续测量管片姿态变化,验证了该措施控制管片上浮偏移的有效性,且注盾壳泥更加经济、可靠。     

岩溶隧道风险影响因素及评估

研究目的:岩溶隧道突发性、灾难性的地质灾害近年来接连不断,不仅国家财产损失、工期延误、环境破坏,还造成重大的人身伤亡事故。究其原因,是对岩溶隧道的风险认识不足,采取措施不力。本文意通过对陆地越岭岩溶隧道风险因素的研究,评估其风险程度,划分地质风险等级,为隧道施工方案的确定奠定扎实的基础。研究结论:通过岩溶隧道风险成因的分析,找出内在因素、外在条件以及工程技术条件对隧道风险的影响程度,删除某些重叠因素。通过研究认识到促使岩溶和岩溶水发育的地层岩性和地质构造是岩溶隧道风险的内在因素,占据风险的主导地位;外在条件及工程技术条件处于辅助地位。据此制订了评分的基本标准和方法,采用计分方式,划分隧道风险等级。同时指出,只要内在因素存在,岩溶隧道就具有高风险的可能。高度风险—极高风险岩溶隧道宜规避。无法规避时,应改变传统观念,将岩溶隧道地质风险降低到可控的程度。     

盾构隧道管片设计的主要影响因素分析

分析影响管片设计的主要因素如管片形状尺寸、管片受力结构、管片设计细节等。结合某工程实例。对管片厚度、管片环的整体偏转、管片环分块与接头位置、管片环拼装方式等进行设计优化，得出一些有益的结论。     

曲线盾构施工期管片上浮机理及控制措施研究

针对依托工程曲线段盾构管片上浮问题,研究盾构隧道施工期管片上浮机理及主要影响因素;研发智能化实时管片错台监测系统,对盾构隧道施工期管片上浮开展连续监测,分析盾构隧道施工期管片上浮主要特征,并总结提出盾构隧道施工期管片上浮控制措施。研究结果表明：盾构隧道施工期管片错台沿隧道纵向主要表现为上凸形,管片在脱出盾尾时发生显著变形,盾构隧道推进期间管片发生上浮变形,而管片拼装阶段上浮变形并不显著。     

浅覆大直径越江盾构隧道施工阶段管片上浮分析及控制措施研究

大直径越江跨海盾构隧道修建过程中,普遍会发生上浮现象,且往往伴随着管片破损、错台,直接影响隧道施工安全。本文依托长沙南湖路湘江隧道工程,结合现场施工情况和监测数据,对浅覆大直径盾构隧道施工阶段管片上浮原因进行了分析。基于监测结果,从改善上覆土特性、同步注浆优化、控制掘进参数、管片上浮处理等方面提出了有针对性的上浮控制措施,并在后续盾构掘进施工过程中得到了成功运用,有效控制了管片上浮的发生。     

岩溶隧道的环境地质问题

研究目的：目前我国岩溶长隧道的现行设计和施工仍遵循固有的“以排为主”的原则，由于岩溶地层的独有特征，不仅在施工及运营过程中隧道出现严重地质灾害，同时水资源、土地资源遭受破坏，生态环境、地质环境日趋恶化，直接影响隧道范围的可持续发展。本文意在修建岩溶长隧道时对其环境地质问题引起足够的重视，扭转岩溶地区长隧道设计和施工观念，使设计、施工更符合当前基本国策，坚持可持续发展战略。 研究方法：通过分析现行设计原则对水资源、土地资源的影响，论证了地质灾害形成和环境恶化与其的直接关系。 研究结论：提出在关键地段采用全封闭的设计方案。即在隧道地质灾害未出现之前，和超前地质探测结合，对前方地质复杂的突水涌泥地段进行预加固措施，以保汪铁路交通繁荣的同时，环境地质不会恶化。     

全断面泥岩地层盾构施工管片上浮控制研究

以成都地铁5号线为例,从泥岩地层特点、地下水和浆液对管片造成的浮力、盾构机掘进速度、盾构机姿态对管片的反向推力入手,对盾构施工中管片上浮的原因进行了较全面的分析和总结,同时提出了质量控制措施,对类似地层施工有一定的指导作用。     

盾构隧道管片结构设计研究

近年来,我国开始了大规模的公路过江隧道及城市地铁隧道的建设工作,由于盾构隧道对地层适应性强、施工便利、能最大限度地减少对城市其他设施的影响,所以得到广泛应用。介绍盾构隧道管片结构设计方法,包括结构形式、分块方案、拼装方式、连接形式、接缝设计、手孔设计等内容。     

瓦窑坡隧道岩溶地质超前预报

研究目的:瓦窑坡隧道地质条件非常复杂,处于构造剥蚀中低山区,地表溶蚀强烈,存在岩溶、冲沟浅埋段和破碎带等不良地质现象。为预防隧道塌方、突泥、突水等事故,迫切需要提高超前地质预报在岩溶隧道预报中的精度。研究结论:(1)本研究以地质法为基础,TGP206地质超前预报系统为主要手段,预报了溶洞类型、位置及规模;(2)地震反射法适用于预报长距离范围内的不良地质体的构造轮廓;(3)地质震达主要适用于短距离内的地质预报。     

下伏溶洞对穿越上砂下黏地层隧道管片受力的影响分析

以武汉地铁六号线Ⅱ标段前进村站—马鹦路站区间隧道为工程背景,针对其上砂下黏且溶洞发育地层,运用有限差分软件FLAC 3D 5.0建立三维数值分析模型,考虑流固耦合效应,研究下伏溶洞对穿越上砂下黏地层盾构隧道管片受力的影响。结果表明:溶洞的存在造成了应力重分布,改变了管片内力的分布;随着溶洞顶与基岩面的距离、溶洞直径和溶洞充填率的增大,管片最大内力出现的位置逐渐向拱底移动;溶洞直径增至12.0 m时,隧道左侧拱腰管片出现最大剪力,此时管片结构可能已经破坏;溶洞充填率增至1.0时,隧道管片剪力和弯矩大幅增长。     

海水侵蚀作用下盾构隧道管片劣化特征研究

研究目的:为揭示在海水荷载与离子侵蚀加持作用下盾构管片混凝土强度损失和钢筋锈胀的劣化特征演化规律,基于能量耗散理论和扩展有限元方法(XFEM)分析研究管片混凝土分别在无水土荷载和有水土荷载作用下,管片裂缝随服役时间的发育过程.研究结论:(1)侵蚀后的混凝土在海水压力作用下裂纹萌生、和塑性变形加剧,其峰值强度和弹性模量分...     

软土地层大直径盾构始发管片上浮风险控制研究

软土地层浅埋大直径盾构始发技术难度大,管片上浮风险突出,施工过程需严格控制以降低对软土地层的扰动。文章以珠海市横琴杧洲隧道为背景,针对软土地层浅埋大直径盾构隧道始发试掘进过程,探讨始发前地层加固和管片上浮等风险及控制措施;采用PLAXIS^3D有限元软件,建立软土地层大直径盾构始发试掘进数值模型,对比分析地层加固前后不同浆液未凝固区长度下的管片上浮量、地层变形及受扰动范围。结果表明：软土预加固处理、配置速凝浆液、控制盾构掘进速度等措施能有效控制盾构始发管片上浮风险;软基预加固处理对抑制管片上浮效果最好,能提高隧道与周围土体整体性,保证盾构在浅覆土始发试掘进过程有一定安全储备。     

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

研究目的:突水突泥是隧道施工过程中常遇的现象,给工程施工造成的危害性极大.马鹿箐隧道是宜万铁路八座一级风险隧道之一,地下暗河、岩溶、高压、富水、溶腔等不良地质广布,施工中多次遭遇特大型突泥突水.本文通过对该隧道突水突泥现象研究,分析各种岩溶隧道突水突泥影响因素,探讨隧道突涌水整治问题.研究结论:通过分析得出:(1)岩溶隧道突涌水与其穿越地层的岩溶空腔(溶腔、溶隙等)的静水储量大小密切相关,与溶腔内的水压高低有关,与地表及地下水系的连通性有关;(2)隧道穿越高压、富水、岩溶地层时,应重视超前地质预测预报工作,特别推荐超前水平钻孔和周边钻孔相结合的方法,探明开挖前方的工程地质、水文地质特征、溶腔的边界情况,提前采取可靠的工程措施,以达到“保证施工安全、确保结构稳定、保障安全运营”的目的.     

深厚软土地区盾构管片上浮特性数值分析

深厚软土地区盾构管片上浮是较为普遍的现象,对盾构过程和周围环境安全影响较大。结合福州某地铁盾构工程,考虑地层损失和软土扰动影响,建立了深厚软土地区盾构过程中管片上浮的数值模拟方法,并利用实测数据对该模型进行验证。利用已验证的数值模拟方法分析了同步等效注浆压力、注浆量、浆液压缩模量、土仓压力和隧道埋深等对盾构参数对管片上浮量和上浮规律的影响,并建立了管片上浮量的经验计算公式。研究表明数值模拟结果与实测值吻合度较高,能够较真实反映盾构管片的上浮特性;随着注浆压力、土仓压力、注浆量、浆液模量的增大,管片上浮量增大;随着埋深的增加,管片上浮量降低。     

深埋隧道岩溶突水灾害的地质条件研究

研究目的:明确岩溶山区深埋隧道施工突水灾害形成的地质条件,给隧道施工地质超前预报工作提供技术基础。研究方法:在现场调研的基础上,对宜万铁路岩溶地区的隧道工程进行了多方面的分析。研究结果:得出了深埋隧道施工过程中揭露的深部岩溶地质特征,岩溶洞穴、管道的形成与地层岩性、岩层构造、褶皱形态、岩层产状、断层特征等岩性构造因素的相关性,以及岩溶地貌和地下水条件与隧道突水灾害的关系。研究结论:岩溶突水地质灾害可能发生的工程位置与岩性分异界面、岩层接触界面、褶皱核部转折端、断层等地质因素有密切关系,这些部位是大型岩溶洞穴可能出现的位置,因此隧道线路上这些地质位置也是岩溶突水灾害形成的可能部位。在此基础上提出了岩溶山区隧道施工过程中岩溶灾害危险地段的判定原则。