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。     

砂卵石地层盾构掘进的刀具磨损和改善措施

随着成都地铁建设的开展,盾构法施工正在成都地铁得到广泛应用。在成都地铁富水砂卵石地层中,有很多因素制约着盾构机快速、安全、经济地进行施工。在这些制约因素中,盾构机刀具的配置和磨损是对盾构机施工影响最大的因素之一。介绍了成都地铁1号线盾构4标段的刀具磨损和保护措施。     

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.     

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。     

砂卵石地层盾构推进对地表沉降影响数值分析

在成都地铁项目工程中,盾构穿越大面积砂卵石地层在我国尚属首例。利用有限元软件ANSYS建立三维数值模型,研究了盾构在不同埋深、等代层厚度、掘进压力等工况下的沉降规律,提出了相关参数控制性建议,可为类似地层盾构隧道的设计施工提供参考。     

砂卵石地层盾构刀具磨损测试分析

结合砂卵石地层盾构区间工程掘进,对盾构施工时的刀具磨损情况进行了现场测试,计算出土压平衡盾构在砂卵石地层施工时各种刀具的磨损系数.运用统计回归分析,总结出砂卵石地层盾构刀具磨损与其掘削迹长的关系,推算出砂卵石地层盾构不换刀可掘进的最长距离,可为后续类似工程施工提供参考.     

富水砂卵石地层泥水平衡盾构适应性研究

在含大漂石的富水砂卵石地层采用盾构法施工在国内尚属首次,以成都地铁1号线盾构4标右线隧道泥水平衡盾构施工为例,结合施工中出现的问题,对泥水平衡盾构在砂卵石地层中的适应性进行初步研究,并提出相应的改进措施,对后续工程施工具有借鉴意义.     

砂卵石地层盾构施工地表沉降分析及对策

盾构法隧道施工时地表沉降仍然是施工控制中的突出问题之一。砂卵石地层中,由于地质条件的特殊性,地表沉降具有滞后性、隐蔽性、突发性,危害极大,是工程中急待解决的问题。结合成都地铁1号线盾构隧道的工程实践,对地表沉降进行监控量测,并对监控数据进行统计分析,找出变化规律,有针对性地采取相应的治理措施,较好地解决了富水砂卵石地层地表沉降问题。     

富水砂卵石地层盾构施工沉降控制技术措施

依托兰州轨道交通1号线一期工程试验段盾构区间右线施工情况,对盾构施工期间的施工沉降控制进行探讨。施工中采用监控量测、回填注浆及地表注浆等技术措施,确保了盾构机在富水砂卵石地层中的顺利掘进,减少了地表及管线沉降,提高了隧道施工质量。     

对富水砂卵石地层盾构机选型的思考

富水砂卵石地层盾构施工,具有较高的难度,其中盾构机的选型,是解决盾构施工难题的基础。结合成都地铁富水砂卵石盾构施工中出现的问题,对盾构机选型进行了简要阐述。     

砂卵石地层中泥水盾构机脱困技术方案分析

盾构机在砂卵石地层中卡机是目前地下施工项目面临的较大的危险源之一.以兰州轨道交通1号线一期工程迎马区间泥水平衡盾构机在砂卵石层中卡机故障为例,分析了在沙卵石地层推进中盾构机卡机的原因,介绍了盾构机脱困技术方案,详细阐述了该技术方案的实施步骤和相关技术细节。     

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.     

基于块体离散元法的盾构掘进围岩与管片变形模拟研究

针对有限差分法及有限元法等连续介质数值方法无法模拟砂卵石地层的离散介质属性的问题,基于块体离散元方法,建立离散元模型,模拟盾构穿越砂卵石地层的掘进过程,研究盾构掘进过程中砂卵石地层中块体或颗粒间结构面的位移以及围岩与管片变形;将砂卵石地层等效为连续介质,建立有限差分模型模拟盾构掘进过程,并且对比离散元模型与有限差分模型计算结果之间的差异。结果表明：离散元模型中结构面正法向位移超过 0.1 mm的区域主要集中在仰拱处,结构面负法向位移超过 0.1 mm 的区域位于两侧拱腰处,结构面切向位移超过 0.4 mm的区域主要集中在仰拱处;对于围岩和管片的变形,离散元法的计算结果均大于有限差分法,因此采用离散元方法对砂卵石地层中隧道及管片的设计方案进行验证相对更加安全、合理。     

单护盾隧道掘进机在砂岩、砂质泥岩地层中的掘进参数关系研究

单护盾TBM(隧道掘进机)在城市轨道交通的砂岩、砂质泥岩地层中的应用研究未有先例。以重庆轨道交通5号线大竹林停车场—重光站区间隧道施工为依托,通过分析单护盾TBM施工过程中掘进速度与各掘进参数的关系,获得了掘进速度随各参数的变化规律;通过统计分析得到了正常掘进状态下的掘进参数推荐值,拟合了掘进速度与掘进参数间的关系方程;通过对比验证了采用掘进参数推荐值可以获得更高的施工效率。     

水平旋喷桩在富水砂层暗挖法中的应用

高水位砂质地层采用暗挖法施工风险极大,必须采取有效的止水措施才能确保施工安全.佛山地铁1号线世纪莲站3号出入口通道的设计施工实践证明,在暗挖通道周围设置水平旋喷桩止水帷幕,使得富水砂层暗挖施工成功实施,保护了通道上方的综合管廊,运行的管线工作正常.提出的方法合理,措施有效,可在类似工程中推广.     

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。     

基于离散元数值模拟的砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性研究

砂卵石地层由大量颗粒组成,其本质是离散的、非连续的,属于典型的不稳定地层,颗粒之间孔隙大,无黏聚力,单轴抗压强度普遍较高,刀盘旋转切削时,刀盘与颗粒摩擦非常剧烈,刀盘磨损严重。为研究砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性,依托兰州市轨道交通1号线,采用颗粒流离散元软件EDEM,研究不同刀盘形式和覆土厚度下盾构机刀具磨损特性。结果表明,刀具磨损不均匀,主要体现在刀盘外围刀具磨损严重,中心处刀具磨损较小。相同掘进参数条件下,辐条式刀盘磨损较小,为面板式的0.7~0.8倍;覆土1.5D(D为盾构机外径)时刀具磨损量约为覆土1 D时的1.15倍。     

无水大粒径砂卵石盾构综合施工技术

结合北京地铁10号线二期某区间选用的加泥式土压平衡盾构施工情况,着重从盾构选型、刀具优化、渣土改良等方面,分析和研究了在无水大粒径砂卵石地层中的盾构综合施工技术。结果表明,选用加泥式土压平衡盾构对无水大粒径砂卵石地层具有一定的适应性,且无水大粒径砂卵石地层采用敞开式或半敞开式盾构具有可行性。     

成都地铁盾构机穿越建筑物注浆施工技术

介绍成都地铁2号线情况:由于线路规划等原因,盾构区间(蜀汉路东站—白果林站)要26次穿越老旧建筑物,这些建筑物在5.12汶川大地震后已出现不同程度的下沉、开裂。对盾构机穿越建筑物施工中多种注浆施工技术进行分析,为同类工程提供借鉴和参考。