外滩通道建筑物保护及周边环境影响分析

国内采用超大直径土压平衡盾构法施工属首次,以Ф14270mm超大直径土压平衡盾构为对象,对盾构穿越建筑物的风险进行评估,采用数值模拟方法比较加固前后浦江饭店基础沉降和水平位移以及隧道轴线地表沉降;穿越中采用FCEC法对建筑物进行超前保护,使建筑物沉降控制在10mm内;在盾构推进过程中对周边环境的影响从横向和纵向两方面进行分析;通过现场监测和理论计算对照,表明建筑物在盾构穿越过程中沉降控制良好,具有一定的工程参考意义。     

盾构参数对复合地层损失率和地表沉降的影响

为研究土压平衡式盾构机穿越复合地层过程中,不同盾构掘进参数对地表沉降值和地层损失率的影响,依托湖南商学院站至白鸽咀站区间盾构工程已有的施工沉降监测数据,利用Peck公式反推得到盾构施工在此类地层条件下的地层损失率,并通过三维有限元数值模拟分析了盾构各参数对地表沉降值和地层损失率的影响程度。研究结果表明：在掘进推力增大时,沉降槽宽度减小,沉降值增大,地层损失率增大;在土舱压力增大时,沉降槽宽度减小,沉降值增大不明显;在注浆压力增大时,沉降槽宽度减小,沉降值也减小,地层损失率减小。在盾构穿越上软下硬复合地层条件下,进行了盾构掘进参数对地层损失率和地表沉降的影响敏感度的排序,以期为此类地层盾构掘进施工的变形控制提供参考。     

地铁区间隧道穿越粉细砂地层土压平衡盾构施工技术

石家庄市城市轨道交通1号线体育场站~北宋站区间隧道穿越粉细砂地层,施工采用土压平衡盾构掘进技术,对始发洞口进行了双管旋喷桩加固,掘进过程中优化了盾构推进速度、土仓压力、出土量、推力及注浆压力等主要技术参数,保证了施工安全,区间隧道顺利贯通;采用同步注浆和二次注浆措施及优化的掘进施工参数控制了掌子面的稳定和地表沉降。工程实践证明土压平衡盾构也适用于粉细砂地层的区间隧道施工。     

富水卵漂石地层土压平衡盾构施工参数研究

针对富水卵漂石地层土压平衡盾构(EPBS)施工出土控制困难、掘进效率低问题,依托成都地铁某盾构隧道区间的现场实验段,对富水卵漂石地层中土压平衡盾构的实测关键施工参数进行了统计分析,并探索了与地层相适应的掘进参数以及提高掘进效率的途径。研究参数包括:出土量、土舱压力、贯入度、掘进速度等,研究结果表明:虽然富水卵漂石地层中的土压平衡盾构掘进易超出土,但通过适当减少土舱压力和增大贯入度能够减少超出土量,盾构法适用于该地层;改善地层可掘削性能和适当降低土舱压力是提高掘进速度有效方法,而增大总推力可能导致掘进速度下降。     

下穿建筑物土压平衡盾构土仓土压力参数研究

采用现场监测和理论分析相结合的方法,对盾构穿越既有建筑过程中控制沉降措施进行了分析,分析结果表明：盾构开挖时,土仓土压应该大于开挖前地层侧向土压力的理论值,在本工程中,通过现场试验和监测,得出土压系数取实测侧压力系数的1.2~1.3倍时,盾构开挖时地表沉降达到较好的控制。当盾构穿越既有建筑物时,应考虑建筑物附加应力对地应力的影响,调整土仓中土压参数。从现场监测结果表明,调整前后地表沉降量有较显著的变化。     

盾构通过基岩凸起地段综合施工技术

在花岗片麻岩复合地层施工中,由于存在孤石或基岩凸起,对盾构施工造成很大的困难和风险。结合广州地铁21号线中新站至中间风井盾构区间实例,介绍了土压平衡盾构机在片麻岩复合地层施工中的应用技术,遇到基岩凸起、"上软下硬"情况,采用地面爆破施工,通过对爆破时药包设计、安装及布孔方式、爆破安全距离的控制,对基岩进行预处理,爆破后检测处理效果并通过地面注浆固结裂隙。盾构机掘进时,在不同路段,通过控制盾构机的掘进参数,顺利完成盾构区间掘进任务,减少盾构开仓风险。     

复合地层大直径盾构选型与掘进技术研究

盾构施工将不可避免遇到完整基岩地层、软硬不均地层或孤石地层,由于不同地层盾构施工的差异性,盾构机的选型和制造应考虑复合地层的特殊性,盾构掘进过程中也应提出有针对性的措施。结合实际工程,针对大直径复合地层盾构施工特点,进行了盾构选型与掘进技术相关措施的研究和分析,引入了土压—泥水双模式混合盾构机应用的理念,对盾构刀盘设计、常压换刀技术、破碎机配置和超前地质预报这几个复合地层盾构机制造的核心技术问题提出了相关要求,并对软硬不均地层和孤石地层两大复合地层盾构掘进难题提出了针对性的解决措施。文中所述的复合地层大直径盾构机选型和掘进技术方案已在实际工程中成功应用,可对类似工程提供指导。     

一种新型EPB渣土改良相似模型试验系统及功能验证

基于对国内外EPB渣土改良的研究现状以及室内试验方法的总结与分析,指出不同试验方法的局限性;研发了一种新型渣土改良相似模型试验系统——EPB渣土改良试验系统。系统集合了泡沫发生、盾构掘进、螺旋输送机输出等功能,可实现地层重塑、盾构掘进过程模拟、切土及土仓渣土搅拌;可将泡沫改良剂按设计配比加入土仓并搅拌,判断改良土体对掘进参数的影响;可模拟敞开式、半土压平衡式、土压平衡式、过压掘进模式等4种状态EPB盾构掘进;可模拟螺旋输送机出土过程及土塞效应实现过程。通过"盾构掘进模拟"和"渣土改良试验"等功能试验,验证了该试验系统各功能的准确性和可靠性。系统为研究EPB渣土改良优化配比及效果评价提供了新手段,可为大直径土压平衡盾构施工、特殊地层下盾构控制技术等条件下渣土改良提供可靠的施工参数,指导施工。     

高标贯中粗砂地层盾构法施工应对措施研究

西安地铁2号线北端盾构施工过程中全断面穿越中砂、粗砂层,其中中砂的标贯击数达到150击,砂层极为密实,且需严格控制地面沉降;盾构掘进出现极限参数,不能正常运转,同时螺旋、刀盘甚至是盾体磨损加快。通过增加开挖面积、主动铰接辅助推进、渣土改良、压缩空气辅助建压等措施来解决超密实地层盾构掘进问题,使用效果比较明显,提高了土压平衡盾构对密实砂层的适应性。     

富水砂卵石地层长时间降水段大直径盾构施工技术

成都轨道交通17号线一期明九区间2#中间风井～九江北站盾构区间工程,地层具有高富水、高砂卵石含量、高强度漂石的地质结构特点,经过长时间降水后细小颗粒被带走,地层受扰动并存在大量的非稳定大卵石结构,给大直径(8.634 m)土压平衡盾构机首次在这类地层施工增加了难度。通过采用隧道盾构施工预加固、渣土改良、盾构参数精准控制、同步及二次注浆等施工技术,有效地保证了盾构施工的安全和可靠。大直径土压平衡盾构机首次在成都富水砂卵石地层长时间长距离降水段的成功应用为同类工程提供了施工经验。     

漂石地层土压平衡盾构掘进速度模型研究

目前针对漂石地层土压平衡盾构的掘进速度模型研究比较少。借助成都地铁某区间盾构隧道工程,根据现场施工实测数据,利用统计分析、模型回归等方法分析了参数间的相关性,并依据掘进速度与其他参数间的关系建立了成都漂石地层中的掘进速度模型。研究结果表明:在成都漂石地层中,影响掘进速度最大的因素依次是贯入度、刀盘转速;掘进速度和刀盘转速、贯入度、螺旋机转速成正比,与总推力、土仓压力正反比;掘进速度与扭矩不是简单的线性关系,扭矩在一定范围时,掘进速度缓慢增加,当扭矩大于一定值后,掘进速度随着扭矩的增大而减小。这些关系对漂石地层土压平衡盾构的参数选择和匹配有重要的指导意义,所建立的模型可为盾构掘进参数的优化、预测和控制提供依据。     

无水砂卵石地层土压平衡盾构刀具改造技术

分析辐条式土压平衡盾构在穿越全断面无水砂卵砾石层施工中刀具严重磨损的原因,提出拆除滚刀并对刀具进行改造以及按分层切削设计原理对刀具进行重新配置的思路。从刀具改造的总体思路、刀具改造前后对比分析和改造后掘进效果的对比等方面进行研究。结果表明:改造后的刀具以及按分层切削设计原理配置的刀具有很好的切削效果,为地铁无水砂卵石地层盾构施工刀具改造和配置提供了一种新方法。     

水下盾构隧道施工管片上浮控制

以天津地铁3号线13标段盾构穿越新开河为背景,研究了盾构穿越河底粘土层、粉质粘土层条件下的管片上浮控制问题.研究结果印证了粘土、粉质粘土地层条件下注浆扩散跨过渗透注浆阶段,直接进入压密注浆阶段的结论;同时表明：在河底土层为粘土、粉质粘土地层条件下,管片上浮以局部管片上浮为主,局部管片上浮控制的决定性因素为壁后注浆动态上浮力和连接螺栓抗剪力,控制局部管片上浮的根本性方法是控制壁厚同步注浆压力.笔者还提出,盾构穿越新开河河底时,控制管片上浮的注浆压力不超过0.25 MPa,实际注浆压力为0.15~0.20 MPa,并在实践中取得了良好效果.     

浅埋盾构穿越渗透性地层时极限支护压力分析

基于半承压水模型综合考虑土压盾构穿越渗透性地层时覆土层及下卧层的渗透性,推导了盾构穿越层中沿掘进方向的水头分布的解析解,将其与现有的二维渗流场的解析解结合扩展为相应的三维近似解. 同时采用数值仿真得到稳态渗流条件下浅埋渗透性地层的主、被动破坏模式,建立了相应的柱体+弧形转角体模型,将前述三维渗流场引入该模型,通过力矩平衡法得到了相应两种极限状态下开挖面支护压力的计算公式,与既有结果进行对比,此计算方法更接近数值解. 研究发现:施工对开挖面前方渗流场的扰动基本局限在3倍洞径以内,主、被动极限支护压力的值随水头差的增大均线性增加,盾构直径和水头差是影响主动极限支护压力的主要因素,拱顶埋深与盾构直径是影响被动极限支护压力的主要因素,实际施工过程中,支护压力值应尽可能接近水土分算下的土体原始地层侧压力值,并在其附近（最好在其上方）小幅度波动,波动范围应以变形控制标准为依据.      

软土中大直径盾构穿越市政管道防护措施研究

大直径盾构近距离穿越市政主干管,无论是在施工阶段还是在运营使用阶段,都有很大的安全风险。为确保安全,在盾构穿越市政管道过程中,应控制盾构掘进参数、控制盾构姿态、加强管片背后注浆,优化浆液配比和初凝时间,以减少地层损失;对距离盾构隧道比较近的大管径,在管道与盾构隧道交叉节点处,可采用将模筑钢筋混凝土箱涵替代预制承插圆管、并对管道与隧道之间的土体进行加固改良的防护措施,以减小相互影响。以京津城际延伸线解放路隧道为依托工程,就大直径泥水平衡盾构穿越拟建市政管道的防护措施进行分析研究,以减小相互影响,确保施工安全和正常运营,为后续类似工程提供借鉴和参考。     

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术

在盾构法施工中,盾构机在富水砂卵石地层中掘进,一直是一个全新的技术难题。如何处理盾构机掘进在富水砂卵石地层,沉降大、速度慢、换刀频等问题,结合在建的成都地铁4号线正在掘进的三台土压平衡式盾构机掘进技术资料,通过统计、分析,综合考虑富水砂卵石地层中土压平衡盾构掘进参数、泥浆参数、盾构姿态、地层变形机理等信息,进行了初步探讨,对盾构机的选型及施工提出建议。     

复合地层盾构掘进隧道地表沉降及支护受力分析

以海岛复合地层为典型代表,盾构穿越较节理发育的全风化花岗片麻岩时,地表以及地层变形难以控制,其施工安全性是需重点解决的问题之一。以厦门地铁一号线董任站~集美中心站盾构区间隧道为工程背景,对盾构穿越的典型节理复合地层盾构开挖进行数值模拟,探明了复合地层盾构施工地表沉降和支护结构力学行为特征的规律,从而为保证复合地层盾构施工安全提供指导。     

广州地铁石灰岩地层中的盾构施工技术

介绍了广州地铁石灰岩地层地质特征,提出盾构在此地层中施工要进行岩溶、土洞预处理,对掘进中出现的喷涌、盾构偏移、管片上浮等问题进行了原因分析并提出控制措施,对同类工程有参考价值。     

截污管道盾构下穿河底施工技术

以沈阳运河水系改造截污工程一标段盾构下穿河底软弱不良地层为背景,通过采取地层注浆加固和施作钢筋混凝土抗浮板等技术措施,优化渣土改良,合理设定土压、掘进速度等掘进参数,控制同步注浆、二次补浆,强化监控量测,成功解决了穿越时可能出现的冒浆、突泥涌水、隧道上浮等风险,沉降控制在设定值范围内,取得了较好的经济和社会效益。     

盾构区间基岩凸起和孤石处理技术

随着我国地铁的迅速发展,盾构施工也被普遍运用,但孤石和基岩凸起仍是盾构掘进的一大难题。在盾构推进过程中遇到孤石和基岩凸起,不仅容易使刀具损坏、使换刀次数大幅度增加,还会造成地层扰动、隧道塌方、冒顶等严重灾害。结合广州地铁6号线(金峰站—暹岗站)区间案例,通过对孤石提前探测和预处理,解决盾构推进中孤石和基岩凸起问题,保证工程的顺利进行。