钢套筒辅助技术在透水卵石地层泥水盾构接收中的应用

泥水盾构隧道的始发与到达控制一直是盾构掘进施工中的关键步骤,其难度较大且风险较高。为了保证盾构接收过程的安全、快速与经济,结合某地铁区间工程,对强透水砂卵石地层条件下的泥水平衡盾构钢套筒辅助接收技术进行试验。针对强透水砂卵石地层透水性强、被扰动性强以及地层不稳定等特点,对钢套筒设计、端头井加固、盾构机姿态校核、洞门处破除、到达洞门的掘进参数控制以及洞门注浆堵水处理等方面进行分析并形成一整套相关控制技术。从实际施工效果可知,采用该技术进行盾构接收具有安全性高、工期短、施工成本低以及适应性强等优点。     

砂卵石无水地层注浆成孔

砂卵石地层具有结构松散、孔隙率大、易坍塌等特点,在盾构掘进过程中自稳能力极差,故在盾构始发前、接收前均采用超前注浆加固措施,通过合理选择注浆材料和浆液的配比、注浆压力、注浆范围等,以达到加固地层保证盾构掘进顺利进行的目的。     

盾构下穿敏感性建筑的管棚+水平冻结接收技术

无锡地铁胜利门站~三阳广场站区间右线盾构接收处于软弱地层小半径曲线段,且需下穿商场敏感性建筑,盾构距商场基础下方3.7 m。受地面加固条件限制,盾构接收采用水平冻结+管棚注浆加固方式。本文给出杯底厚度3 m,杯壁长度11.4 m的杯型水平冻结加固方案,并对冻结温度场进行实测与分析,获得了冻结壁发展变化规律;提出端头管棚注浆加固工艺与参数,盾构掘进至小半径曲线段与切削杯底冻结土体的具体推进参数,解冻时进行融沉跟踪注浆的具体参数,并对建筑物的变形进行实时监测,实测结果表明,水平冻结+管棚注浆加固效果良好。绿洲商场主楼最大沉降量仅2.6 mm,证明采用水平冻结加管棚注浆工艺合理可行,为今后类似工程提供了可行技术。     

滇池区域软弱富水地层盾构快速出洞技术研究

在昆明轨道交通五号线全线盾构施工过程中,由于存在的软弱富水地层为湖泊沉积地层,包含泥炭质土层、黏土、粉土、粉砂等多种地层,地下水位高,含水量大,出洞后洞门涌泥涌砂无法迅速封堵,上部地面塌方、端头沉降严重,全线多次进行盾构始发接收端头涌泥涌砂抢险施工。该地层盾构接收按常规洞门凿除+盾构接收+洞门封堵需10～15 d时间,存在施工过程长、风险难以掌控等问题^[1]。针对富水地层盾构接收风险大问题,提出利用洞门结构上方缺口配合盾构掘进增加洞门结构裂缝从而快速凿除洞门+盾构到达洞门位置进行地面注浆封堵初步流水通道+盾构出洞后快速封堵洞门综合工艺措施,从而实现盾构安全快速出洞。实践结果表明,昆明轨道交通五号线土建六标在左线青少年宫站接收过程中,配合盾构稳定接收技术,从洞门凿除到盾构接收完全封堵洞门仅用72 h,在富水地层施工极大提高了施工效率及安全性。     

浅谈孤石及上软下硬特殊地层盾构施工风险及对策

以东莞市轨道交通R2线2309标盾构区间为依托,分析了盾构在孤石及上软下硬地层中掘进的施工风险;通过采用提前破碎基岩、预设好换刀加固点和合理的掘进模式及参数等,妥善解决了该地层中的施工难题。     

软土地层大直径盾构始发管片上浮风险控制研究

软土地层浅埋大直径盾构始发技术难度大，管片上浮风险突出，施工过程需严格控制以降低对软土地层的扰动。文章以珠海市横琴杧洲隧道为背景，针对软土地层浅埋大直径盾构隧道始发试掘进过程，探讨始发前地层加固和管片上浮等风险及控制措施；采用PLAXIS^3D有限元软件，建立软土地层大直径盾构始发试掘进数值模型，对比分析地层加固前后不同浆液未凝固区长度下的管片上浮量、地层变形及受扰动范围。结果表明：软土预加固处理、配置速凝浆液、控制盾构掘进速度等措施能有效控制盾构始发管片上浮风险；软基预加固处理对抑制管片上浮效果最好，能提高隧道与周围土体整体性，保证盾构在浅覆土始发试掘进过程有一定安全储备。     

卵石层中长距离大直径盾构换刀地面加固研究

研究目的:卵石层中长距离大直径盾构掘进是盾构施工的世界性难题。某工程采用一台12 m的大直径盾构独头掘进5.2 km,卵石地层中盾构掘进,刀具(盘)磨损严重,须有计划地设置盾构停机点和对盾构刀盘进行全面检修并更换刀具,为确保施工安全,需对配套的地面加固措施进行研究。研究结论:无论是带压进仓作业,还是常压进仓作业,为确保施工安全,都需采取辅助的地面加固措施,以提高盾构机周围地层的稳定性和密实性;带压进仓换刀,可采用后退式分段注浆地面加固措施;常压进仓换刀,可采用钻孔桩+桩间注浆地面加固措施。     

土压平衡盾构加气排水防喷涌技术研究

针对地下水丰富、节理裂隙发育、渗透系数大和气密性差的地层,常规的土压平衡盾构掘进易发生喷涌现象,导致地表沉降变形大、施工效率低。本文依托兰州地铁1号线、2号线土压平衡盾构施工项目,建立土压平衡盾构舱内压力传递模型,对土压平衡盾构舱内压力传递原理和加气排水防喷涌机理进行研究,提出土压平衡盾构"加气排水"掘进施工方法;通过土压控制和掘进舱压控制实现了"加气排水"掘进施工的过程控制;应用地质雷达扫描和注浆加固技术解决了地层疏松、空腔等缺陷。     

砂土液化地层盾构隧道加固设计研究

砂土液化地区盾构隧道后期运营沉降量大、管片病害多、维修难度高,采用有效的地面加固形式有利于减少盾构掘进期间地层损失、土体固结造成的地面沉降及盾构隧道运营期间的病害。以佛山地铁2号线工程为实例,基于连续介质模型的基本原理,简化建立地层-结构空间计算模型,计算分析盾构掘进时不同洞内加固及地面加固形式对地面沉降的影响规律,并通过现场监测数据进行验证。结果表明,当采用洞内加固及地面加固方案1时,能有效控制盾构掘进后管片的后期沉降,减少沉降率达60%及83%;在砂土液化地层洞内注浆时,注浆压力需控制在0.3～0.5MPa,注浆流量控制在10～15L/min。     

杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收技术

盾构接收是复杂软弱富含水地层盾构施工的关键风险点。针对某地铁车站端头隧道施工中所遇到的特殊工程地质条件,提出并采用了杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收施工工艺。采用工程应用与实测相结合的研究方法,对水平冻结加固区的温度以及盾构接收期间地表沉降进行了现场实测研究。分析了冻结壁温度变化规律,判断安装和切割钢套筒时机,确保了钢套筒顺利切割。总结了软弱富含水地层钢套筒盾构接收技术的特点及难点,有效地避免了盾构接收过程中涌水、涌砂的风险,保障了盾构的安全接收。     

下穿运营线路的黄土塬盾构隧道的施工风险与对策

以位于黄土塬区的引汉济渭二期工程南干线引水隧洞为依托,探讨分析了黄土塬地区盾构引水隧洞下穿高速公路路基段和运营线路造成的地层扰动影响,在此基础上提出加强注浆、地层预加固、控制盾构土仓压力及出土量等措施以减少地层不均匀沉降的施工风险;针对盾构掘进穿越黄土塬区地层时,由于地下水位高,砂土渗透性强导致掘进困难,每环掘进漏泥多,清理时间长,盾尾涌水及螺旋出土机喷涌现象频繁发生的问题,研究了盾构喷涌的形成机理,据此制定了渣土改良、盾构掘进参数优化等防喷涌的施工对策;形成了针对黄土塬区盾构法引水隧洞下穿运营线路的施工风险分析与对策,为现场作业和相似工程提供施工指导。     

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。     

新建盾构隧道穿越铁路应用技术

随着地铁建设的辐射延伸,地铁施工穿越既有铁路的情况也越来越多,安全风险问题更为突出,为保证既有铁路的安全和新建地铁的顺利施工,以昌平线二期十三陵景区站~西关环岛风井区间为例,按照铁路沉降控制标准的要求,对地铁区间盾构掘进前采取地表加固铁路轨道、建立试验段确定盾构掘进参数、加固地层换刀等技术方案,掘进过程中合理选用土压、推进速度、同步注浆、二次补偿注浆等掘进参数,建立应急预案、监测控制等技术措施,保证了铁路轨道变形、地表沉降处于可控范围,达到了沉降控制的效果。     

采用新型局部气压盾构

采用拜萨克公司的盾构推进莫斯科的市政隧道 在分析了国内和国际盾构掘进隧道的经验和实地了解一些国外工程项目的基础上,同时为了避免采用传统的特殊工法(指降水、冷冻和化学加固等辅助工法--译注),莫斯科工程建设公司的СУПР公司决定在俄罗斯首次采用空气对衡盾构,即法国拜萨克公司的盾构,在饱和含水地层掘进市政隧道.     

沿海复合地层泥水盾构施工适应性分析

以沿海广深港客运专线狮子洋隧道为工程依托,分析软土地层、软硬不均地层、全断面硬岩地层、断层破碎带4种典型地层条件下,大直径盾构隧道掘进中遇到的问题。结果表明:软土地层适合采用泥水平衡盾构掘进,掘进速度较快;在软硬不均地层中掘进时须对边刀间距进行优化并适当调整刮刀与滚刀的高差;全断面硬岩地层中掘进速度较慢,刀具磨损严重;在断层破碎带施工时须加强刀盘驱动系统和推进系统的最大承受荷载,根据地层变化不断优化掘进参数,维持掌子面的泥水压力,保证复杂地质条件及恶劣工况下盾构的掘进。研究结果对类似工程特别是沿海地区盾构隧道施工有借鉴意义。     

复杂地层盾构接收新技术研发

隧道盾构施工过程中,复杂地层盾构接收最容易发生工程事故。以长沙地铁2号线五一广场站盾构接收施工为例,通过对复杂地层注浆缺陷进行分析和补救措施研究,提出取消端头地层加固,在预埋洞门环时设置三道橡胶止水环,采用自主研发的内翻式止水帘布实现了安全接收。     

填海区富水砂层下覆基岩混合断面盾构施工技术

结合深圳地铁2号线工程实例,详细介绍了填海区地铁盾构通过高强度基岩地质区域的施工技术,对盾构掘进过程中遇到基岩地层加固、开仓换刀、盾构掘进等处理措施进行了全面阐述。采用洞内、地面注浆加固,完成常压进仓进行刀具检查更换。盾构过基岩隆起区合理控制掘进参数并采取必要的辅助措施,通过盾构机掘进过程中对关键参数的控制,加强了对刀具的保护,顺利通过了单轴抗压强度高达110 MPa的38.4 m基岩隆起区。     

首例盾构在灰岩地区近距离下穿高铁路基段技术

灰岩地层因其软硬不均、上软下硬、高强度,导致盾构在掘进过程中难度极大。以广州地铁9号线3标盾构下穿武广高铁路基段施工为例,创新性地引入MJS水平加固施工技术,长距离进行水平旋喷桩加固(60 m),成桩效果良好,沉降控制好,配合盾构整体式刀具及切口水压控制,通过掘进管理,保证盾构机在下穿不停运高铁路基段顺利掘进,确保施工安全。     

岩溶地层中的盾构隧道施工

研究目的：岩溶地层中采用盾构法施工在国内尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工，以保证施工及运营安全。研究方法：采用多种勘查手段分析岩溶地层，充分注重盾构机及盾构施工的特点，比选、优化设计施工方案。研究结果：顺利完成岩溶段盾构隧道施工，验证了勘查及加固方案，填补了国内的空白。研究结论：综合运用多种探测方法对探明溶洞的分布很有成效；根据盾构施工特点制定地层加固方案并有效实施以及对盾构机设计进行针对性的改进并采取相应的掘进技术措施都是适宜的。     

南宁地铁1号线交叠盾构隧道施工控制技术

以南宁地铁1号线一期工程的2个区间盾构隧道工点为背景,对圆砾泥岩复合地层中盾构隧道上下交叠施工的主要技术进行探讨。在此类地层中交叠隧道施工应采用下部隧道地层加固、临时支撑系统保护、上部盾构优化掘进控制的综合控制措施,为交叠段工程安全提供保障,降低施工风险,对南宁等地区类似地层中的交叠盾构隧道施工具有指导意义。