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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

盾构法施工在北京地铁5号线的应用

介绍了北京地铁5号线盾构试验段的工程概况,以及所采用盾构机和隧道衬砌管片的主要设计参数,对盾构施工的关键技术进行了论述,包括盾构始发、端头土体加固、衬砌壁后注浆、加压开舱、刀具检查更换、沉降控制等。     

地铁隧道盾构施工对新装环管片受力的影响

通过分析新装环在其邻近环施工过程中钢筋的量测数据,得出覆土范围在8～10 m内的浅埋段新装管片在盾构施工过程中主筋和分布筋的应力变化规律和原因:邻近环推进时盾构反推力对管片受力影响不明显,主要影响来自于同步注浆,管片左右45°及135°处附近的位置在邻近环注浆过程中受力变化明显。     

地表堆卸载对浅覆土盾构隧道影响试验研究

地铁沿线开发利用过程中不可避免地造成紧邻地铁隧道的地表临时堆载,堆载清除后依然会对隧道结构造成不可恢复变形,影响地铁安全运营。现有的研究主要集中在堆载过程引起的盾构隧道变形,缺少堆载-卸载这一完整过程的研究。为探究地表堆-卸载引起的浅覆土隧道变形特性,以错缝无榫槽盾构隧道为原型,使用3D打印技术制作的盾构隧道模型开展砂土地层盾构隧道的浅覆土堆-卸载试验和常覆土堆载试验,分析浅覆土隧道堆-卸载过程受力及变形情况,并对比堆载过程浅覆土隧道与常覆土隧道受力及变形结果。实验结果表明：地表堆-卸载过程引起隧道管环变形由整体沉降和径向收敛2个部分组成。地表临时堆载引起隧道的部分变形是不可逆的,且浅覆土隧道的卸载回弹变形具有一定的滞后性,卸载后,隧道环的不可恢复位移偏移量：拱底>拱顶>拱腰。距离荷载中心越近,截面椭圆化越明显,且拱顶、拱底和拱腰是产生弯矩的峰值处。浅覆土隧道对地表荷载变化更敏感,在地表堆载下产生明显的沉降区,且隧道两端发生翘起现象;常覆土隧道差异沉降相对较小,沉降曲线较平滑。浅覆土隧道受到附加应力更大,但受影响范围要小于常覆土隧道。研究可为地表突发堆载中既有盾构隧道的保护...     

盾构小曲线半径下穿铁路沉降分析

对土压平衡盾构小曲线半径下穿京沪、京九等12股铁路进行了沉降监测及分析,结果表明:此类工程地表沉降规律特点是盾构到达前及管片脱出盾尾后沉降速率较大,后期沉降较小;采取铁路地基注浆、轨道扣轨、二次及后期径向注浆可以很好地控制地表沉降,保证后期沉降稳定;盾构推进过程中盾构推力较大、速度较大、扭矩较大、同步注浆量较小,均会加大地表沉降。     

复杂地质条件下盾构切削建筑物桩基群影响分析

结合广州地铁盾构隧道切削桩基下穿办公楼的工程实例,采用三维模型对复杂地质条件下盾构切桩前、切桩过程、下穿完成全过程办公楼沉降及变形响应进行有限元分析,并对比盾构下穿全过程现场实测数据.结果 表明:盾构切桩下穿办公楼过程沉降及变形在规范允许范围内,不会影响建筑物的正常使用;在盾构下穿过程后,建筑物会持续沉降约20天,沉降值较小.建议管片设计计算桩端荷载时考虑桩侧摩阻力受盾构影响的损失,以保证管片结构及建筑物的安全.     

盾构始发负环管片和反力架拆除时机的影响因素分析

采用FLAC3D软件,分别对北京地铁大兴线01标盾构始发工程和一般地铁盾构始发工程进行模拟,分析负环管片水平位移与拼装管片环数之间的关系,研究负环管片和反力架的拆除时机及其影响因素.结果表明:随着拼装管片环数的增加,负环管片水平位移的增加经历了初始增长、快速增长、缓慢增长和稳定4个阶段.在负环管片水平位移进入第4阶段时,负环管片和反力架不再承担盾构推力,此时是拆除负环管片和反力架的最佳时机;摩擦系数、隧道埋深和管片外径3个因素对负环管片水平位移的影响显著;随着摩擦系数、隧道埋深的增加,水平位移均逐渐减小,且影响程度逐渐减弱;随着管片外径的增加,水平位移逐渐减少,但影响程度逐渐增强.     

堆载诱发盾构隧道病害及结构安全分析

研究目的:上方堆载是诱发超浅埋地铁盾构隧道过大沉降、过大椭圆度和隧道出现开裂等病害的重要外部因素。本文详细介绍了某盾构隧道在两次堆卸载过程中发生的沉降和出现的隧道病害现象,通过开展隧道病害现状调查,结合隧道沉降和椭圆度监测数据分析,应用三维精细模型分析盾构隧道结构受力及其损伤情况,初步讨论该盾构隧道的结构安全状态。研究结论:(1)盾构隧道沉降规律、椭圆度大小和隧道病害分布规律与隧道上方的两次堆载高度、分布范围以及堆载时间存在显著的相关性;(2)对应于浅覆土3. 7 m部位堆土高达6 m的盾构隧道三维精细仿真分析结果表明,环向连接螺栓受力处于弹性阶段,纵向接缝张开量在预警值1 mm内,拱部和道床下方管片出现部分受拉裂缝,仿真结果与现场调查发现的隧道裂缝分布规律基本相吻合;(3)本研究成果可为类似工程控制隧道上方超载和判断盾构隧道结构安全提供参考,并可为后续即将进行的邻近深大基坑设计及施工控制提供基础资料。     

淤泥质土及粉细砂地层盾构施工地表沉降监测分析

淤泥质土和粉细砂为地铁隧道施工的主要不良地质土层。分析盾构掘进在该土层造成的地表沉降规律,这有利于采取合适的施工技术对策。以佛山地铁2号线花仙区间为实例,对淤泥质土及粉细砂地层盾构施工地表沉降监测数据进行了分析。结果表明:在淤泥质土层中,地表沉降主要发生在管片脱出盾尾和后期的固结沉降阶段;在粉细砂层中,地表沉降主要发生在盾构掘进和管片脱出盾尾阶段,且盾构施工对粉细砂层的影响大于对淤泥质土层的影响。     

盾构隧道近距离下穿大型污水管沉降计算与施工措施

介绍地铁盾构隧道始发后距离端头井约18m处,下方斜穿外径3.57m,壁厚285mm的大型混凝土污水管(污水管与盾构隧道竖向结构净间距约0.52m),然后向南穿越七里河.在进行有限元计算,并进行各工况沉降分析后,采取相关设计及施工措施,盾构施工得以安全通过,地面和污水管沉降量小;并采取相应的减振设计,减少地铁运营阶段对污...     

盾构施工中大角度割线始发技术

盾构始发是盾构施工中的重点与难点,特别是对于大角度曲线而言,这一问题则更加突出。结合兰州市轨道交通1号线文西区段的施工,对盾构施工中大角度割线始发技术进行研究,内容包括盾构始发关键技术控制、盾构始发姿态控制、盾构始发参数设置以及大角度割线始发时的注意事项等。其中盾构始发关键技术控制包括始发割线确定、始发托架安装、反力架安装、负环管片安装以及洞门凿除等内容;盾构始发姿态控制包括始发引导轨设置、负环段盾构机参数设置以及正环开始后盾构机姿态控制;盾构始发参数设置内容包括土压设置、注浆参数设置以及掘进参数设置;大角度割线始发时的注意事项则包括始发架、反力架的定位及加固、始发洞门的防水以及掘进控制等。研究内容对相同类型的隧道施工具有一定的指导作用。     

富水砂砾地层盾构下穿既有火车站施工技术

呼和浩特市轨道交通2号线盾构下穿呼和浩特火车站股道及站房,施工风险高,沉降控制难度大。为此,采取盾构穿越前对股道扣轨加固,对建筑物袖阀管注浆加固,盾构穿越时对洞内管片背后二次深孔加强注浆,并对土仓压力、出土量、同步注浆量及压力等参数进行控制等施工措施。监测数据结果表明,施工措施有效地保证了火车站的正常运营安全,股道及站房沉降控制效果良好。     

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。     

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。     

盾构隧道穿越上软下硬地层施工力学特性分析

上软下硬复合地层在盾构施工中常常造成盾构掘进姿态不佳及地表塌陷,严重时还可能导致管片局部出现破损。结合深圳地铁7号线穿越上软下硬地层的工程实例,采用数值模拟方法研究盾构隧道穿越上软下硬地层段("由软入硬"与"由硬入软")的施工力学特性,对地表及管片拱顶沉降、管片应力的变化规律进行分析,研究结果表明:盾构在穿越上软下硬交界地层过程中,地表沉降出现显著增大(增量最大可达1 cm),拱顶不均匀沉降的现象较为严重;对较软侧地层进行适当加固,可以有效减小上软下硬地层交界处的地表及管片拱顶沉降,同时能够降低"由软入硬"段管片的应力水平。     

砂卵石地层盾构始发段下穿既有线施工技术

新建盾构隧道下穿既有地铁线路施工时会引发交汇段地表沉降叠加,对既有地铁线路运营安全产生威胁。本文以成都砂卵石地层新建地铁6号线盾构始发段下穿既有3号线施工为例,针对盾构在始发端头下穿施工时存在的建压困难、沉降控制难度大、施工安全风险高等难题,采用了始发延长钢环密封保压、中盾注浆盾构间隙、辅助注浆纠偏、自动化实时监测等技术措施及管理手段,顺利通过下穿既有地铁。