含水地层盾构隧道开挖面稳定系数研究

研究目的:鉴于我国盾构施工过程中常穿越含水单一(或复合)地层及城市敏感建(构)筑物过程中出现的地面塌陷、建(构)筑物失稳等问题,以成都轨道交通18号线某盾构隧道区间为工程背景,开展含水地层大直径盾构隧道施工组段的开挖面稳定系数研究,以期为优化盾构掘进参数提供参考,避免坍塌发生.研究结论:(1)在对现有盾构开挖面稳定系数...     

富水砂卵石地层盾构换刀方案

成都地铁1号线盾构隧道工程主要穿越地层为砂卵石地层,砂卵石对盾构机的刀具磨损较为严重,为保证盾构掘进的正常进行,需要频繁更换刀具。通过对成都地铁1号线施工中的几种盾构换刀方案进行比较,提出了富水砂卵石地质情况施工中合理换刀方案。     

地铁区间隧道盾构法施工下穿既有线铁路立交桥施工技术

成都地铁2号线二期工程(西延伸线)土建2标盾构机掘进下穿西环线铁路土桥立交桥桥墩,通过详细调查和设计论证,根据原桥墩结构设计特点、地下水位、地质条件、既有线施工要求等,综合考虑施工安全、进度、成本等因素,提出了设计方案、施工方案和工序控制。着重介绍了设计方案、钻孔桩施工、盾构掘进控制、监控量测等内容,可为以后类似工程施工提供经验。     

卵石土地层盾构下穿既有建筑物施工技术

结合在建成都地铁通越冶金宾馆的施工,介绍了成都卵石土地层中盾构机下穿桩基础建筑物的施工经验。重点介绍了盾构下穿既有建筑物时采用的地下掘进参数控制、地面跟踪注浆、荷载转移等方法,以上方法的综合应用经验对卵石土地层中盾构的施工有着较好的借鉴意义。     

富水砂卵石地层盾构施工引起地面塌陷的原因及建议

通过成都地铁某车站端头盾构始发掘进后引起地面塌陷的典型实例,分析富水砂卵石地层中盾构施工引起地面塌陷的原因,如对地质情况不了解、出土量超方、盾构机故障、围岩加固不及时等,阐述事故的处理过程、总结富水砂卵石地层盾构掘进的控制参数,以及在工程地质地下管线、应急处置、信息化监控管理、盾构掘进控制等方面的管理措施,为类似工程提供参考.     

粉质黏土地层隧道盾构施工渣土改良剂试验

研究目的:盾构掘进过程中,渣土的流动性、止水性、流塑性是盾构掘进效率及盾构机使用寿命影响的主要影响指标,因此对不同地层渣土性质的改良以满足施工要求极其重要。本文针对成都地区粉质黏土地层盾构施工,研发适用于粉质黏土地层专用渣土改良剂分散型泡沫剂。通过室内对渣土容重、流动度、黏附性等的测定,筛选出最好的改良剂配方。对成都地铁7号线盾构区间强风化泥岩地层渣土进行改良试验,分析不同泡沫剂对现场盾构掘进参数、泡沫消泡量、渣土性状的影响。研究结论:(1)通过配比试验及发泡效果检测,得到了多组泡沫稳定性和同类产品性能相当甚至更优的基准泡沫剂,泡沫半衰期在20 min左右,5 min消泡率在3%以内,完全满足盾构施工要求5 min内消泡不大于5%的指标;(2)针对粉质黏土地层特点,研制了分散型泡沫剂S53-JSSA-6(DCA),通过室内渣土改良试验,验证了其对粉质黏土的改良效果,加入分散型泡沫剂后较大程度地降低了粉质黏土的黏附性,可降低盾构在粉质黏土地层的结泥饼风险;(3)分散型泡沫剂DCA在强风化泥岩地层的应用试验表明,分散型泡沫剂的产品性能能达到巴斯夫同类泡沫剂,完全满足现场强风化泥岩地层的盾构施工要求;(4)本试验结果可为粉质黏土地层盾构隧道施工渣土改良研究问题提供参考。     

地铁盾构掘进安全影响因素及事故致因模型

研究目的:近年来地铁盾构施工安全事故逐渐增多,给国家、行业、企业和个人带来严重损失。为预防地铁盾构掘进施工安全事故,本文基于"人-机-环境"系统工程方法构建地铁盾构掘进安全影响因素分析框架,综合运用文献分析、案例分析和专家访谈等方法系统识别安全关键影响因素;应用DEMATEL-ISM方法剖析因素间影响关系,构建地铁盾构掘进安全事故致因模型;选用HF盾构区间开展案例研究,验证事故致因模型的适用性。研究结论:(1)地铁盾构掘进安全影响因素可系统识别为人员类、机械设备类和环境类等安全影响因素;(2)地铁盾构掘进安全事故致因过程可用5级安全事故致因模型解释,其中致险作业情境是安全事故发生的直接原因;(3)安全预案、安全检查和安全技术作业是现场安全管理的重点;(4)本文研究的安全事故致因模型可用于指导地铁盾构施工安全管理。     

圆砾泥岩复合地层盾构掘进控制技术探讨

结合南宁地铁1号线火朝区间和朝新区间盾构隧道施工情况,对圆砾泥岩复合地层中土压平衡盾构掘进施工控制技术进行探讨。明确在此类地层中盾构掘进施工面临的问题,包括盾构掘进功效不佳、掘进面稳定性难以控制和施工对地表沉降及周边环境影响大,继而从掘进参数优化、渣土改良优化、壁后注浆优化、建筑物保护等方面提出土压平衡盾构穿越圆砾泥岩复合地层的成套掘进施工控制技术。     

砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

砂卵石地层盾构推进对地表沉降影响数值分析

在成都地铁项目工程中,盾构穿越大面积砂卵石地层在我国尚属首例。利用有限元软件ANSYS建立三维数值模型,研究了盾构在不同埋深、等代层厚度、掘进压力等工况下的沉降规律,提出了相关参数控制性建议,可为类似地层盾构隧道的设计施工提供参考。     

盾构掘进对邻近拱桥结构受力影响的数值分析

以成都地铁区间盾构隧道工程为对象,采用三维有限元方法研究了盾构掘进对临近拱桥结构内力的影响.研究结果表明,在临近隧道侧的拱脚处,盾构的掘进使得拱桥结构的轴力、剪力和弯矩产生显著变化,这种变化不仅在盾构隧道施工期间出现,而且在整个隧道贯通后也会出现,它与各桥墩之间的相对沉降密切相关.拱桥结构内力的改变大大降低了锦江大桥上部结构的稳定性,故建议在施工中对锦江大桥采取一定的保护措施,并对拱脚等部位加强监控量测.     

含气地层双线盾构地表沉降实测分析

研究目的:较之于非含气地层,在含气地层中进行双线盾构掘进诱发的地表沉降规律鲜有报道。为研究含气地层中进行双线盾构掘进诱发的地表沉降规律,首先对国内地铁建设地区浅层气的分布及成分进行系统总结,并依托杭州地铁7号线塘青区间段工程,对含气地层双线盾构施工进行持续地地表变形监测,总结含气地层双线盾构掘进引起的地表沉降规律。研究结论:(1)含气地层盾构掘进引发的地表沉降影响范围较大,地表沉降在盾构通过25 d后趋于稳定;(2)盾构在含气地层中掘进时,存在“三次扰动”效应;(3)含气土中存在“中间气压区”,导致土体排气不彻底,存在基质吸力,使先行线盾构掘进引发的沉降大于后行线;(4)含气地层盾构先行线地表沉降与土体损失率均大于后行线,与软土地区规律相异;(5)本研究成果对合理设置含气土地区盾构施工参数和控制地表变形具有参考作用。     

地铁盾构掘进进度三维非线性控制方法研究

研究目的:地铁区间盾构掘进过程中,工程水文地质条件复杂且需穿过各种建筑物群,施工环境复杂,实际作业管理难度大。为优化控制盾构掘进进度,本文以福州地铁2号线过闽江区间盾构掘进进度控制为例,综合运用BP神经网络、灰色预测理论、动态优化预警控制方法、BIM虚拟优化方法以及OA远程辅助办公系统,以实现对地铁区间盾构掘进进度的三维非线性控制。研究结论:(1)运用BP神经网络、灰色预测理论进行盾构进度目标估算,提高了盾构机进度目标非线性估算的准确性和可靠性;(2)通过综合运用BIM、PDCA、预警等动态优化管理方法,循环控制盾构施工的掘进过程,实现进度信息的直观可视化、施工进度的动态优化;(3)以实际工程盾构掘进进度控制为例,建立BIM、OA办公自动化等信息集成系统,实现对区间盾构进度的实时、远程、三维动态优化控制;(4)本文研究可为类似工程的进度管理提供参考。     

南京地铁3号线新庄站—鸡鸣寺站区间复合地层内盾构掘进控制技术

南京地铁3号线新庄站—鸡鸣寺站区间盾构沿线穿越复合地层时极易引发盾构过度磨损和掘进功效低下等不良后果。从盾构选型设计、盾构掘进关键参数控制和辅助控制措施等多方面开展研究,总结了满足该区间施工要求的掘进综合控制措施。研究结果表明,选用复合式盾构且根据掘进断面地层特性动态调整掘进模式和施工参数、优化浆液和改良剂配方的综合控制技术可以保障盾构安全穿越复合地层。     

软弱地层盾构近距离对向掘进施工控制技术

文章结合宁波市轨道交通2号线外滩大桥站—正大路站区间盾构近距离对向掘进工程,就软弱土层盾构近距离对向掘进施工控制问题,应用有限元法模拟分析盾构近距离对向施工对地表沉降的影响规律,并依此从对向掘进施工工艺和盾构掘进施工参数提出了施工控制措施。现场监测结果表明,地表沉降、建筑物沉降、隧道管片位移均满足相应标准要求。     

砂卵石地层盾构施工对建筑物的影响分析及技术措施

成都轨道交通1号线试验段的地下段采用了盾构法施工。盾构区间穿越的地层为富水砂卵石地层。对于在该种地层中进行盾构施工,穿越建筑物的安全问题成为工程控制的重点。采用数值模拟的方法分析了盾构施工对建筑物的影响,包括建筑物的内力、位移等。对实际掘进采取了盾构机的施工控制以及注浆加固与桩基荷载转移的辅助措施,并实现信息化的施工,保证了盾构安全、顺利地穿越建筑物。     

神华新街台格庙矿区斜井盾构穿越煤系地层安全处置技术

依托国内首例长距离大坡度煤矿斜井盾构隧道工点,分析盾构穿越煤系地层安全防治风险,提出瓦斯侵入途径及分布特征、盾构掘进施工可能发生的危害等防范重点与因素,并针对性提出盾构设备适应性配置、盾构掘进安全技术措施,可实现煤系地层盾构施工安全、快速掘进。     

漂卵石地层盾构掘进出渣量控制及超方判断技术

漂卵石地层地质复杂多变、级配不均,具有高富水、高强度、低粘聚力、自稳性差、漂石含量多、粒径大等特点;盾构掘进时渣土改良困难、刀盘扭矩和掘进速度波动大,造成掘进过程中出渣量难以控制;掘进出渣量超方会形成地层空洞,继而引发地面塌陷或造成周边建筑物、地下管线损坏等安全风险。本文通过系统分析成都地铁漂卵石地层盾构施工中影响出渣量的因素和控制措施及超方后地层空洞的形成机理,总结形成漂卵石地层盾构掘进出渣量三重控制技术和超方后地层空洞的判断方法,可有效控制掘进出渣量并准确判断掘进中是否超方及超方量、超方位置等,为类似工程提供参考依据。     

土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响分析

以广佛环线沙堤隧道为工程依托,利用有限差分软件FLAC~(3D)研究了土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响,并结合现场实测数据分析盾构掘进过程中地表沉降和邻近建筑物变形的变化规律。结果表明:地表沉降与土压平衡盾构掘进参数密切相关,增大土舱压力与注浆压力可以减小地表的沉降,但掘进参数的调整存在合理范围,超合理值后过沉降的控制效果变化不明显;现场实测数据表明:土压平衡盾构施工引起的地表沉降及建筑物变形行为由前期扰动、通过扰动、停机影响、后期扰动4部分组成,其中停机对地表沉降影响很大,因此施工中需尽量避免停机并提前做好防范措施;实际采用的掘进参数仍有一定的调整空间,施工中应根据地层情况及时调整相关的掘进参数以减小施工影响。     

盾构穿越孤石及带压换刀技术研究

盾构施工经常遇到体积较大的孤石,因其强度较高且与周围地层特性差异较大,造成盾构施工困难,易引发地层沉陷等安全事故。为解决盾构穿越孤石难题,对全回转套管钻处理孤石施工及带压开仓换刀技术进行研究。主要结论如下:(1)盾构施工前应系统考虑孤石探测、预处理、盾构机开仓换刀方案,为安全掘进提供保障;(2)采用全回转套管钻法清除孤石后,大大降低了掘进风险,并通过控制盾构机掘进参数顺利穿越孤石区域;(3)充分利用已有基坑围护结构,采用旋喷桩加固盾构周围地层,并结合采用盾尾止水环、降水等措施辅助带压进仓,解决刀具更换问题。