马蹄形盾构的工程应用解析

相较于圆形断面,马蹄形隧道有空间利用率高的优势,浩吉铁路白城隧道在国内首次采用马蹄形土压平衡盾构施工,具有安全、快速、环保的特点。通过梳理盾构施工的统计数据,发现其月平均施工效率达203 m,且每环拼装效率为38～43min,但突遇姜石地质给施工带来很大的困难。本文阐述了盾构4个施工阶段的应用效果,解析了开挖盲区对多刀盘开挖和推进系统的影响、渣土改良和双螺旋输送机对陕北黄土地质施工的应对措施、马蹄形管片拼装机在应用中的优势与不足。为拓宽马蹄形盾构适用地质领域和提高施工效率,建议盾构今后的技术突破方向：全断面仿形刀盘的开发和管片拼装系统的智能化,前者可实现盾构无盲区开挖、提升出渣系统效果和降低总推力的需求,后者有利于减少人员操作难度,提高拼装工艺的精准度。     

软土地区盾构隧道管片开裂特性实测分析及影响因素研究

基于某软土地区城市地铁1号线的实测数据,统计分析该地铁线路整体与典型区间的病害情况与裂缝分布特点,结果表明: 管片裂缝的分布密度与隧道收敛位移具有明显关联性,区间隧道病害以密布于隧道拱顶的纵向裂缝为主,且分布规律与管环旋转角度相关。在此基础上,为探明软弱地层条件对盾构隧道带来的不利影响,基于断裂力学的非线性数值分析方法建立地层结构法有限元模型,模型中管片采用弥散开裂本构并嵌入简化的钢筋网单元,纵向接头通过考虑张开的间隙接触模型模拟。计算结果阐明了管片开裂的特性与影响因素,结果表明： 1)随着地层土体弹性模量和侧压力系数的减小,在地应力条件下隧道损伤区域明显增加; 2)随着埋深增加,当前主要开裂区与预测开裂区深度在原有基础上进一步扩展,从而引起隧道整体开裂率的上升; 3)参数分析探明了实测拱顶裂纹分布规律的成因为封顶块位置的差异。     

我国异形掘进机技术发展、应用及展望

20多年来,我国异形掘进机技术得到长足发展。首先,以异形掘进机领域的阶段性科研项目为主线,回顾我国异形掘进机技术从模仿跟随到同步突破再到创新引领的发展历程及所取得的成就,从异形掘进机全断面开挖技术、异形管片拼装技术、测控技术和施工技术等方面介绍我国异形掘进机技术的发展现状; 然后,通过大量案例分析,分别介绍矩形顶管机、矩形盾构、马蹄形盾构及其特殊施工技术在我国隧道建设中的应用情况; 最后,从地质适应性、施工效率、隧道截面形式等方面指出当前异形掘进机发展的局限性,并提出进一步的研究方向,同时对未来异形掘进机在新领域的应用提出几点思考。     

盾构隧道开挖面涌水对地表沉降及管片内力的影响分析

土压平衡盾构在高水压砂层中掘进时,施工措施不当会使开挖面发生涌水涌砂险情,进而引起较大的地表沉降,土体下沉会使得管片严重变形,威胁施工人员的生命安全。以武汉地铁7号线小东门至武昌火车站盾构区间为研究背景,通过建立精细化数值模型,考虑水土流固耦合作用,研究土压平衡盾构在砂土层中掘进时开挖面涌水对地表沉降及管片和螺栓内力的影响。结果表明:开挖面涌水量与地表沉降呈线性关系,与管片螺栓内力呈非线性增长关系,较大的涌水量使隧道拱顶处发生严重的挤压变形,进而引起管片破损及螺栓屈服。因此,当开挖面发生涌水涌砂险情时,为防止地表严重下沉及管片破损,应尽快采取紧急措施减小涌水量。     

天津软土地层运营盾构隧道纵向不均匀沉降分析及应对措施探讨

天津软土地层大直径盾构隧道,受区域不均匀沉降影响产生纵向不均匀沉降,此类沉降会侵占已运营隧道内轮廓,对区间隧道正常运营造成影响。为此,基于InSAR分析及隧道所在地层水准点沉降数据预测30年及100年隧道所在地层累计沉降。分析预测累计沉降值在同一坡度范围内的差异沉降,得出隧道全线最大差异沉降。针对隧道横断面预留竖向最大调整空间受纵向不均匀沉降影响不满足远期运营需求的情况,探讨应对措施的可行性。     

基于施工全过程的矩形盾构隧道结构受力分析方法及应用

为探索如何在衬砌结构设计中充分考虑施工过程对结构受力的影响,在现场监测结果的基础上,采用理论分析和数值模拟的方法,建立基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法,即考虑衬砌结构在施工过程中各主要受力阶段之间的非线性时变效应,采用增量法进行结构内力和变形的计算,分析结构在施工过程中各受力阶段的荷载模型以及结构刚度随内力变化的折线模型。将该方法应用到实际隧道工程中,并与传统设计方法进行对比分析。实践表明,建立的基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法是合理可行的,其可以较全面地反映出衬砌结构在施工阶段的真实受力状态; 脱出盾尾阶段和同步注浆阶段为结构在施工期的不利受力阶段。