TBM隧道管片-豆砾石组合支护特性研究

在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。     

大埋深盾构隧道结构受力现场实测分析

以广佛环线东环隧道大源站—太和站工程项目为依托，通过开展大埋深盾构隧道结构内力现场测试，探究实际施工不同阶段管片内力的变化规律，并结合数值模拟对管片内力现场实测值与模拟值进行误差对比研究，分析施工因素对管片内力的主要影响位置及原因。结果表明：盾构施工过程中管片内力最大值出现在脱环后4～8环时的壁后填充阶段，最小值为拼装完成阶段，在盾尾脱环12环之后管片受力基本达到稳定阶段；管片内力实测值皆较大于模拟值，二者弯矩分布规律相似，轴力分布有一定差异，豆砾石充填可使实际轴力沿环向分布更均匀；实测值与模拟值最大相对误差约为40%，出现在拱顶及拱底区域，拱腰处相对误差较小；大埋深盾构隧道掘进时，壁后填充及稳定阶段管片内力的主要影响因素为豆砾石充填及围岩蠕变等。     

富水软弱地层盾尾单双液多序注浆及效果研究

在富水易坍塌的软弱地层中,盾尾注浆施工存在一定的技术难度。文章针对该技术难题,从浆液配比及施工工艺改进两个方面进行了深入研究,分析了水泥、膨润土、粉煤灰及水玻璃4种常用注浆材料的7种浆液配比性能和适用性,提出了富水软弱砂层中的单双液壁后多序注浆工艺。该注浆工艺既控制了双液的快速凝结又保证了有效充填,是一套适用于富水易坍塌地层、有利于地面沉降控制的盾尾注浆技术。     

在建盾构隧道突发管片破损病害成因分析及治理措施研究北大核心CSCD

盾构法广泛应用于我国城市轨道交通隧道的建设中,盾构管片的病害问题也越发受到重视。文章针对某地铁在建盾构隧道突发管片破损病害,绘制了管片破损病害展布图,分析了相关资料和检测数据,明确了病害的成因机理,制定并实施了相应治理措施。研究结果表明:管片背后大范围空洞导致围岩对隧道的约束不足,引起已成型隧道在盾构机反推力和扭矩、同步注浆浆液浮力、刀盘水土压力和扭矩等作用下发生类压杆弯扭失稳是导致该病害的主要原因;隧道变形监测数据表明"背后注浆填充+破损部位修复"两阶段治理措施取得了良好的治理效果;盾构隧道施工过程中,应严格管控同步注浆质量,防止隧道轴线偏移引起盾构管片发生开裂破损等病害。     

硫铝酸盐水泥单液浆的研究与应用

硫铝酸盐水泥具有早强、高强特点,采用硫铝酸盐水泥配置的单液浆,具有凝结可控、高强可靠、操作简单、扩散控域、工艺匹配、经济适用、绿色环保、堵水高效等特点,从而使浆液既具有普通硅酸盐水泥单液浆的优点,又具有普通硅酸盐水泥-水玻璃双液浆的优点,尤其适用于注浆堵水前进式分段注浆工艺施工,注浆效率提高30%以上.论文通过试验研究了浆液同水灰比时凝胶时间和抗压强度性能指标,水灰比为0.8∶1～1∶1.浆液凝胶时间为1 h30 min左右,浆液8 h抗压强度可以达到5 MPa,7 d后强度达到18 MPa以上,浆液具有堵水效果好、加固地层强度高等优点.同时,将该注浆材料应用于宜万铁路齐岳山隧道F<,11>高压富水断层,取得了较好的注浆效果.     

基于实测数据统计的盾构隧道土压力分布规律研究

盾构管片所受土压力大小与盾构隧道施工过程中同步注浆、盾构机姿态、管片及地层刚度等因素紧密相关,上述问题的复杂性决定了已有理论公式和经验方法并未较好地反映盾构管片实际受力状态。文章通过收集35座盾构隧道的52个典型土压力监测断面实测数据,基于实测数据统计分析了盾构隧道土压力分布规律和影响因素。结果表明:(1)盾构管片所受土压力在0~400 k Pa之间的占样本总量的90%以上,经验注浆压力取0.3~0.4 MPa较为合理;(2)管片所受土压力与埋深近似呈指数关系,最大土压力与稳定土压力差值随埋深增大而减小;(3)侧压力系数λ范围为(0.5,2.3),部分超出了规范推荐的Ⅵ级围岩(0.5,1.0)取值区间,直接沿用规范建议值有失稳妥;(4)管片所受土压力与管-土刚度比近似满足二次函数关系,管-土刚度比ψ=1.0时,管片受力最为合理;(5)粘土地层管片所受土压力时空分布具有典型的4个阶段,即拼装阶段—注浆影响阶段—固结收缩阶段—土压力回升阶段,环向土压力具有不对称分布特性;砂土地层土水压力监测曲线分别呈"弱衰减脉冲式波动"和"双驼峰"分布特征,稳定后环向土压力对称分布特性显著,水压力具有"下大上小"的灯泡型分布形态。其结论可为研究盾构隧道土压力作用机理及管片设计方法的完善提供参考和借鉴。     

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。     

海底隧道注浆材料耐腐蚀性能研究及工程应用北大核心CSCD

海水具有较强的腐蚀性,极容易通过围岩薄弱区域侵蚀破坏隧道衬砌结构,为保证支护结构的耐久性,文章以普通硅酸盐水泥为基材,通过调节减水剂、速凝剂和高分子聚合物的掺量来设计耐腐蚀注浆材料的配合比,并对不同配合比注浆材料进行了耐腐蚀指标测试和现场注浆效果检验。室内试验结果表明,该注浆材料试块(水灰比为0.65~1.0)在海水浸泡360 d的强度腐蚀系数大于0.80,体积稳定性良好;为加快侵蚀速度,将试块浸泡在饱和MgSO;溶液中,注浆材料试块(水灰比为0.65)浸泡360 d的强度腐蚀系数大于0.80,体积稳定性仍良好。通过现场注浆试验对结石体强度进行测试,测试结果表明,在饱和MgSO4溶液中浸泡180 d的浆液结石体的点荷载强度均值为0.931 kN,比未浸泡试块的强度均值0.984 kN减少了5.5%,进一步验证了注浆材料的耐腐蚀性能。     

中墙侧边回填对双连拱隧道中墙受力的影响

文章结合广(州)惠(州)高速公路小金口双连拱隧道(中墙一侧回填)与宜(宾)水(富)高速公路鞋底坡双连拱隧道(中墙一侧未回填)实际工程例子,对其中墙内力及水平位移的现场监控量测结果进行对比分析,并对双连拱隧道中墙应力进行数值分析,得出在Ⅳ级围岩中,双连拱隧道中墙一侧不进行回填工序;如果围岩条件较差,则中墙一侧可以采用钢支撑作临时支护,就能满足其整体结构的稳定性要求。所得的数据和结论可望为同类隧道的设计、施工和研究提供借鉴和参考。     

盾构隧道壁后同步注双液浆配合比试验研究

盾构隧道施工中盾尾同步注浆对控制地面下沉等具有重要作用。为使盾构隧道同步注双液浆具有良好的性能,文章选用水、水泥、膨润土、稳定剂及水玻璃作为原料,利用控制变量法进行试验研究,探讨了双液浆的不同配合比对凝胶时间、流动度、泌水率、弹性模量、抗压强度等指标的影响。结果表明:水灰比对双液浆的抗压强度影响较大,对泌水率的影响较小,仅考虑抗压强度时A液的最佳水灰比为2.40;当水灰比恒定时,随水玻璃含量增加,双液浆的凝胶时间逐渐增大,且1 h,1 d,7 d和28 d的抗压强度先增大后减小;当水玻璃含量恒定时,28 d双液浆试件弹性模量随水灰比的增大而逐渐减小;当水灰比恒定时,28 d双液浆试件弹性模量随水玻璃含量的增加而增大。     

隧道单层衬砌结构水压力特征研究北大核心CSCD

针对隧道单层衬砌材料性能、结构受力状态等的研究成果较多,但对于水压力分布特征的研究较少。基于此,以单层衬砌喷混凝土单一结构和复合式夹心结构为研究对象,基于渗流连续性方程和达西定律,推导了水压力计算公式,分析了喷混凝土层渗透系数、单层衬砌厚度等因素对水压力的影响规律。研究结果表明:(1)进行单层衬砌设计时,应采用围岩注浆等措施减小围岩渗透系数,设置必要的排水措施,不宜特别强调外层喷混凝土层的抗渗能力,以降低单层衬砌结构水压力;(2)单层衬砌厚度在满足围岩荷载和自重荷载作用的前提下,宜尽量减小厚度,建议厚度不超过40 cm;(3)复合式夹心结构的内层厚度应小于外层厚度的4/5。     

氧化钙-碳酸钠复合激发矿渣灌浆材料流变特性研究

浆液流型及流变参数的时变规律是建立注浆扩散理论模型的前提。为探究氧化钙和碳酸钠复合激发矿渣灌浆材料流变特性，首先采用氧化钙和碳酸钠（物质的量比为1∶1）为激发剂制备出析水率和结石体抗压强度优于42.5号普通硅酸盐水泥浆的新型灌浆材料，接下来采用旋转黏度计对不同水胶比、不同水化时间灌浆材料的流变特性进行测试，基于测试结果探讨了水胶比、水化时间对灌浆材料流型及流变参数的影响规律。结果表明，水胶比对氧化钙-碳酸钠复合激发矿渣灌浆材料流变模式有较大影响，水胶比为0.60～1.00的灌浆材料流型不是某种单一流型，分属宾汉姆流体、牛顿流体。塑性黏度和屈服应力随水胶比增大呈幂函数关系减小。与水泥基注浆材料类似，氧化钙-碳酸钠复合激发矿渣灌浆材料在注浆过程中流型保持不变，只是流变参数随水化时间发生变化。灌浆材料水胶比越大，水化时间对剪切应力与剪切速率关系、流变参数量值影响越小。与水泥基注浆材料不同的是，新型灌浆材料塑性黏度随水化时间变化规律符合幂函数而非指数函数。水胶比为0.60、0.65的浆液屈服应力随水化时间增加呈线性增大，而水化时间对水胶比为0.70、0.75的浆液屈服应力影响不显著，可认为屈服...     

砂浆回填帷幕注浆在高压富水溶腔处治中的应用

宜万铁路云雾山隧道DK245+260高压富水溶腔,纵向长约13.28m,宽约31.2 m,腔体内充填粘沙土,施工中观测到最大水压为0.56 MPa,最大出水量为1 100 m3/h,腔体内存在大型空腔,施工中多次突泥突水.现场先采用M10砂浆回填溶腔空腔,后采用全断面帷幕注浆构筑截水帷幕,成功完成该溶腔的处理,减少了工程损失,保证了隧道的施工安全.     

岩溶富水隧道加宽段突水滑塌治理方案研究

文章结合上降隧道右幅2号紧急停车带突水治理,分析产生突水的原因,并根据突水处埋深、突水最大流量及地下水位等数据,遵循“安全、耐久、经济、节能、利于环保”的原则,进行方案技术、经济综合分析,确定采用加长至6 m的双层双液浆小导管超前预加固技术,对突水滑塌治理效果明显,既提供支护成拱,又起到止水作用,同时及时改变开挖支护工艺,大大提高了加宽段围岩的稳定性。该项技术具有效率高、成本低、效果好等优点,为岩体破碎、松散的凝灰熔岩隧道预加固提供了一种快速有效且经济合理的施工方法,可为同类地质条件下的大断面尺寸隧道预注浆支护与止水提供借鉴。     

高性能硫磺砂浆临时支座的配制与性能试验研究

硫磺砂浆是一种安全、方便、环保的桥梁临时支座结构材料。文章以广西昭平桂江特大桥硫磺砂浆临时支座配制工程为例,介绍高性能硫磺砂浆的配制工艺,并对不同配比配制成的临时支座硫磺砂浆进行强度、软化等性能试验测试。测试结果表明:采用细度为80μm的铝粉,并按硫磺:石英砂:水泥:铝粉=1∶1.267∶0.667∶0.004配制出的硫磺砂浆能满足桂江特大桥临时支座强度和易拆等性能要求,其性能优于普通硫磺砂浆,可为桂江特大桥的硫磺砂浆临时支座配制提供技术支持。     

重锤补夯技术在高陡高液高填限路面施工中的应用研究

文章阐述了高液限岩土特性及重锤补夯作用原理,基于工程案例,从夯数设置、机具选择、施夯遍数、施工操作要点以及施夯环保注意事项等方面,总结梳理高陡高液高填限路面工程施工中应用重锤补夯的技术要点,并通过功效检测,验证了该操作技术的工程适用性.采用重锤补夯法施工功效突出、工期较短、经济效益好、工艺简单,针对难以把控施工质量、压密岩土体以及高陡高填路面结构施工后沉降等问题能够较好的处理.     

九岭山隧道塌方治理及塌方治理效果检测

武吉高速公路九岭山隧道是大庆至广州国家高速公路的重要控制性工程,当隧道开挖至ZK102 217时出现了塌方,滑塌范围高约19 m、宽约13 m,塌方量为4 000 m3。根据现场地质条件,分析认为围岩结构(弱风化板岩,钙质或硅质胶结,岩质坚硬,呈块状镶嵌结构)及地下裂隙水是产生塌方的主要原因。采用的处理措施是加强区段支护、回填塌腔、提高松散体的整体强度,并采用"稳住塌方区、固结塌体、超前加固"的分阶段处理方法。施工中采用φ42超前小导管超前支护、φ42系统小导管压浆固结等措施;开挖采用正台阶法以及拱脚加设锁脚小导管、侧壁施作中空注浆锚杆等措施;通过地质雷达无损检测手段对塌方处理效果进行检测,并根据检测结果进行二次处理。     

隧道工程高水头地下水的处治

为兼顾人居生态环境保护和衬砌结构的优化,高水头富水地层中的隧道工程的地下水处治,应同时满足控制地下水排放流量和消减作用在衬砌结构上的水压力荷载两个要求.文章借助渗流理论和数值分析,得出水压力折减系数的简单表达式:β=(Qg-Qc)/Qg.从而提出建议:(1)地下水水头大于60m的隧道不适宜采用全封堵型衬砌,在衬砌中必须设置完善的地下水排导系统;(2)地下水排放流量的控制主要通过围岩注浆而不是衬砌封堵;(3)衬砌排水系统通畅的关键是保证防水板背后透水垫层的足够厚度.     

城市干道下超浅埋平顶隧道全断面修建技术研究

位于厦门市的明发商业广场嘉禾路地下行车通道,所处围岩条件差、地下管线密集、工期紧张.该工程为平顶框架式通道,开挖跨度大、结构埋深浅、车流量大,为了保证施工的安全、地下管线的正常使用以及地面交通的正常运行,施工时必须严格控制结构变形、管线变形以及地表沉降.为此,通过有限元数值模拟,确定了全断面的施工方法,并综合应用了包括长管棚预注浆加固、尽快施做二次衬砌封闭成环和现场监控量测等在内的各项技术,使得工期缩短了1个月.通过该项工程全断面法修建技术的成功应用,获得了良好的社会、经济和环境效益,并总结出了该类工程施工时围岩变形及地表沉降的基本规律,这也为今后的相关工程积累了经验.     

基于随机森林算法的复杂地质条件下盾构掘进消耗研究

为了明确复杂地质条件下地质参数对盾构掘进主要材料消耗量的影响，分别建立随机森林回归算法和随机森林分类算法模型，对油脂、人工、水、电的消耗量和同步注浆系数等参数与地质参数的关系进行模型训练和预测。结果表明：（1）压缩强度是影响人工、水、电和油脂消耗量最重要的地质特征参数，是影响同步注浆系数第二重要的参数；（2）盾构掘进主要材料的消耗量与压缩强度呈现明显的正相关关系；（3）以压缩强度作为单一分级指标，建立复杂地质条件下的盾构掘进定额分级标准，在对主要材料消耗量进行分类统计后发现，在软土地层掘进时的材料消耗量与浙江省定额标准值相近，而在较硬岩段掘进时各项材料消耗量均比标准值高2倍以上；（4）对于人工和水电等非实时记录数据，随机森林回归算法可以获得更加精确的分析结果；而对于油脂消耗量等实时记录数据，随机森林分类算法可以获得更好的预测效果。