深厚砂卵石地层超深竖井施工降水模型试验研究

富水砂卵石地层中基坑降水始终是工程界较大的难题,文章针对兰州强透水深厚砂卵石地层超深竖井降水进行了理论计算和模型试验研究,研制了一套有效的模型试验系统,配置了砂卵石土体相似材料,并重点研究了基底注浆加固对基坑降水的影响.研究结果表明:(1)黄河对基坑降水有重要的影响,靠近黄河一侧降水漏斗曲线陡直,远离黄河一侧降水漏斗曲...     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

富水砂卵石地层洞内深孔定点填充注浆加固技术浅析

成都地铁富水砂卵石地层中土压平衡盾构施工已经证明是可行的,但盾构施工隧道上方的滞后沉降时有发生,直接影响到地铁上方管线、建筑物和人的安全,严重的会造成等级事故。根据成都富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降机理分析,提出的洞内深孔定点填充注浆加固技术,能够有效降低滞后沉降的风险,对类似地层盾构施工有一定的指导作用。     

富水砂卵石地层中盾构隧道交叉重叠换边施工关键技术

在富水砂卵石地层中,盾构隧道交叉重叠换边施工尚属首次,为解决盾构掘进通过后地表不发生较大沉降、不对道路及管线造成破坏,在工程实施过程中采取了盾构掘进控制、地表注浆加固、洞内顶管注浆加固及施工监测指导施工的信息化施工技术,实践证明是比较成功的.     

砂卵石地层浅埋暗挖法快速施工技术

北京地铁四号线三期区间隧道穿越砂卵石地层,存在围岩易塌落、隧道底部起鼓和涌砂、顶板上方土体沉降,影响道路和桥梁安全等施工风险,并且不易钻孔注浆,工效较低。针对以上问题,改进了小导管设计参数和注浆参数,提出了砂卵石地层浅埋暗挖法"早封面、管细短、少扰动、快凝固、固拱脚、中拉槽"施工原则,施工效果较好,月进度达60~70 m。文章介绍了砂卵石地层台阶法施工工艺,提出了下台阶反核心土开挖,以及小导管注浆和锁脚锚管施工要点。     

软土地区“群坑”流固耦合分析

文章针对现有研究缺乏考虑多个深基坑的流固耦合作用的现实情况,以深圳地铁5号线前海湾站为背景,对软土地层下的"群坑"进行了流固耦合数值模拟研究。分析结果表明:(1)潜水水位越高"群坑"变形越大,且地表沉降最大值和坑底隆起最大值都与潜水水位呈指数关系,围护桩最大水平位移与潜水水位呈线性关系;(2)已有车站的存在对新建基坑靠近车站一侧的土体有"加固"的作用,会减小基坑靠近车站一侧土体的变形,但是会增大另一侧土体的变形;(3)考虑"群坑"流固耦合作用的数值分析更符合实际。     

砂卵石层盾构施工地层损失原因分析与施工对策

目前成都地区盾构施工穿越砂卵石地层诱发的滞后地表塌陷问题成为关注焦点,而导致地表滞后塌陷现象的根本原因是地层损失和土拱效应,因此研究导致盾构施工地层损失的原因意义重大。文章结合成都地铁1、2号线砂卵石地层盾构施工实际情况,总结出了在砂卵石地层中盾构施工引起地层损失的主要影响因素(地层特性、施工掘进参数和施工辅助措施);并针对不同地层损失,提出了相应的施工对策。     

盾构隧道施工对强透水砂卵石地层扰动规律研究

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况,揭示了强透水砂卵石地层力学特性及失稳机理,同时根据现场监控量测数据,深入分析了强透水砂卵石地层受盾构施工荷载扰动后的地层沉降规律,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:下穿黄河段典型断面地表横向沉降值分布呈现明显的离散性,与Peck经验公式预测模型拟合度较低;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高盾构推力设定值,严格控制盾构掘进姿态和切口泥水压力波动范围,可有效控制地表沉降变形。     

富水砂层浅埋地铁隧道深孔注浆扰动机理研究

针对青岛地铁隧道穿越富水砂层施工过程中存在的涌砂、涌水等不稳定性问题所采取的深孔注浆加固措施,文章结合地铁3号线某区间富水砂层隧道工程实例,通过FLAC3D数值计算与现场实测手段进行了富水砂层地区地铁隧道施工中深孔注浆加固扰动机理研究。研究结果表明:(1)注浆深度和注浆压力对地层扰动变形影响显著,应综合考虑、合理选取,青岛富水砂层地区宜采用1.4~1.5 MPa的注浆压力;(2)地表持续隆起时,双线隧道上方的地表地层呈现M状隆起,隧道中线部位注浆压力对地层扰动影响明显,隆起最大位于拱顶部位;(3)地表在注浆初期迅速隆起,掌子面开挖至监测断面前-3D范围内时地表开始快速沉降,-2D范围内沉降放缓,开挖通过监测断面后至1D范围内地表较快沉降,然后逐渐趋于稳定;(4)注浆施工对建筑物的影响程度要小于单纯的地表抬升,上方建筑物随地层的M状变形出现正曲率变形,损害建筑物结构时,建筑物墙体一般会形成倒八字裂缝;(5)隧道内拱顶沉降和净空收敛均在下穿监测断面时变形较快,当开挖至距监测断面2D范围后,变形趋势逐渐减小,至3D范围后逐渐趋于稳定。     

深埋富水黄土隧道地表深孔袖阀管注浆加固机理及效果分析

黄土具有“强度低、变形量大、自承能力小、工程性质差”的特点，且对水特别敏感，一旦遇水，强度明显降低，工程性质急剧恶化。因此，富水黄土隧道的施工难度极大、安全风险极高。银川至西安高铁上阁村隧道穿越富水黄土地层，埋深102 m。施工中，通过降水试验无法取得明显的降水效果，同时隧道围岩变形大、进度缓慢。鉴于此，开展了地表深孔刚性袖阀管注浆试验研究。研究结果表明：（1）地表深孔袖阀管注浆可以有效加固地层，提高其自稳能力。加固机理主要表现为浆液对竖向原生节理的填充阻水作用、浆液结石体的空间骨架作用；（2）注浆后隧道拱顶累计沉降量明显减小，变形速率降低，仰拱闭合时间提前，隧道开挖进度可达到60～80 m/月。与未注浆工况相比，施工进度提高了3倍以上；（3）通过注浆，隧道基底黄土地层承载能力可提高3倍以上，从而可保证高铁隧道的长期运营安全。     

大直径双模盾构浅覆土无障碍始发变形控制研究

为探究浅埋环境下大直径双模盾构无障碍始发过程中的变形控制策略，依托新建成蒲铁路紫瑞隧道盾构掘进区间工程，利用FLAC 3D软件建立可视化数值模型，并结合现场监测数据和施工参数，对双模盾构无障碍始发全过程进行模拟，研究刀盘切削洞门围护桩时所施加刀盘推力的数值特征对于桩后土体位移的影响；通过对比不同加固范围的位移控制效果，验证传统加固理论及其改进方法在无障碍始发下的应用可行性。结果表明：（1）刀盘推力的数值特征对于桩后土体位移的影响存在地层差异性，黏性地层下的影响效果要显著于圆砾、砂卵石这类非黏性地层；（2）不论何种地层，刀盘推力梯度对于桩后土体位移的影响效果均要显著于推力数值大小；（3）传统加固理论及其改进方法在无障碍始发下仍可应用，其中横向加固宽度的理论计算值偏于保守，纵向加固长度则基本满足土体稳定性要求；（4）始发段盾构模式转换位置的选择对于后续施工引起的地表竖向位移有着显著影响，建议选在加固区域内或靠近加固区边界处。     

水下隧道复合式衬砌水压特征研究

水下隧道无论在施工期还是运营期,时刻都处于有无限水源补给且水头恒定的水体下,因此水压是水下隧道衬砌结构设计的主要荷载之一。文章通过理论分析、模型试验和对厦门海底隧道现场实测数据的分析,研究了水下隧道复合式衬砌的水压特征。研究表明:(1)仅在考虑隧道排水时,注浆圈才能发挥减小对衬砌水压的作用。随注浆厚度增加,衬砌水压减少,且注浆效果越好,衬砌水压降低越明显,而相应注浆圈分担的水压也就越高,但是注浆圈厚度的无限增大对减少衬砌水压作用甚微,合理的注浆厚度在3~8 m范围内;(2)随着初期支护抗渗性的加强,衬砌水压明显增加。设计时必须考虑初期支护承受一定的水压。初期支护水压主要取决于注浆层与初期支护渗透系数的比值;(3)不论注浆水平如何,不论初期支护、二次衬砌渗透系数如何,二次衬砌水压折减系数的大小关键取决于进入初期支护的水量能被多大程度地排出,即取决于隧道排水量与进入初期支护水量的比值。在确定二次衬砌水压时,还应考虑初始渗流场的影响。研究可为水下隧道和高水压山岭隧道的结构设计提供参考。     

砂卵石地层中大断面泥水盾构泥膜形态研究

文章以南京地铁十号线越长江隧道为研究对象,采用离散元数值模拟与室内模型试验相结合的方法研究了砂卵石地层条件下,大断面泥水盾构隧道施工过程中泥膜生成—破坏—再生成的动态过程以及泥浆渗透范围,探讨了不同泥水压力条件下盾构施工对周围环境的影响。研究表明,采用的离散元方法能较好地重现泥水盾构施工过程中泥膜的动态变化过程;在泥水盾构施工中,泥水压力的选取对控制地层变形与掌子面稳定性具有十分重要的作用;针对砂卵石地层条件采用试验配置的泥浆,在泥水盾构开挖过程中可以形成渗透性泥膜,试验中泥膜最后形成的外曲线为椭圆的纯圆锥体,锥体最大旋转半径约为0.3D,泥膜最大渗透距离在盾构前方0.4~0.5D处,泥膜范围随着盾构掘进而向前推进。     

富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究

对于砂卵石地层盾构施工,由于土体内摩擦角大、流动性差、渗透系数大,导致进入压力舱的土体很难形成“塑性流动状态”,给施工带来困难,因此必须对渣土进行改良;本文基于砂卵石土物理力学指标分析进行渣土改良剂比选,最终确定使用泡沫作为渣土改良剂;试验得出泡沫剂的最佳配比为3％;下,改良后的渣土内摩擦角由42．56°降低到38．24°;渗透试验表明最佳配比下,改良后的渣土渗透系数由2．315×10^-2cm／s提高到5．328×10^-5cm／s;通过试验数据得出,经过现场盾构试掘进验证了泡沫剂改良砂卵石土层具有良好的效果。     

百丈隧道穿越流塑状富水破碎带施工措施及其安全性评价

百丈隧道左洞ZK152+433~ZK152+463段穿越流塑状富水破碎带施工时反复出现变形侵限、塌方等情况,给工程施工带来前所未有的挑战。文章详细阐述了施工过程中采取的各种处治措施,总结了不同处治方案和效果,并采用数值分析方法对隧道结构安全性进行了分析。结果表明:(1)对于流塑状富水破碎带,加密超前支护是防止开挖时围岩出现较大变形或者坍塌的最有效措施。百丈隧道流塑状富水破碎带最终采用了每榀钢架(钢架间距50 cm)都打设一环3.5 m长?51自进式锚杆的超前支护方式,即每个断面都有7层超前支护,最终有效控制了开挖后围岩变形,避免衬砌侵限与塌方;(2)对于流塑状富水破碎带,加固围岩尤其是边墙与基底处围岩非常重要,可有效减少开挖过程中衬砌的整体式下沉。采用抛石挤淤+注浆的方式进行边墙与基底围岩加固,其效果比采用单纯注浆方式好得多;(3)对于外部荷载较明确的隧道,采用计算分析结合工程经验的方式确定衬砌支护参数,既能保证隧道结构安全,又使其经济合理;(4)在双车道隧道施工中,采用三台阶法施工,应尽量缩短台阶长度,使初期支护及时封闭成环,从而可以较好地控制围岩变形。     

洞内轻型井点降水在北京地铁施工防排水中的应用与研究

本文以北京地铁天安门东站至王府井区间隧道洞内轻型井点降水为研究对象，通过现场试验及数理分析，着重研究了降水对地表下沉的影响，降水对隧道结构防水的影响，以及Ｑ－ｔ，Ｓ－ｔ曲线的关系等。提出了：１．开始抽水后不久，水位下降是逐渐增大的，而流量逐渐变小，最后趋于稳定。试验进行正常时，水位与流量两条曲线互相平行，表现为拐点型曲线，２．降水引起地表沉降，沉降值的大小与地层参数的选择关系很大，正确选择地层参数     

饱和Q2黄土地层引水隧洞衬砌外水压力折减系数研究

外水压力折减系数取值对水工隧洞衬砌结构的设计影响较大。以某引水隧洞穿越Q₂黄土地层工程为背景，通过室内试验和原位抽水试验，研究了原状及重塑Q₂黄土的饱和渗透特性；并通过模型试验和FLAC 3D程序的流-固耦合分析原理，对比研究了不同地层条件、限量排放率、隧道尺寸、地下水位高度、地层注浆圈厚度等5种因素下，衬砌上的外水压力折减系数变化规律。结果表明：隧洞限量排放率和注浆加固圈厚度的增大会明显降低衬砌外水压力折减系数；地层渗透系数的增大，会引起外水压力折减系数呈对数函数增大趋势；随着隧洞等效半径的增大，外水压力折减系数先减小后增大，而地下水位高度对外水压力折减系数影响可忽略不计。对本工程而言，外水压力折减系数建议取值为0.57～0.71。     

卵石地层地铁隧道近接施工位移特征研究

以北京地铁9号线某区间隧道近接既有铁路桥梁施工为背景,文章基于Hardening-soiJ本构模型采用三维数值计算与现场实测结果相对比的方式,研究卵石地层地铁隧道近接既有铁路桥施工的位移特征。研究得出的结论为:(1)卵石地层岩体较为松散,胶结性较差,围岩稳定性较低,可引入Hardening-soil模型模拟其应力-应变关系;(2)区间隧道开挖引发的竖向位移主要集中在隧道拱顶部位,并随着向地层深部的发展逐渐衰减;(3)地铁区间隧道施工引发的地表沉降可认为是两条单洞隧道地表沉降曲线的叠加,现场实测与数值计算得出的规律一致;(4)既有铁路桥结构最大位移值小于《铁路线路修理规则》的容许位移,现有开挖方式和支护参数满足既有结构安全运营条件;(5)地铁区间隧道开挖引发的地层、既有桥梁结构水平位移整体较小;(6)区间隧道开挖引起的土体扰动主要集中在隧道洞周5.4 m范围内。     

软土基坑开挖周围土体变形的离心模型研究

本文介绍了用土工离心模型试验模拟基坑开挖施工过程，并研究不同的施工参数及加固方式对软土基坑开挖周边土体沉降的影响，通过试验和现场实测数据的比较及试验各模型间的比较分析，得到了一些对于指导施工有益的结论。     

考虑生态环境效应的止水帷幕设计方法初探

当隧道旁穿大型水体工程时,常将隧道与水体之间的止水帷幕设计为具有一定开口的结构型式,止水帷幕开口的大小直接关系到其止水能力以及对周边地下水环境的影响程度。文章依托实际工程,采用数值模拟的方法,探讨了止水帷幕开口大小(埋深和密度)对降水效果及水位回升时间的影响。结果表明:(1)止水帷幕的开口大小对水位降深的影响可分为无影响区、渐变区和突变区三个区域;对水位恢复的影响可分为渐变区和突变区;(2)止水帷幕埋深越大,降水效果越好,但回水时间越长;悬挂部分帷幕布置密度越大,降水效果越差,回水时间越短。综合降水效果、回水时间、施工成本等因素,止水帷幕设计参数的选取应落在渐变区内;(3)结合依托工程水文地质条件,给出了该工程止水帷幕设计参数值,即埋深应在14~20 m内,布置密度在0~0.8内,并通过工程应用验证了其有效性。