大直径泥水盾构浅覆土掘进隧道稳定性分析

隧道上浮问题是盾构水域下浅覆土掘进时所面临的一个重要课题。本文针对某过江隧道江中浅埋段的工程地质条件,建立了隧道上浮计算模型,对江中浅埋段的隧道稳定性进行了数值模拟计算,研究分析了隧道承受上浮力后江底变形及隧道内力的变化情况,得出了一定的规律,以期为后期隧道施工提供参考。     

大直径泥水盾构复杂地层长距离掘进过程中的泥浆管路磨损研究

泥浆循环系统管路磨损会导致盾构非正常停机,进而影响施工进度并带来安全风险,是泥水盾构施工过程中必须重视的一个问题。结合南京地铁10号线盾构隧道工程实例,针对不同材质、流速、泥浆密度及泥浆中固体颗粒大小等因素对泥浆输送管道的磨损影响进行了研究,通过与实际检测数据对比分析,针对性地提出了减小管路磨损的技术措施,为泥浆循环系统合理化设计、提高施工效率和保证施工安全提供了参考和借鉴。     

繁华城区富水砂卵石地层大直径泥水盾构隧道施工关键技术

以北京铁路地下直径线双线大直径泥水盾构隧道施工为背景,针对施工中的重难点,总结分析该盾构隧道的选型、进洞加固、掘进参数控制、泥水处理、进仓换刀等关键技术,主要有以下结果：1)对掘进参数及刀盘刀具配置进行了优化改造研究,确定了合理的施工参数及刀具配置方式,有效地减少了刀盘刀具磨损,降低了施工对周边环境的影响程度,确保了施工安全。2)多种方法的综合运用,对施工过程进行多方面多角度的沉降监测,及时进行反馈,确保了施工安全。3)较好地解决了砂卵石地层中带压换刀技术的气密性难题,最大限度减小了对周边环境和居民正常生活的干扰;复打空心桩替代常规竖井带压进仓技术,克服了带压进仓动火作业的风险。4)采用大合金块的刀具设置,增强了切刀及周边刮刀的抗冲击性和耐磨性;滚刀作为先行刀有效地松动了地层,减少了刀具的非正常损坏,确保掘进工作顺利进行。     

砂卵石地层大直径泥水盾构刀具配置适应性分析

针对北京地下直径线工程开展刀具配置适应性分析,通过对大直径泥水盾构在砂卵石地层中掘进施工现状进行总结及对掘进刀具的磨损量进行测量、分析,提出适应砂卵石地层大直径泥水盾构的刀盘刀具配置方式及合理的换刀距离,为后续施工及类似工程提供一定的参考和借鉴。     

大直径泥水盾构隧道施工洞内运输方式的研究

结合南京地铁10号线大直径泥水盾构修建工程,阐述了目前隧道施工洞内常用的有轨和无轨两种主要运输方式。从运输效率、灵活性和经济性等三个方面分析了有轨运输和无轨运输各自的优缺点,通过对比证明：南京地铁10号线为单洞双线隧道,运输的空间极为有限,选择无轨洞内运输方式更高效、更经济。     

水压作用下超大直径泥水盾构掌子面主动破坏模式研究

随着中国跨海隧道技术的不断发展,超大直径泥水盾构的应用范围越来越广。该文以广东珠海马骝洲交通隧道工程为研究背景,采用有限差分软件FLAC^3D对中粗砂和淤泥地层条件下超大直径泥水盾构掌子面破坏过程进行模拟,得到无水条件和水压条件下掌子面主动破坏模式及极限泥水支护压力变化规律,并将数值计算结果与楔形体极限平衡理论结果进行对比。研究表明:水压作用提高了泥水盾构掌子面极限支护压力,但对掌子面破坏形态影响较小;掌子面破坏形态受泥水重度影响较大,具体表现为掌子面上部变形较大,下部变形较小;数值计算与理论计算结果对比表明:盾构掘进为中粗砂地层时,楔形体极限平衡理论得到的结果偏不安全。     

软土大直径泥水盾构隧道施工期上浮的控制措施

大直径盾构公路隧道在近工作井区段覆土较浅,施工期易产生上浮现象。借助以往软土地区泥水盾构隧道的设计经验,通过分析影响隧道上浮的物理环境和工艺操作,得到可能产生隧道上浮力的主要因素为地下水、同步注浆浆液、盾构姿态调整、地基回弹、泥浆后窜;间接影响隧道上浮趋势的主要因素有覆土厚度、地下水位、结构尺寸和材料重度、上覆土压缩特性、掘进速度和管片接头刚度。隧道抗浮的主要措施有增加上覆土临时压重、优化盾构施工参数与姿态控制、打设门式抗浮结构、改善注浆工艺及浆液性能、二次注浆、加强管片纵向连接等。     

汕头海湾隧道复合地层超大直径泥水盾构掘进参数预测研究

为研究复合地层超大直径泥水盾构掘进参数之间的复杂关系,以汕头海湾隧道工程为背景,选取700环掘进数据,通过优选函数类别和网络结构,建立基于BP神经网络的复合地层超大直径泥水盾构掘进参数预测模型,定量预测刀盘转矩、刀盘能耗和平均泥水压力。研究表明： 1）复合地层盾构贯入度和掘进速度、贯入度和刀盘转速、刀盘电流和刀盘转速的皮氏积矩相关系数绝对值均在0.75以上,具有良好的线性相关性,其他掘进参数之间相关性较不明确; 2）复合地层盾构刀盘转矩和刀盘能耗预测值与实际值的算术平均误差在5%左右,平均泥水压力预测值与实际值的算术平均误差为1.31%,预测精度较高,满足盾构施工要求; 3）基于BP神经网络预测模型,软土地层各掘进参数预测效果得到进一步提升; 4）根据BP神经网络预测模型输入参数定量预测其他掘进参数,操作简单,预测效果良好,能够为盾构主司机提供参考,同时提高施工效率,为实现智能掘进打下基础。     

海底超大直径盾构隧道造价分析研究

为填补海底超大直径盾构隧道造价研究的空白,为相关企业的造价管理提供理论支撑,对珠海横琴马骝洲隧道的盾构造价进行分析研究。通过对现场盾构工艺的实际工、料、机消耗量的测定,研究海域条件如基岩凸起、海水腐蚀、复杂地层、潮汐影响和大风环境等因素对盾构隧道造价的影响,分析盾构安拆、盾构掘进、同步注浆和管片拼装等工艺的工、料、机消耗量,形成海底超大直径盾构隧道成套企业定额,可为企业的概算、结算精细化管理提供可靠支撑,为国家出台相关盾构隧道施工定额、提高生产效益提供依据,填补国内海底超大直径盾构企业定额的空白,推进社会生产力的发展。     

海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计与优化

为解决海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计中面临的刀间距布置、刀盘结构分析、刀盘功能优化等难题,基于某海湾隧道工程地质、水文特点,对盾构穿越海域段全断面软土层、孤石侵入的软土地层、基岩突起地层等工况开展分析。首先,开展室内不同刀间距破岩实验确定中心区域间距并提出刀盘刀具的总体布置方案;其次,采用数值计算对刀盘结构进行静力学和模态分析,结构的最大应力为190 MPa,最大变形为6.2 mm,前6阶频率为26.6~42.9 Hz,固有频率避开了工作频率;最后,考虑工程特点进行集中控制分布式冲刷系统、刀具运行状态监测及耐磨保护措施的刀盘功能优化。工程应用表明,刀盘结构强度、刚度满足要求,刀间距设计合理,刀盘优化措施提升了盾构在淤泥及海底软硬不均地层的适应性,可为类似海底复杂地层盾构选型及设计提供一定的参考。     

我国最大直径水下盾构隧道——深圳妈湾跨海通道盾构成功始发

正2021年7月15日上午,由深圳市交通公用设施建设中心、中国中铁南方、中铁隧道局承建的我国最大直径水下盾构隧道——深圳妈湾跨海通道工程妈湾号盾构从大铲湾段抛填海区域成功始发,标志着工程正式进入盾构施工阶段。妈湾跨海通道工程起于前海妈湾港区的妈湾大道与月亮湾大道交叉处,止于宝安大铲湾片区沿江高速大铲湾收费站及金湾大道与西乡大道交叉处,线路全长8.05 km,分为地面道路和地下道路2部分。地下道路规划等级为城市快速路,双向6车道,设计时速80 km;地面道路规划等级为城市主干路,双向6车道,设计时速40 km。     

妈湾跨海盾构隧道人员疏散模式研究

为研究水下隧道人员疏散模式,以妈湾跨海盾构段隧道为工程依托,采用pathfinder数值模拟方法,建立人员疏散路径选择理论模型,研究“楼梯”、“滑梯”、“横通道+楼梯”3种疏散模式下间距对人员疏散的影响,并对安全范围进行分析。结果表明：　1）妈湾跨海盾构隧道楼梯疏散模式的最佳间距为80 m,滑梯疏散模式的最佳间距为60 m;　2）在相同条件下,滑梯疏散效果优于楼梯,当间距为60~70 m时,建议使用滑梯进行疏散;　3）楼梯间距为60~80 m时,人行横通道间距可以适当加大,当楼梯间距为80~90 m时,人行横通道间距不宜过大;　4）当隧道发生火灾时,应优先开启上下游范围的排烟口,其次考虑只开启下游排烟口。     

富水软弱地层浅埋大直径泥水盾构施工技术

结合新建广深港铁路客运专线狮子洋隧道工程出口段的盾构施工,介绍富水软弱地层浅埋大直径泥水盾构掘进参数选择与优化、控制措施、施工过程及重难点、常见问题及处理措施。     

复杂地层长距离叠落大盾构隧道设计分析

以珠海兴业快线工程为依托,从抗浮、变形影响等方面对叠落隧道的竖向净距进行分析。结果表明:当竖向净距控制为0.5D(D为下部隧道的直径)时,上部隧道开挖对下部隧道的影响较小。根据有限元分析,上部隧道开挖时,土体卸载,对下部隧道管片受力有利。但这是一个动态的应力重分布问题,具有不确定性。     

大直径泥水盾构施工对软土地层的沉降影响研究

依托江苏江阴澄江西路过江隧道工程,对大直径泥水盾构施工对软土地层的扰动影响进行研究。主要研究方法及结论如下： 1）对盾构掘进中地表纵向沉降规律进行探讨,在前人研究的基础上对引起土体扰动的4个阶段进行验证,得出软土地层施工中不同阶段对土体扰动程度的比例。2）使用ABAQUS有限元软件,建立三维有限元模型,在数值计算中考虑土体非线性变形。通过数值模拟可知,横、纵、竖向位移趋势符合工程实况,最大沉降量与实测数据比较接近;增大上部土层的E,c,φ值可以有效地减小软土地层的沉降量,降低盾构施工对土体的扰动影响。从而论证了通过对土体表层注浆加固可以达到减小沉降,降低土体扰动的目的。     

复合地层大直径泥水盾构滚齿刀常压更换技术研究

泥水盾构在掘进过程中,由于受到环境条件有限、地质条件差、水土压力高、地层复杂多变等多种因素的影响,如何安全高效地更换滚刀和齿刀一直是盾构施工所面临的工程难题。本文提出一种高水土压力条件下滚刀、齿刀常压更换技术,介绍该技术的工作原理和作业要点,并以武汉地铁8号线越江隧道工程为例,针对越江隧道江中段的上软下岩复合地层以及工程所面临的特有工程难点,详细阐述滚刀、齿刀常压更换技术的具体操作步骤及其技术优势。通过采用该技术,有效提高了换刀效率,降低了安全风险,确保了施工的顺利进行。     

扬州瘦西湖隧道全黏土地层泥水盾构施工开挖面稳定性研究

扬州瘦西湖隧道地处全黏土地层,在该类地层中使用泥水盾构施工的案例较少,全黏土地层在盾构施工下的土体力学性质与变形规律尚未得到充分研究。为了解决全黏土地层在盾构施工下开挖面稳定性与各项盾构参数之间的关系问题,采用室内试验与计算模拟相结合的方法对瘦西湖隧道泥水盾构施工停机状态下的开挖面稳定性进行研究分析。研究结果表明:1)盾构停机时,随着停机时间的增长,泥水不断浸入开挖面前方土体,开挖面附近土体应力表现出一定的拱效应,导致开挖面稳定性不断降低;2)在泥水浸润时间相同的条件下,随膨胀土膨胀力取值的增高,开挖面极限支护压力呈现增长趋势;3)根据开挖面失稳原因,提出了开挖面稳定性控制措施,并通过模型计算进行验证。     

大直径泥水盾构复合地层进仓技术比较与应用

通过对目前广深港铁路狮子洋隧道正在施工的２台大直径气垫式泥水加压盾构在高压、富水及复合地层中掘进施工的研究,总结出盾构在不同性状条件的复合地层中可采用带压进仓、敞开式开仓、地层加固开仓、低压限排进仓等进仓技术,详细介绍各种进仓技术方法的选择和适应范围及复合地层中各种进仓技术施工要点,可为类似工程的施工提供一定的借鉴。     

大直径盾构隧道穿越粉细砂地层注浆加固预处理研究

该文以长沙市南湖路大型江底泥水平衡盾构隧道为工程背景,针对该隧道河西漫滩粉细砂地层特征,分析大直径盾构隧道穿越粉细砂地层的工程风险,提出了粉细砂地层预加固方案,对比分析盾构在加固与未加固两种地层中施工时的地表沉降数据及盾构掘进参数。分析结果表明:经高压旋喷桩加固后的粉细砂地层,其土质得到显著改良,土体稳定性明显优于未加固地层;盾构掘进能耗明显降低,掘进效率大幅提升。     

软弱富水地层大直径泥水盾构管片上浮与错台分析

结合目前正在施工的一条大直径泥水盾构隧道,针对施工中出现的管片上浮和管片环与环之间规律性的错台问题,深入研究和分析其根源,并通过采取多种措施和设计优化,及时找到解决问题的关键技术,消除了因管片上浮造成较大错台的技术难题;并对盾构隧道的管片环间抗剪方式、传力衬垫设计意义及止水条硬度等方面提出相关的意见和建议,对今后盾构隧道的施工和管片设计等方面都能提供积极的借鉴。