上软下硬复合地层地铁盾构隧道设计及施工探析

在上软下硬复合地层,地铁盾构隧道设计、盾构选型及施工均存在不少困难和问题。对这些困难和问题进行详细地介绍和分析,结合国内大量工程的实施情况和经验,从设计、盾构选型及配置、施工措施等方面,提出处理方案及措施:1)设计方案合理绕避上软下硬地层,有针对性措施及对应概算;2)盾构选型和刀盘配置需适应硬岩掘进和软弱层保压;3)给出全面可行的施工技术措施和应急预案。     

上软下硬复合地层盾构隧道设计施工难点及对策研究

基于国内上软下硬地层盾构隧道典型工程案例,对上软下硬地层盾构工程案例区域分布特点及发展趋势、施工主要问题及其产生的原因进行分析。在此基础上,分别从隧道设计、盾构设计及工程实施的角度提出相应的对策措施,并结合相应的工程实例进行阐述。 研究得到上软下硬地层盾构实施主要问题,包括刀盘刀具磨损、刀盘结泥饼、刀盘卡死、排土器喷涌、盾构掘进姿态不良、衬砌损坏、地表沉降过大等方面。针对这些问题,采取如下措施： 1）隧道设计上可采取线型避让、特殊地层预处理、隧道结构特殊构造设计进行应对; 2）盾构制造上应充分考虑刀盘刀具、盾构机驱动、防冲刷及泡沫注入口的优化和超前地质探测装置的增设; 3）在施工上应优化施工参数,加强巡视和监测,做好应急预案。     

水底隧道上软下硬地层超大直径盾构掘进技术难点与对策探讨

为了解决水底软硬不均地层超大直径盾构施工技术问题,以某水底盾构隧道工程为依托,对超大直径盾构在水底上软下硬地层掘进中面临的技术难点、盾构机选型、施工方案选择、试验段掘进效果、方案可行性以及掘进管理控制等进行了分析和探讨。结果表明,采用有针对性设计功能的盾构机,在低刀盘转速、低掘进速度下,超大直径盾构直接掘进通过水底上软下硬地层的施工方案具有很高的可行性,并得到了成功实施。     

上软下硬地层盾构隧道开挖面稳定性数值模拟研究

利用Abaqus有限元软件,对上软下硬地层的盾构开挖过程进行模拟,通过计算分析不同工况下的支护应力比和开挖面最大水平位移之间的关系,得出上软下硬地层隧道施工的安全盾构推力范围。结果表明：开挖面最大水平位移随支护应力比的减小而增大,数值模拟得出的最小支护力变化规律同实测值相一致,且盾构推力的安全参数范围为4.9～6.8。     

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题,基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法,依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程,通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势,并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中,围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%,且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势; 2）相对于围岩条件而言,埋深对应力释放率的影响更小。此外,在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中,根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。     

上软下硬特殊地层的加固换刀方法

在地铁盾构法施工中,最难通过的应属"上软下硬"地层,其表现为刀具损伤快且无法常压及压气换刀。针对深圳市填海区施工的特殊性在实践中采用旋喷桩将盾构切口环及刀盘前方进行加固及仓内砂浆回填的方法,彻底解决了"上软下硬"地质条件下的换刀难题,保障了换刀人员的安全,同时实现了低成本及短时间恢复掘进。     

小净空、上软下硬地层盾构始发技术研究

依托某地铁区间盾构机分体始发工艺,对盾构分体始发技术进行研究.由于该区间始发空间狭小,只能选择四次分体始发工艺展开盾构施工.工作井作为该区间盾构施工的唯一始发井,设计长度为18 m,且邻近山体,作业空间有限,场地无法满足常规盾构整体始发条件要求,需采取分体始发工艺.通过实践证明,盾构分体始发技术可以解决"小净空、上软下...     

长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究

深圳地铁5号线布吉-百鸽笼区间隧道所处地层以硬岩为主,区间采用盾构法施工。对盾构长距离穿越硬岩地层时所遇到的技术难题进行研究,通过合理地配置刀具,选择适宜的掘进模式、掘进参数以及同步注浆参数,同时加强刀具的处理措施,顺利解决了盾构施工时刀具磨损严重,管片错台等问题。     

上软下硬复合地层双线平行隧道施工影响分析

在隧道建设过程中会遇到上软下硬的复合地层,如何控制复合地层隧道开挖对围岩和地层变形的影响成为亟待解决的工程问题。青岛地铁十三号线(R3)二期工程在施工中,隧道穿越上覆地层以土层为主、下部以岩层为主的"上软下硬"复合地层。通过采用数值模拟和现场监测并反馈的方法对青岛地区"上软下硬"复合地层双线平行隧道围岩变形特征和地层移动规律进行研究。研究结果表明:隧道在穿越均一或复合地层时,围岩和地表会产生不同程度的变形;隧道围岩软硬岩比例越高,隧道拱顶下沉、隧道底板隆起和地表沉降量也越大,且以先行隧道拱顶沉降最为显著,在施工中应加以重视。这为双线平行隧道在上软下硬复合地层施工提供了一定的指导意义。     

长株潭城际铁路浅埋高黏性上软下硬不良地层土压平衡盾构施工技术研究

针对土压平衡盾构在高黏性与上软下硬地层中掘进施工容易出现的问题,依托长株潭城际铁路湘江隧道工程,对土压平衡盾构在浅埋高黏性上软下硬地层掘进施工技术进行研究探讨,通过改进盾构泡沫系统、改良盾构刀具配置、优化渣土改良等技术措施,较好地控制了地表沉降,确保盾构安全顺利掘进,通过了浅埋高黏性上软下硬地层。     

地铁盾构区间过硬岩段造价分析

盾构穿越普通软土地层的工程费用计算方法已趋成熟,但对于穿越硬岩段时却无统一明确的计价依据。通过对盾构过硬岩段采用盾构直接掘进,对岩层进行爆破+盾构掘进,矿山法开挖初期支护+盾构空推拼装管片,矿山法开挖初期支护并二次衬砌+盾构空推的4种施工方案分别进行技术探讨,并从工程造价角度对比分析,得出在几种可能的工程环境及条件下可采取的最优可行方案,以供参考。     

盾构隧道长距离硬岩地层钻爆法开挖管片衬砌施工技术

盾构法适宜在较均一的软土、软岩地层或砂层及其互层的地层中掘进，但在软硬不均、软硬交互且岩石强度差异大的地层中应用盾构法修建城市地铁隧道就复杂得多。以广州地铁三号线盾构区间工程为实例，介绍盾构法隧道长距离硬岩地层段采用钻爆法开挖管片衬砌施工技术。     

上软下硬地层条件下地下连续墙施工技术

江阴市澄江西路隧道工程河东岸边段地下墙施工时遇到上软下硬地层,经过成槽施工方案比选、入岩墙深设计优化,顺利完成基坑工程,积累了该类上部粘土下部基岩地层中地下墙施工的经验。其经验可供同行参考。     

深孔松动爆破技术在盾构穿越长距离硬岩段工程中的应用

以深圳地铁11号线车公庙站—红树湾站区间工程为例,介绍盾构隧道掘进遇到较长突起硬岩时采用深孔爆破对盾构隧道掘进范围内的硬岩进行松动处理的技术。结合突起硬岩的高度和强度,采用了不同间距的爆破布孔方式和先弱后强的起爆顺序,将隧道掘进范围内555 m的硬岩段处理成小于20 cm的碎块,确保盾构掘进时能快速、顺利通过,证明了深孔松动爆破技术是确保盾构在长距离硬岩段中顺利掘进的重要辅助措施。     

水下盾构隧道硬岩处理与对接技术

为了对盾构隧道(尤其是水下盾构隧道)施工中遇到的特殊地层的处理方法进行总结,特别是阐明水下盾构对接施工的关键技术,以借类似工程参考。结合目前盾构隧道施工实践,分析在软硬不均地层、孤石地层、卵砾石地层中利用盾构法修建隧道的主要问题和困难,相应地提出了一些基本措施和技术对策。结合台山核电站取水隧洞(位于海域中)盾构施工中遇到的微风化花岗岩硬岩(最高强度达197 MPa)和球状风化孤石,提出了水下爆破法和冲击钻冲孔2种方法进行基岩突起和孤石处理,盾构顺利通过该基岩段,没有进行刀具更换。结合3次穿江越洋的狮子洋盾构隧道的水下对接(国内首次)问题,分析总结了"相向掘进、地中对接、洞内解体"的关键技术,对接非常成功,对接点的围岩相对稳定,精度符合要求。     

圆梁山隧道进口深埋软岩段施工技术探讨

系统介绍了圆梁山隧道DK352+775～DK353+275深埋软岩段开挖、支护施工过程中采用的技术措施,在开挖爆破、超挖控制、洞身稳定、初期支护、安全防护等方面进行了理论联系实际的探讨,为类似工程施工提供了可借鉴的经验。     

盾构施工中遇局部硬岩阻碍的施工处理措施

盾构法施工已成为现代城市地下铁道及排水、供电等施工的主流方法。盾构施工中地质条件的好坏直接影响施工工期、安全以及质量。在深圳地铁1号线续建工程7标中,因局部遇见坚硬的花岗岩,导致盾构无法继续施工;又因该段硬岩地层上部砂层覆盖较厚,使带压进舱更换刀具未能成功。因此,需要通过竖井开挖,对盾构施工范围内的岩石进行处理。作者结合自己的施工经验,针对盾构施工中遇局部硬岩阻碍的施工方法进行阐述,供同行借鉴。     

海域围堰上软下硬地层中地下连续墙施工技术研究与实践

汕头市苏埃通道南岸明挖隧道位于海域围堰内,围堰内上软下硬的特殊地层给地下连续墙施工过程中的泥浆护壁、成槽造成极大的困扰。地下连续墙成槽施工前期主要采用"抓—冲结合"成槽工艺;在淤泥层、砂层、全风化岩层采用液压抓斗成槽机直接成槽;在强风化、中风化、微风化岩层采用冲击钻机冲孔、修槽成孔工艺。单元槽段成槽时一般完成1个槽段需要20 d以上,最长1个槽段达40 d,严重影响工期进度。为了改变地下连续墙施工状况,结合类似工程实践经验,在旋挖钻的基础上进行改造,将钻头设计为牙轮钻钻头,对强、中风化岩层钻孔取芯,通过组合使用"成槽机+冲击锤+旋挖钻(牙轮钻)"后,实现了地下连续墙施工效率的极大提升。经过成槽施工方案比选、入岩墙深设计优化、孤石破碎和基岩处理工艺探讨,顺利完成了该基坑工程,积累了在该类上部淤泥下部基岩地层中地下连续墙施工的经验。     

全断面硬岩地层盾构隧道管片上浮控制技术研究

为了解决盾构在全断面硬岩地层中管片上浮的问题,确保管片衬砌的施工质量,结合广州7号线某全断面硬岩段的盾构施工,从力学条件和空间条件等方面分析了导致管片上浮的原因和机制,从盾构施工和设计等方面提出了减小管片上浮的新措施。包括:采用豆砾石回填灌浆工艺进行管片壁后填充、利用止浆环与隔水环防止浆液流失、半敞开式掘进提高同步注浆的填充效果、采用前盾底部设计千斤顶防止盾构栽头等。     

冲孔桩与人工竖井施工技术在地铁盾构区间硬岩处理中的运用

盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点,已经被越来越多的城市地铁所用。在施工中遇到上软下硬或局部硬岩地层会给盾构带来诸多隐患,常造成刀具异常受损、非正常停机、地面不均匀沉降、地表建筑物开裂等事故。因此,及时解决盾构施工中遇到的这种特殊地层问题,确保盾构安全顺利通过,是施工人员必须要认真思考的。作者结合深圳地铁的施工经验,对遇到的特殊地层的处理方法进行了介绍,可供同行参考。