盾构隧道工程中砂卵石地层勘察技术分析

对富水卵石地层的勘察与评价直接影响砂卵石地层中盾构隧道施工的成败。常规的勘察和评价技术方法很难满足富水砂卵石地层盾构隧道施工的技术要求。为了解决富水砂卵石地层盾构隧道施工中遇到的因超挖引起地面沉降、隧道冒顶坍塌、大粒径和高强度漂卵石颗粒的卡塞和剧烈磨损盾构刀盘等问题,文章以兰州市轨道交通盾构隧道富水卵石层勘察评价为例,分析了该地层卵石粒径组成、漂石含量、卵石颗粒饱和单轴抗压强度和卵石颗粒石英含量等参数对盾构选型、施工及设计的影响,归纳了盾构隧道工程所需砂卵石地层参数的勘察技术和方法,提出了盾构隧道施工中漂石颗粒建议分组。对于穿越砂卵石地层的盾构隧道,在勘察过程中,应在盾构隧道沿线进行砂卵石层原位全颗粒分析试验,并针对不同深度内的卵石和漂石含量、尺寸、出现概率进行统计分析。     

中国中铁盾构在成都地铁砂卵石地层中的施工应用

针对成都地铁富水砂卵石地层施工中存在的盾构扭矩偏小,刀具、刀盘、螺旋机磨耗严重,碴土改良效果不好,以及地表后期沉降明显等问题,文章介绍了中国中铁盾构的设计改进措施,其中盾构主驱动扭矩的合理设计、贯入度的精确选择,可有效防止刀盘卡壳或转速自动降低所造成的施工风险;盾构刀盘的合理设计和刀具布置,可减少碴土堆积和结泥饼现象,同时对碴土起着有效的搅拌作用。有效的碴土改良技术,降低了刀具的磨损,减少了换刀次数,延长了换刀里程。实践和研究结果表明,中国中铁盾构能适应富水砂卵石地层的施工,地表后期沉降满足规范要求。     

富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究

对于砂卵石地层盾构施工,由于土体内摩擦角大、流动性差、渗透系数大,导致进入压力舱的土体很难形成“塑性流动状态”,给施工带来困难,因此必须对渣土进行改良;本文基于砂卵石土物理力学指标分析进行渣土改良剂比选,最终确定使用泡沫作为渣土改良剂;试验得出泡沫剂的最佳配比为3％;下,改良后的渣土内摩擦角由42．56°降低到38．24°;渗透试验表明最佳配比下,改良后的渣土渗透系数由2．315×10^-2cm／s提高到5．328×10^-5cm／s;通过试验数据得出,经过现场盾构试掘进验证了泡沫剂改良砂卵石土层具有良好的效果。     

富水砂卵石地层洞内深孔定点填充注浆加固技术浅析

成都地铁富水砂卵石地层中土压平衡盾构施工已经证明是可行的,但盾构施工隧道上方的滞后沉降时有发生,直接影响到地铁上方管线、建筑物和人的安全,严重的会造成等级事故。根据成都富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降机理分析,提出的洞内深孔定点填充注浆加固技术,能够有效降低滞后沉降的风险,对类似地层盾构施工有一定的指导作用。     

复合地层盾构隧道泡沫改良碴土试验研究

盾构长距离穿越复合地层时,会出现喷涌、刀盘结泥饼、刀盘扭矩过大、刀具磨损严重等施工问题。文章通过自制泡沫发生装置,进行了泡沫改良碴土试验,分析了不同泡沫注入率下全风化、复合、强风化地层碴土的各项物理参数变化情况。试验结果表明:注入泡沫可有效降低碴土的渗透性系数、粘聚力和内摩擦角;使用注入率为20%的泡沫处理改良碴土,其渗透性系数可降低至10-6m/s,满足盾构隧道施工的抗渗要求;盾构掘进强风化土、复合土、全风化土时,满足理想状态下土体"塑性流动"要求的最优泡沫注入率分别为30%,10%和10%。     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术

成都地层以地下水位高、卵石含量多及硬度大、漂石含量高且局部密集成群著称,是否适合盾构法施工或采用何种类型盾构施工.一直存在争论.文章以成都地铁一号线盾构4标左线隧道施工为例,从盾构选型、掘进参数选择、快速换刀、建筑物保护和监控量测等方面.对土压平衡盾构在富水砂卵石地层中的快速掘进技术进行了初步探讨,并结合地铁一号线施工中存在的问题,对地铁二号线盾构选型和施工提出了相应建议.     

石家庄砂土地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

砂土地层流动性较大,是典型的力学不稳定地层.土压平衡盾构在砂土地层条件下施工时,容易出现刀盘、刀具等异常磨损、刀盘扭矩和推力增大、开挖面失稳崩塌、喷涌等问题.基于此,文章以石家庄地铁1号线2期某区间砂土地层土压平衡盾构施工为例,首先进行室内渣土改良剂试验、坍落度试验和搅拌试验,而后将试验成果应用于施工现场,并对土体改良...     

土压平衡盾构施工中红粘土土体改良试验研究

红粘土是一种特殊土,具有高液塑限、高粘聚力、富含粘土矿物以及复杂的微观结构等特点。土压平衡盾构在穿越红粘土地层过程中,常遇到刀盘结泥饼、土舱闭塞、排土不畅等问题。为此,文章以武汉市雄楚大道新建高压电力通道工程土压平衡盾构掘进穿越红粘土地层为背景,研制了一种由阴离子表面活性剂A、非离子表面活性剂B和抗粘添加剂C复配而成的新型改良添加剂,通过性能试验、搅拌试验、坍落度试验、稠度试验、液塑限联合测定试验评价了土体改良的效果,得到了含水率为40%及改良剂注入率为30%的理想土体改良指标。通过对比试验表明,研制的新型改良剂对红粘土土体的改良效果较好,所得结果可为红粘土地层盾构施工中的土体改良提供参考。最后文章分析了添加剂改良红粘土的机理,得出红粘土遇水易膨胀、易泥化、强粘滞性是盾构施工过程中"结泥饼"的根本原因。     

南京砂岩地层盾构掘进中的土体改良技术

为了确保土压平衡盾构在砂岩地层中能够顺利施工,需将砂岩土体改良成具有良好的塑性流动性、较低渗透性以及较小内摩擦角的土体,通常采用的方法是在开挖面及土仓内注入各种土体改良剂。介绍了南京轨交禄口机场线某段区间隧道工程添加泡沫剂的土体改良方法。通过对土质的分析、泡沫剂改良土体的室内实验,确定了该工程采用泡沫剂的施工参数,从而确保土压平衡盾构在砂岩地层中的顺利施工。     

超大直径土压平衡盾构施工土体改良试验研究

盾构推进时开挖面的稳定对控制沉降起着决定性作用,因此要求作为开挖面支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等特点,但是一般土壤不能完全满足这些特性,为此需要对开挖面土体进行改良。目前土体改良技术主要是在土体内加入膨润土、泡沫等添加剂来改善土体的性能,但是该技术对于超大直径、工程环境敏感的上海外滩通道工程是否适应值得探讨。为此,以上海外滩通道工程为背景,通过室内试验、模拟试验和现场试验研究了土体改良技术对超大直径土压平衡盾构隧道的适应性问题;通过室内试验验证了泡沫和膨润土对上海典型土体的改良效果;根据模拟推进试验结果确定了添加剂加量、发泡率等参数;最后通过现场试验探讨了改良效果。通过在超大直径土压平衡盾构施工中对土体进行改良,有效地保持了开挖面的稳定,减少了盾构推力与扭矩,刀盘磨损和机械负荷也都得到了很好的改善,盾构在土体改良后出土流畅、推进匀速,从而验证了土体改良技术对超大直径盾构隧道的适用性。     

砂-粘土复合地层盾构隧道地表沉降规律研究

文章依托深圳地铁11号线宝—碧区间盾构隧道工程,基于现场实测地表沉降数据和数值模拟分析,探究砂-粘土复合地层盾构隧道施工引起的地表沉降规律。采用高斯峰值函数对隧道横断面沉降数据进行拟合,得到沉降槽宽度系数、最大沉降量和地层损失率等表征横断面沉降特征的重要参数。与软土地层和砂卵石地层沉降槽宽度系数比较,砂-粘土复合地层沉降槽宽度系数小于软土地层且大于砂卵石地层。采用数值模拟计算结合实测数据的方法,研究了在砂-粘土复合地层中隧道埋深、上覆地层条件和隧道洞身处地层条件对地表沉降的影响。研究结果表明,地表沉降受上覆地层条件影响显著,与接近地表地层性质密切相关。     

富水复合地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

针对南昌地铁4号线富水复合地层，对饱和砾砂和中风化泥质粉砂岩进行渣土改良试验，选择合适的改良剂，并开展改良剂性能测试，基于坍落度试验、渗透性试验、直剪试验确定饱和砾砂和中风化泥质粉砂岩的改良剂合理添加比。将室内渣土试验成果应用于现场渣土改良，验证室内渣土改良试验的合理性。结果表明，采用泡沫剂溶液浓度为3%和膨润土泥浆配合比为1∶8时，改良剂性能满足工程要求。对于饱和砾砂渣土，合适的改良剂添加方式为泡沫与膨润土泥浆比4∶1，添加比为5%～7%；对于中风化泥质粉砂岩，合适的改良剂添加方式为泡沫与膨润土泥浆比为1∶4，添加比为10.8%～12.6%，或者全膨润土泥浆，添加比为9.9%～12%。     

砂卵石地层盾构掘进中特殊泥饼的形成机理与处理控制

盾构在富水砂卵石地层中掘进时,有时会在土舱形成一种特殊泥饼,给工程施工的顺利进行造成极大的困难。文章以北京地铁16号线西苑站—万泉河桥站区间为工程依托,首先对盾构在砂卵石地层中掘进时形成的特殊泥饼进行研究,分析了该特殊泥饼的形成机理及预判依据;然后通过泥饼溶解试验研究出了一种能够较好溶解该泥饼的新型混合溶液;最后结合试验结果提出了针对该特殊泥饼的处理与控制技术。实际工程应用效果表明,该特殊泥饼得到了很好的解决,可应用于盾构不便开舱情况下的泥饼清理。     

富水砂卵石地层中盾构隧道交叉重叠换边施工关键技术

在富水砂卵石地层中,盾构隧道交叉重叠换边施工尚属首次,为解决盾构掘进通过后地表不发生较大沉降、不对道路及管线造成破坏,在工程实施过程中采取了盾构掘进控制、地表注浆加固、洞内顶管注浆加固及施工监测指导施工的信息化施工技术,实践证明是比较成功的.     

适合成都砂卵石地层的土压平衡盾构机探索

针对成都地铁一号线砂卵石地层的粒径大、磨琢性大等特点,提出了除对碴土进行改良提高其流动性和润滑性外,还有为适应此种地层的土压平衡盾构机配置的刀盘、刀具和螺旋输送机等应具有耐磨性;针对大粒径卵砾石要求能破碎、小粒径卵砾石能排出的理念,提出增加刀盘正面面板开口率的建议;同时在盾构机的掘进中要优化掘进参数和加强操作管理.     

盾构隧道施工对强透水砂卵石地层扰动规律研究

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况,揭示了强透水砂卵石地层力学特性及失稳机理,同时根据现场监控量测数据,深入分析了强透水砂卵石地层受盾构施工荷载扰动后的地层沉降规律,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:下穿黄河段典型断面地表横向沉降值分布呈现明显的离散性,与Peck经验公式预测模型拟合度较低;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高盾构推力设定值,严格控制盾构掘进姿态和切口泥水压力波动范围,可有效控制地表沉降变形。     

土压平衡盾构施工中泡沫改良圆砾地层试验研究

随着我国城市地铁的讯速发展,盾构法隧道开挖得到了广泛的应用。土压平衡盾构在圆砾、卵石地层中施工出现了许多问题,如动态土压平衡难以形成、刀盘扭矩过大、刀盘和刀具磨损过快等,最有效的解决方法是土体改良。文章通过研制可以改变泡沫性能参数的新型发泡装置,全面研究泡沫的性能,为科学使用泡沫提供依据。在盾构开挖的圆砾地层中钻井取样,利用泡沫进行改良,通过塌落度试验获得泡沫对圆砾塑流性(塑性流动性)影响的实验规律,得到适合土压平衡盾构施工的最优泡沫注入比。     

大直径铁路盾构隧道设计及选型技术研究

文章依托太原市铁路枢纽西南环线东晋隧道盾构设计与施工实例,从工程地质、水文地质、周边环境及风险控制等方面,对盾构隧道的设计与选型进行了适应性分析与探讨。结果表明,盾构选型是盾构隧道施工的关键,应掌握详尽的地质勘察资料,有针对性地选择盾构机类型和确定盾构机相关技术参数;盾构施工中加强碴土改良及注浆系统的配置,能较好地控制地层沉降;采用大直径土压平衡盾构机在周边环境复杂的地层中施工是可行的,能够最大程度减小对城市居民生活的影响。     

砂卵石地层中大断面泥水盾构泥膜形态研究

文章以南京地铁十号线越长江隧道为研究对象,采用离散元数值模拟与室内模型试验相结合的方法研究了砂卵石地层条件下,大断面泥水盾构隧道施工过程中泥膜生成—破坏—再生成的动态过程以及泥浆渗透范围,探讨了不同泥水压力条件下盾构施工对周围环境的影响。研究表明,采用的离散元方法能较好地重现泥水盾构施工过程中泥膜的动态变化过程;在泥水盾构施工中,泥水压力的选取对控制地层变形与掌子面稳定性具有十分重要的作用;针对砂卵石地层条件采用试验配置的泥浆,在泥水盾构开挖过程中可以形成渗透性泥膜,试验中泥膜最后形成的外曲线为椭圆的纯圆锥体,锥体最大旋转半径约为0.3D,泥膜最大渗透距离在盾构前方0.4~0.5D处,泥膜范围随着盾构掘进而向前推进。