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.     

砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究

盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象;由于土舱内土体颗粒间力的传递是点对点,使支护压力不能有效施加到开挖面上,极易出现地表沉降超限、塌方等事故.为此,以北京地铁9号线盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫十膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的;在土体改良过程中应根据出土量、土压力、盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况,及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数;在确保盾构出土量可控的前提下,采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率.     

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。     

浅覆土大粒径无水砂卵石地层盾构施工技术

直径6 m的盾构隧道已开始应用于北京电缆隧道。为确保盾构在浅覆土大粒径无水砂卵石地层中顺利掘进,采取了以下措施:渣土改良、加大同步和二次注浆量、优化掘进参数、优化刀盘布局和刀具等。通过试验结合现场的方法,保证盾构通过后地面沉降控制在规范要求之内。     

富水弱胶结大粒径砂卵石地层盾构施工技术

兰州地区富水弱胶结砂卵石地层中修建的第一条盾构法隧道工程,施工中遇到许多技术难题,如掘削面前方大粒径卵石难以有效破碎;掘削面平衡土压力难以建立与欠压掘进;渣土改良效果较差与螺旋机喷涌;地层超挖明显、隧道上方地层出现空腔以及地表沉降现象难以控制等。针对以上问题进行深入分析,发现弱胶结砂卵石地层中高强度大粒径卵石的存在与渣土改良效果难以保证是导致盾构掘进困难、地层超挖与沉陷的主要原因,从施工技术角度提出了相应的应对措施,如加大盾构机额定扭矩和总推力,确保在有足够动力的前提下,适当减少滚刀数量,同时增加贝壳刀与撕裂刀的数量。从施工技术角度提出相应措施,可为今后类似工程提供参考。     

圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数的研究

以南宁地铁施工为依托,针对该地区的富水圆砾粉砂层级配颗粒大、渗透系数大的特点,对于盾构施工常见刀盘、刀具磨损较大、地表坍塌事故等情况下的圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数进行了研究。通过对工程地质的特殊性分析,试验段掘进参数的确定、优化及现场验证,取得了不同的土仓压力、泥浆密度、盾构推力大小和盾构掘进速度、控制每一环的出渣量、保证管片背后注浆的数量和压力大小等施工参数,有效地控制了地表沉降,延长了刀盘刀具的使用寿命,保证了盾构在该地层安全、顺利推进,取得了良好的施工效果。这对类似地层盾构施工具有指导意义。     

富水砂卵石地层大直径泥水盾构带压换刀技术

根据富水砂卵石地层盾构掘进的特点,针对性地采取高浓度泥浆全方位封堵等措施,实现在富水砂卵石地层中对刀盘舱的气密性控制,为安全带压进舱作业提供条件,突破地表环境条件对换刀地点的限制,可为盾构长距离快速掘进提供安全和技术保障。     

关于北京地铁复合地层盾构机选型的分析

北京地铁九号线6标盾构隧道穿越地层部分为第三纪强风化～中等风化粘土岩、砾岩及卵砾、圆砾层,局部为粉质粘土、细砂层。在隧道范围内存在随机分布有大粒径卵石和漂石,漂石最大粒径可达1.2 m×1.5 m,卵石强度较大。区间隧道大部分处于潜水层中,且需穿越310 m宽的玉渊潭东湖。由于在强风化砾岩、卵石地层都存在大量卵石漂石,导致掘进困难。采用何种盾构机施工均存在较大风险和难度。根据北京地区的各种情况对盾构机选型问题进行探讨。     

砂卵石地层泥水平衡盾构隧道掘进参数控制

砂卵石地层具有地层结构松散、孔隙率大、整体强度低等特点,在此地层中进行盾构施工,合理设置掘进参数至关重要。以兰州地铁1号线迎门滩—马滩区间隧道砂卵石地层泥水平衡盾构施工为依托,研究了砂卵石地层泥水平衡盾构掘进参数。现场监测结果表明,加大盾构总推力能够适当提高掘进速度,而加快刀盘转速却不能达到这一效果。采用FLAC 3D有限元软件数值模拟了不同支护压力和注浆压力下盾构隧道掘进过程。结果表明:掌子面支护压力应与掌子面土压力相匹配,同步注浆压力应与掌子面原位应力基本一致或略高。     

基于盾构工程特征的砂卵石 地层分类方法

针对砂卵石地层盾构长距离高效掘进困难的弊端,在总结盾构掘进常见工程问题的基础上,提出粒径大 小、细粒含量、水压高低以及磨蚀性能是制约盾构高效掘进的地层特征因素,分析各因素的特征指标、指标确定 方法及指标量化区间,并根据指标量化区间划分出砂卵石地层类别。基于不同的地层类别匹配合理的盾构方案, 通过组合指标下的砂卵石地层盾构实例,验证地层分类方法的适用性。研究结果表明：根据颗粒最大粒径 dmax 与 螺旋输送机最大输排能力 dp,可将砂卵石地层分为可输排及不可输排地层;根据细粒透镜层同区间总地层的占比 λ,可将砂卵石地层分为高黏性低渗透及低黏性高渗透地层;根据地下水位高度 hw及界限水位高度 h0,可将砂卵 石地层分为高水位及低水位地层;根据等效石英含量 Qe,可将砂卵石地层分为高磨蚀性及低磨蚀性地层。提出 的分类方法可为砂卵石地层盾构设计与施工提供理论指导和技术支持。     

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。     

无水砂卵石地层土压平衡盾构掘进参数管理

无水砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,对盾构施工存在很大的不良影响,该地层对盾构机性能要求高,对盾构掘进参数管理要求严格。以北京地铁9号线3标盾构施工为背景,对盾构掘进中的主要参数如土压力、刀盘扭矩、注浆量等进行分析,在施工中对以上参数进行严格管理,保证盾构掘进的顺利进行。其成功经验对今后类似地层中的盾构施工有一定的指导意义。     

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。     

兰州地铁1号线黄河隧道盾构施工难点及应对措施研究

兰州地铁黄河隧道为国内首条交通工程类下穿黄河隧道,地质条件极为独特。为解决盾构连续性长距离在大粒径高压富水弱胶结高硬度的砂卵石地层中如何安全顺利掘进下穿黄河,采用理论分析与现场施工反馈紧密结合的方法,研究盾构下穿黄河施工难点及应对措施。研究表明:土压盾构在穿黄施工中相继遇到刀盘卡机、刀具磨损、螺旋机喷涌、固结泥饼、地面塌陷等问题;泥水盾构相继遇到掘进困难、卵石积仓滞排堵管、破碎机故障频发、刀盘刀具管路磨损、泥浆击穿河床等问题,通过设备改造,优化掘进参数,做好区间降水、工法辅助、泥浆制配、渣土改良、刀具改进、气压稳定等工作,有效解决盾构在砂卵石地层中掘进的相关问题,确保黄河隧道顺利建成。     

砂卵石地层衡盾泥辅助盾构带压开仓技术研究

本文主要阐述盾构在兰州地区砂卵石地层掘进过程中遇到刀盘卡死、刀具磨损严重、土仓大卵石沉积固结、刀盘结泥饼等情况影响盾构正常掘进时,在富水地层中需人员带压进仓作业,利用衡盾泥辅助施工泥模护壁带压进仓作业。实践表明:"衡盾泥"泥膜护壁其气密性和隔水性强,保压效果好,耐久稳定,且对周边地层起到一定的固结作用,可极大程度地减小盾构恢复掘进后对周边地层的影响,加大了开舱作业的安全性并提高了工作效率。     

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。     

盾构掘进中富含超大粒径漂石地层土体改良技术研究

对于盾构工法而言,富含超大粒径漂石地层是一种施工控制难度极大的地层,盾构在该地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象。同时,由于土舱土体颗粒之间为点对点传力,支护压力不能有效地施加到开挖面,极易出现地表沉降超限、塌方等事故。通过土体改良改善土舱内土体的性状和流塑性,是提高盾构掘进效率和控制开挖面稳定性的重要措施。以北京地铁9号线06标"军事博物馆站—东钓鱼台站"区间盾构工程为背景,开展盾构掘进过程土体改良试验,找出适用于不同类型富含超大粒径漂石地层的盾构土体改良剂。     

如何降低土压盾构掘进对无水砂卵石地层的扰动

在城市地铁工程的修建中,盾构法隧道施工技术以其独有的智能化、安全、快捷、地层适用性广等特点与优势,得到越来越多的推广和应用。虽然盾构法取得了斐然成绩,但此法施工不可避免引起地表沉降,尤其是在无水砂卵石地层中,土压平衡盾构掘进对地层的扰动更为明显。地表沉降过大,会影响盾构隧道的安全施工和建筑物的正常使用,甚至地表坍塌,会带来灾难性的后果,因此如何降低盾构掘进对无水砂卵石地层的扰动成为施工的重中之重。     

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。     

盾构下穿大量老龄浅基民居沉降控制技术

莞惠城际GZH-6标盾构隧道穿越地质多变的复合地层,掘进过程中遇到富水软弱地层、上软下硬、全坚硬岩、孤石、漂石、砂层等不良地层,施工难度大。隧道下穿大朗镇繁华老城区,线路上方建筑物覆盖率达90%以上,多为老龄浅基民居,安全风险高。掘进过程中通过采取建筑物及地层主动注浆及跟踪注浆、沉降监测、掘进参数优化、渣土改良、同步注浆及二次注浆控制、地质探测等多种技术实现盾构掘进过程中建筑物安全。