盾构机始发与到达端头土体加固分析

研究目的:盾构法隧道施工中,端头土体加固是盾构机始发、到达技术的一个重要组成部分,也是盾构机始发、到达事故多发地带,即端头土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。因此,合理选择端头加固施工工法和必要的加固监测,是保证盾构法隧道顺利施工的非常重要的环节。研究方法:作者依靠多年的工程实践,主要分析了端头土体加固的目的、加固范围和土体加固的施工方法及其适用性,最后对端头土体加固的质量影响因素和加固效果检测进行了分析总结。研究结果和结论:端头土体加固与一般地基加固的不同之处是不仅仅要有强度要求,还要有抗渗透性要求。在此基础上,还要考虑经济的要求,这主要由加固长度、宽度、加固方法的选择决定的,即加固方法是否存在风险性过大,或过于保守,加固范围过大等。目前大多数的承包商往往在端头加固的一项的报价较低,如何采取经济合理、安全可靠的加固方法,是我们共同面对的一个课题。     

关于地铁盾构始发端头井冻结法加固的监测分析

地铁盾构法施工过程中，端头井区域是盾构机始发、到达事故多发地带，其加固效果直接关系到盾构的始发与到达的安全问题。采用冻结法加固盾构端头井区域土层具有封水性好、加固土层强度高、适应性强、土层复原性好、无公害等优点，常被长三角这种地下水位较高的区域优先采用。对长三角地区某城市地铁基坑端头井采用冻结法解冻后融沉注浆机理进行叙述，通过施工过程中相关监测数据的统计，就如何控制冷冻法施工时周边地表沉降进行定性分析。     

盾构法施工“侧始发”方案研究及设计

盾构法施工具有施工速度快、对环境影响小等优点,是当前地铁区间施工的首选方法。盾构法施工时,盾构机的始发或接收是关键;在采用盖挖法或浅埋暗挖法施工的车站工程中,如何实现盾构法始发或接收是区间施工亟待解决的问题。文章以实际工程为依托,通过对多种盾构“侧始发”方案进行对比分析,得出适用于某工程的“侧始发”方案,可以为后续无车站端头井地铁区间工程的盾构机始发或接收提供参考借鉴。     

富水复杂环境下盾构法联络通道施工技术研究

地铁区间隧道因消防疏散要求需设置联络通道,在地层条件复杂、周边存在敏感建(构)筑物的城市中心地区,传统联络通道施工工艺有着较大的施工安全风险,可能会对城市造成重大的安全隐患。为降低施工风险,保障城市安全,在充分论证各项施工工艺的基础上,研究盾构法联络通道施工技术。以深圳地铁5号线黄东区间盾构法联络通道为研究背景,通过理论分析、工程类比、现场验证等方法,比选富水地层环境下联络通道施工工艺,研究正线特殊环钢管片处理、洞门注浆加固、接收始发特殊设计等针对性措施。结论表明,在富水地层复杂环境下盾构法联络通道施工安全可控,环境适应性强;采用钢-玻璃纤维复合管片、洞门焊接处理、钢套筒接收始发、环形支撑体系等针对性措施,可以提高施工时结构体系刚度、防水性能和防止周边变形,减少对深南大道和周边建(构)筑物影响,使得盾构接收、掘进和始发全过程安全可控,确保了盾构法联络通道的施工安全。     

盾构法隧道端头井地层加固方法及其应用研究

研究目的:盾构始发或接收是控制盾构法隧道工程的关键节点之一,鉴于盾构法隧道端头井地层加固风险高、投资大,且近年来由于端头井地层加固处理不当引起的工程事故屡见不鲜,因此需要针对不同的地质条件与加固要求,明确合理的地层加固方式与相应的加固范围,以及环境保护要求相对苛刻条件下的特殊工法。研究结论:通过研究得出:(1)由土体稳定性与止水性要求共同确定的纵向加固长度为盾构机长度与(1~2)倍管片环宽之和,而由土体稳定性确定的加固长度仅需3~4 m;(2)受橡胶老化与密封压力较低的影响,铰链板结合止水橡胶板密封装置的使用受到限制,箱体密封装置由于密封压力高、密封性能可靠且施工便捷,在泥水盾构工程中比较适用;(3)盾构密闭始发装置在风险控制、工期保障、环境保护与循环利用等方面具有明显的优势;(4)盾构密闭始发装置可应用于各类盾构隧道工程,尤其是周边环境控制要求高、不允许进行地面管线改迁的工程。     

盾构机分体始发施工技术

目前我国城市内地铁隧道、水工隧洞施工已普遍使用盾构法,北京市南水北调配套工程东干渠输水隧洞即采用盾构法施工.盾构机为ZTE6250土压平衡盾构机,盾构机及后备套台车总长约为76 m,而盾构始发井长度仅为48 m,因此需要对设备进行改造,使之具备在短竖井内分体始发的功能.在分体始发方案比选及设备改造方面进行详细阐述.另外,分体始发意义在于即减少了盾构始发井的规模,降低工程造价,又减少征地需求,节约大量投资,有明显的社会效益和经济效益.     

超大直径泥水平衡式盾构机始发技术

超大直径泥水平衡式盾构机的始发是盾构机施工的一项关键技术,本文总结了南京长江隧道工程盾构机始发施工中始发段地层加固、地下连续墙破除、洞门密封、负环管片的拼装与加固、泥水平衡的建立以及同步注浆工艺和技术,可供类似工程借鉴。     

SEW工法在地铁盾构隧道施工中的应用

国内地铁盾构隧道始发工法多采用搅拌桩端头加固法,技术成熟,工艺简单,但需占用地面场地,人工凿除洞门,安全性较差。介绍一种从日本引进的新的盾构隧道始发工法—SEW工法及工法所用的FFU材料,并在国内地铁盾构隧道施工中首次进行了应用。针对SEW工法的应用效果进行了分析和总结,提出了SEW工法的适宜条件,以供在盾构法隧道设计和施工中借鉴。     

武汉地铁盾构始发数值计算与监测分析

研究目的:盾构法是城市地铁施工的主要方法之一。由于盾构始发阶段存在显著不同于盾构标准段的特征,如端部加固区域等,因此,有必要进一步来分析盾构始发阶段数值计算与监测数据的特征,从而获取与始发特征符合的特定规律。研究结论:基于武汉地铁二号线江积区间的地质特征,建立了有限差分模型。对盾构始发阶段的施工过程,分6步进行了模拟。对右线开挖30 m后的竖向位移,取不同截面进行了分析。同时,分析了始发过程中数值模拟结果与现场监测数据的差异,并从差异中分析得到了二者共同的规律,如部分沉降曲线类似,可以为盾构始发的数值计算、工程分析与预测提供参考。     

砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析.研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求.     

地铁隧道通过浅覆土砂卵石地层段开挖面失稳盾构机脱困技术

以长沙地铁二号线盾构机过某砂卵石地层段时开挖面失稳,出现地表塌陷为实例,针对埋深较浅、砂卵石层较厚的地质特点,采取地表注浆加固与盾构机内部处理相结合的方法,较好地起到了固岩、堵水、减少扰动的作用。同时,运用监控量测的手段,及时优化施工,使隧道通过坍陷地段,盾构机成功地从砂卵石地层中脱困。     

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。     

盾构工程在岩溶发育区的综合技术与实践

论述在岩溶发育区盾构施工需考虑突水、地表塌陷、岩溶顶板塌陷、盾构机体下垂等风险。在运营期间,车辆振动可能引发地表塌陷、管片下方溶土洞坍塌,导致车辆运行存在风险。广州地铁在岩溶发育区的多条线路采用盾构施工,大多于2010年底投入运营。结合岩溶发育区盾构工程实践,总结、思考广州地铁在勘察—设计—施工建设全过程的综合处理技术。     

基于应力释放的大直径盾构隧道地表沉降分析

在城市环境及复杂地质条件下修建盾构隧道极易出现地面沉降塌陷,盾构隧道开挖引起的地表沉降分析与控制尤为重要。为了探究大直径盾构隧道地表沉降规律,以京张高铁清华园大直径盾构隧道为工程背景,基于应力释放及地层损失理论,首先运用有限差分软件建立二维模型,得到盾构掘进开挖的应力释放率;然后基于此建立三维数值模型,通过Peck公式反算得到清华园隧道盾构掘进引起的地层损失率,通过4种不同工况的模拟,对比分析不同掌子面释放系数、盾构机反力释放系数及脱空层模量缩放系数情况下的盾构隧道地表沉降规律,得到盾构施工现场导致的地层应力释放系数为0.12～0.14,相应的地层损失率为0.40%～0.47%;隧道轴线两侧20 m(1.6D)范围内为显著影响区,地表沉降主要发生在盾构通过这个阶段,约占总沉降量的50%。     

盾构隧道施工引起的地基土超孔压特性模拟与分析

考虑盾构机盾壳与自重、开挖面正面推力、盾尾空隙、千斤顶推力和同步注浆等因素,利用有限元软件模拟研究了盾构施工过程引起的周边土体超孔压,并与实测值进行对比分析,以此验证了模拟方法的可靠性。基于单层软土、中等埋深条件下的盾构施工有限元模拟,分析了超孔压随施工过程的分布特性。研究表明,施工过程中周边土体的超孔压变化明显,随着盾构机的推进先不断增大,盾构机头到达或盾尾脱出时达到最大,盾构机离开后又逐渐减小。软土层中125 d后隧道四周超孔压的衰减率约为92%。     

盾构隧道穿越粉细砂层时的地表沉降分析

当盾构拱顶遇到粉细砂层,地表沉降累积值和速率均易超标。通过绘制单线盾构隧道地表沉降空间分布图,发现沉降大的区域与粉细砂层有明显的相关性。原因是粉细砂的粘聚力较小,自稳性差,容易受扰动坍塌,引起较大超挖。采用有限元软件Plaxis进行数值模拟。结果表明,相同盾构掘进参数下,含粉细砂区域的地层地表沉降明显偏大。     

土压平衡盾构机过富水砂层施工技术

根据广州—佛山城际轨道交通盾构施工区段的地质情况,采用土压平衡盾构机进行施工。施工中须采取一定的技术措施,避免盾构机在富水砂层作业中出现地层沉降、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。文章就其工艺流程、操作要点及关键材料的配合比等施工技术要点作简要介绍。     

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。     

盾构法施工在北京地铁5号线的应用

介绍了北京地铁5号线盾构试验段的工程概况,以及所采用盾构机和隧道衬砌管片的主要设计参数,对盾构施工的关键技术进行了论述,包括盾构始发、端头土体加固、衬砌壁后注浆、加压开舱、刀具检查更换、沉降控制等。     

盾构机在长距离硬岩中掘进的探讨

研究目的：盾构机目前已广泛应用于各种土建工程领域。利用盾构技术解决地铁工程中长距离硬岩掘进的工程实例不多见。本文主要研究运用盾构机在硬岩段掘进的适应能力以及在硬岩段掘进可能出现的问题和需采取的措施。研究方法：文章通过广州地铁1个长距离硬岩掘进的工程实例，收集施工过程中相关的数据、出现的问题以及所采取的对策等资料，并对这些信息进行分析。研究结果：根据该工程的施工过程得出盾构机在硬岩中的掘进是可行的，出现的问题能够通过采取相应的措施予以克服。研究结论：由于本段硬岩有极细小裂隙且裂隙多被石英细脉充填，因此盾构能够顺利掘进。可以得出结论：只要裂隙发育，即使岩石单轴抗压强度高，可以通过选用适宜的盾构机型、合理地进行刀盘和刀具配置，完全可以顺利地在硬岩中掘进，而且比其它工法掘进速度更高。