小半径曲线并大坡度盾构施工管片破损及上浮受力分析

以天津地铁三号线水上北路站～吴家窑站盾构区间施工为背景,在管片处于小半径曲线、大坡度盾构施工的情况下,对管片的受力分析,讨论了引起管片破损及管片上浮的原因,并提出了相应的技术控制措施。研究结果印证了在地质为淤泥质粉质粘土层的条件下,管片破损的主要原因是推进油缸的靴撑对管片产生的侧向分力;管片上浮的决定性因素为壁后注浆的静态上浮力和千斤顶的推力,以及在设计轴线的法线上产生的向上的分力。     

复合地层下泥水盾构管片上浮规律及影响因素分析

针对在盾构隧道施工中经常出现的管片上浮问题,以南昌轨道交通4号线泥水盾构过江隧道为工程依托,通过数理统计方法对泥水盾构穿越不同地层时管片上浮量进行归纳分析,探讨地层参数以及盾构掘进参数对管片上浮的影响规律.研究结果表明:在全断面砂层中掘进,管片上浮量小且上浮值变化稳定;而当进入上软下硬地层和泥质粉砂岩层,管片上浮量急剧...     

截污管道盾构下穿河底施工技术

以沈阳运河水系改造截污工程一标段盾构下穿河底软弱不良地层为背景,通过采取地层注浆加固和施作钢筋混凝土抗浮板等技术措施,优化渣土改良,合理设定土压、掘进速度等掘进参数,控制同步注浆、二次补浆,强化监控量测,成功解决了穿越时可能出现的冒浆、突泥涌水、隧道上浮等风险,沉降控制在设定值范围内,取得了较好的经济和社会效益。     

富水硬岩地层盾构管片上浮机理及控制对策

管片上浮引发的错台、开裂是盾构隧道施工过程中的典型问题.针对长沙地铁6号线朝芙区间管片上浮严重的地段,分析了富水硬岩地层中管片上浮的机理,并采用数值模拟的方法探究了浆液凝固时间、浆液早期弹性模量及地下水位对管片上浮的影响,结合施工过程提出控制管片上浮的对策.研究结果表明:浆液的凝固时间对管片上浮影响最大,通过调整浆液的...     

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因,通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计,获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间;将盾尾视为充满高压液体的密闭容器,盾构推进视为改变容器的边界条件,推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式;并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明:造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化,管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应;马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s,当盾尾间隙体积变量为1 × 10–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa,盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.      

兰州地铁下穿黄河段同步注浆参数控制研究

以兰州轨道交通1号线泥水盾构下穿砂卵石黄河地层为工程背景,对同步注浆施工过程中的浆液类型、注浆压力、注入率、注浆量以及注浆速率参数进行研究.通过统计与有限元方法分析,得到如下结论:对比三种同步注浆浆液的类型的优缺点,得到同步注浆的浆液为单液硬性浆,然后用有限元软件Plaxis对下穿黄河段注浆压力进行数值分析,计算了隧道中心线埋深分别为15 m、21 m、27 m情况下,注浆压力为0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa、1.0 MPa下盾构隧道中心线位移,确定盾构隧道穿越黄河段的注浆压力为0.4 MPa;分析现场盾构施工实际参数,得到注浆率控制在130%～180%,注浆量为4.3～6 m~3,注浆速率为0.07～0.17 m~3/min.     

粉质砂土层盾构隧道下穿既有运营铁路施工技术研究

随着城市轨道交通网络不断完善和发展,城市轨道交通与既有构筑物的近距离交叉工程不可避免.下穿施工不仅要保证既有铁路的安全运营,还要确保盾构施工安全.以北京地铁6号线下穿京承铁路为依托,针对粉质砂土层地质条件提出了既有铁路路基注浆+扣轨加固方案,并对盾构压力、出土量、姿态控制、同步注浆及二次注浆提出控制措施,从而成功穿越超...     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

砂卵石地层下伏膨胀岩土盾构隧道结构内力特征

成都地铁二号线区间盾构隧道局部穿过砂卵石下伏膨胀岩土地层,为获得下伏地层膨胀荷载对盾构隧道衬砌结构内力的影响规律,采用数值方法分析了下伏地层在不同范围发生局部膨胀时对衬砌结构外侧压力的影响.通过现场测试得到了盾尾注浆时和隧道贯通后衬砌结构荷载及内力的分布规律,并与不同膨胀荷载下结构内力的计算结果进行了比较.研究表明:膨胀圈厚度及范围对膨胀后压力增量的影响较小,膨胀力对压力增量的影响较大;局部膨胀荷载的存在将增大管片结构弯矩,对结构受力不利,负弯矩是下伏膨胀岩土地层盾构隧道结构设计的控制因素.计算砂卵石下伏膨胀岩土地层中盾构隧道结构内力时,应考虑膨胀荷载的影响,膨胀荷载可采用数值分析等手段确定.      

泥岩地层小曲线盾构机姿态纠偏及防止管片上浮控制技术

广西南宁地铁线路穿越多种复杂地质,泥岩作为该地区一种典型地质,盾构机在该地层中掘进,容易出现两种典型的问题:一是盾构机掘进方向姿态难以纠偏,二是隧道管片容易上浮.出现上述问题的要因是泥岩地质较密实且具有一定的强度和微膨胀性,不利于盾构机姿态纠偏,尤其是小曲线隧道;泥岩具有稳定性,盾构同步注浆浆液初凝前对管片造成上浮.通...     

Back-analysis of the response of shield tunneling by 3D finite element method

This paper presents a numerical back-analysis of the response of a shield tunnel during construction. An important issue in the construction of shallow tunnels, especially in soft ground conditions, is the surface settlement caused by shield tunneling. The tunnel test system with 10 m length, 7 m width and 6.7 m height, which was completed in China in 2009, is a research shield tunnel system. Using shield tunneling technique known as earth pressure balance (EPB) and slurry shield method, it could be excavated in a region consisting of original soft soils, such as silty clay, and different types of underlain soft soils. Based on the test results, the real-life tunnel response can be analyzed by back-analysis technique. The back-analysis technique is adapted to the three-dimensional finite element method (FEM). Parameter analyses are calibrated to study the behavior of the multi-scale diameter tunnel under various conditions. The suggested multi-scale model results show a well agreement between the prediction and the measurement.     

第三系粉质粘土地层隧道施工风险评估

第三系粉质粘土地层具有流变性,当隧道穿越此类土层时,因水文地质条件较为复杂,围岩条件较差,施工风险较高,因此对施工技术要求高。如何避免此类地质条件下隧道施工事故,以防造成重大损失和社会负面影响,是此类隧道施工关注的重点,因此对此类隧道在开工前进行全方面的风险评估显得十分迫切。结合具体工程,对第三系粉质粘土地层隧道区段运用模糊综合评价法进行了较为系统的工程风险评估,有效的防止和降低了施工风险,达到了安全、经济、高效的管理目标。     

盾构施工穿越PBA工法车站站台层的数值模拟研究

以北京地铁马连洼车站为工程背景,采用ANSYS软件模拟盾构穿越PBA工法车站的施工过程,通过数值计算结果分析,研究盾构施工隧道穿越PBA车站时地表沉降、车站结构应力变化规律,可得下列结论：盾构在扣拱后的导洞下部掘进时对地表的沉降影响很小;盾构隧道掘进对上部导洞初支结构内力影响非常小;站厅层施工对盾构施工隧道影响较小,后续施工对管片轴力的影响要大于对管片弯矩的影响.计算结果表明：在条件受限时,采用先隧后站的施工方法既可以缩短工期,同时也能保证结构的安全.     

地震作用下盾构隧道环缝单向振动防水性能试验

为研究盾构隧道管片接缝弹性密封垫在地震作用下的防水性能,以在高烈度地震区修建的大断面海底盾构隧道——苏埃通道工程为依托,根据隧道环缝防水指标,研制了可模拟地震作用下的管片环缝单向振动防水试验装置,通过不同环缝张开量下单向振动防水试验,与未考虑地震作用时对应的张开与错动工况下静态防水试验结果进行对比,得出了张开量增大对密封垫防水性能的影响,并提出了弹性密封垫振动防水与静态防水的对应指标. 结果表明:单向振动作用下弹性密封垫发生渗漏时,水呈喷射状而非缓慢流出,张开量的增大较错动量增大更易使弹性密封垫防水性能显著降低;随着环缝张开量的变化,单向振动耐水压值为0.2～1.4 MPa,静态耐水压值为0.1～1.1 MPa;单向振动作用下环缝弹性密封垫的防水性能约为静态时防水性能的45%～78%.      

地铁及国铁荷载共同作用下地基土动力响应分析

结合南京地铁二号线东延线盾构隧道下穿宁芜铁路工程,研究地铁及铁路荷载共同作用下地基土动力响应．利用车辆-轨道耦合模型,计算轮轨垂向力．利用有限单元法分析地铁线路中心线下地基土和国铁路基面弹性变形、加速度随时间的变化规律,以及地基土中动应力分布规律．分析结果表明,在同样的加载条件下,地铁左线和右线地基土弹性变形及加速度随时间变化规律相似,动应力响应较大的区域主要分布在铁路基床表层、拱腰附近和轨枕下方土层．     

上海某越江盾构隧道的地震响应分析

以上海某越江盾构隧道为例,采用二维动力有限元模拟的方法,分析了地震荷载作用下盾构隧道的动力响应,得到了在7度地震作用下,地表土体、隧道周围土体的动剪应力比、动孔压比以及水平方向的加速度.除此之外还得到地震荷载作用下隧道结构、轨道梁的动剪应力,得出了一些具有实际意义的结论,为以后的盾构隧道的设计和施工提供参考.     

黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的车致长期沉降

为了探明列车荷载对黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的长期影响,以无锡某地铁区段为研究对象,建立了轨道-隧道-地层系统的耦合2.5维数值模型,分析了运行列车诱发地铁隧道下覆黏土及粉土复合地层的动应力响应规律,进而结合循环荷载作用下黏土及粉土的不排水累积变形特征及孔压累积特征,采用分层总和法研究了列车振动荷载长期作用诱发该复合地层及其中地铁隧道的长期沉降量值及发展规律. 研究结果表明:1） 隧道下覆地基土的动偏应力沿深度方向呈先增大后减小的变化趋势,其最大值出现在隧道下覆约1.3 m深度处,可达2.80 kPa;2） 地铁列车运行导致复合地层中隧道结构的沉降主要发生在地铁列车前20万次运行期内,且隧道结构的沉降在此期间发展得较为迅速;3） 复合地层中隧道结构稳定后的车致沉降量值可达13.44 mm,其中由土体不排水累积塑性应变引起的沉降为11.40 mm,占比85%,由累积孔压消散引起的固结沉降为2.04 mm,占比15%;4） 隧道下覆黏土与粉土复合地层长期变形主要发生在隧道下方15 m范围内,该范围内的土体沉降对隧道结构长期沉降量值的贡献占比达90%.