超短盾构区间在富水砂卵石地层穿越河流及大桥处理施工技术

以成都地铁5号线洞子口站～福宁路站区间盾构隧道工程为背景,介绍盾构隧道在下穿河流及桥梁过程中地形、地质、周边环境等制约因素,并对本工程存在的施工风险进行分析,针对性制定了盾构穿越施工技术措施。盾构通过前对河底采用钢筋混凝土抗压板并进行锚索张拉固定,桥基采用袖阀管注浆加固,靠近沙河端头采用咬合桩隔水并进行袖阀管注浆加固,盾构通过时严控掘进参数并加强渣改良以减少对周边土体扰动和损失,盾构通过后采用洞内外注浆加固的措施减小施工风险,通过以上系列措施降低了盾构施工安全风险,安全顺利地通过沙河及大桥,保证了施工工期,可为类似工程提供借鉴。     

地面出入式盾构开挖对邻近地下管线的影响分析

基于Winkler地基模型,对地下管线的受力模型进行简化,建立地面出入式盾构法隧道施工中土体损失引起的土体沉降计算式,推导出地面出入式盾构法隧道施工引起的垂直交叉地下管线弯矩、应力和应变的计算公式。考虑盾构掘进时上仰β角,通过算例分析,探讨土质条件、管线埋深以及管线直径改变对地下管线弯矩的影响。研究结果表明:随着β增大,盾构开挖面后方的管线弯矩呈逐渐减小趋势,而开挖面前方则变化很小;β角、管线埋深和管径改变只对横向管线最大正、负弯矩附近影响较大,对其余部分影响非常小;硬黏土中管线的最大正、负弯矩均要大于软黏土中管线的最大正、负弯矩,但影响范围则是软黏土中的管线大。     

盾构下穿地下管沟施工影响案例分析及其控制研究

北京地铁8号线天桥站—永定门外站区间隧道盾构施工需下穿地下热力管沟和污水管沟。由于盾构开控对地层扰动较大,且易引起邻近管线变形,故采用有限差分法对盾构隧道近距离下穿地下管线的施工过程进行动态模拟,计算分析了盾构施工时的土体变形及管线沉降变形等情况。模拟计算结果表明,盾构施工引起的土层及管线变形在施工允许范围内,但局部管线变形值接近控制值,且热力管沟发生了不均匀沉降。对此,提出了施工控制措施和监测方案。监测结果满足施工相关要求,且与模拟计算结果吻合。     

顶管施工对相邻平行管线的影响研究

顶管施工是继盾构施工后逐步发展起来的一种地下顶管施工方法,顶管顶进施工会对周围的土体造成扰动并对临近管线产生影响,施工时应控制穿越过程中的地面隆起与顶管顶进的路线与变形,避免危及行车安全及周围建筑物。文章建立顶管-平行管线-土体情况下的 ABAQUS 模型,对平行管线水平与竖向位移大小进行研究,探讨顶管顶进过程中对地下管线的影响;同时对控制变形的措施进行探讨,以保证顶管顶进施工过程中无不良影响。     

北京地铁隧道下穿污水管施工技术

北京地铁太阳宫～三元桥站区间隧道垂直下穿2 000污水管,此管道为北京东北三环污水干管,流量非常大,隧道与管线间距小,下穿对管线变形影响大,一旦管线变形渗漏、损坏,对区域性排污将造成严重影响,隧道因管道损坏倒灌,将产生灾害性影响,施工风险及环境风险极高。由于管线不能断流,因此采取隧道范围管线加固,并将隧道影响范围污水管道提水导流,再通过隧道内加强超前支护,快速通过方式下穿。相关措施实施降低了施工风险,确保隧道顺利下穿污水管道。     

地铁盾构机掘进对周围环境影响的现场测试研究

研究目的:盾构机在城市地铁建设中得到了广泛的应用,但在盾构掘进过程中会引起地层损失,过大的地层损失,可导致较大的地面沉降,对地面建筑物、地下管线等设施产生不利影响甚至会导致破坏,引起较大的经济损失。为此,本文以南京地铁一号线为依托,对盾构掘进过程中引起的建筑物、地下管线位移以及引起的地下水位进行了现场测试,经过分析、总结,得到了盾构掘进对周围环境影响的规律性结论。在此基础上,从地层沉降与土仓压力、同步注浆量和出喳量的关系,探讨了地层沉降的控制措施。研究方法:对盾构掘进过程中所影响得到地下管线位移、建筑沉降、地下水位变化等进行现场实测,获取了有关现场测试数据,并对这些数据进行分析,得到可以供施工参考的有价值的结论。研究结论:调整、修正、合理匹配盾构掘进参数,建立有效土压平衡,确保同步注浆效果,是控制地层损失,减小地层变位的有效手段,是减少盾构掘进对周围环境影响的重要措施。     

盾构下穿的污水干管变形特征及控制标准研究

随着郑州城市规划布局的不断加快,对地下空间的开发力度也不断加大,地铁盾构隧道下穿管线不可避免,如何保证地铁隧道施工不影响管线的正常使用至关重要。针对郑州地铁某工程中盾构下穿某大直径污水管线引起地层扰动的问题,首先,基于MIDAS GTS NX有限元软件,结合荷载-结构法建立管线结构的三维力学数值模型,采用地层损失率的概念对区间内大直径污水管线变形特性进行计算分析;然后,结合目前规范规定及管线特性提出大直径污水管线变形的控制标准,依据控制标准提出风险控制等级;最后,通过有效的控制措施确保盾构安全下穿污水管线。该方法可为相似类型工程的变形特征分析和风险等级制定提供有益的参考和借鉴。     

富水圆砾地层地铁盾构隧道施工对既有管线变形影响规律分析

以南宁轨道交通2号线某区间盾构双线隧道先后通过与隧道间距不同的管线为工程背景,通过FLAC软件数值计算和现场监测相结合的方法研究了富水圆砾地层地铁盾构隧道施工对既有临近管线变形的影响规律。结果表明:随着地层深度增加,沉降槽宽度减小;管线最大沉降量出现在左线隧道中线上方;盾构刀盘通过2倍盾构外径范围后,管线沉降逐渐趋于稳定;管线沉降曲线受右线隧道开挖影响不再符合高斯曲线,同时管线最大拉应力呈增加趋势,而最大压应力呈减小趋势。研究结果可为类似工况下地铁盾构隧道的安全施工提供参考。     

武汉长江隧道盾构施工引起的地表沉降预测

研究目的:盾构隧道施工会对周围土体产生扰动,进而影响到周围建筑物和地下管线.因此,准确预测武汉长江隧道工程盾构施工引起的地表沉降对保护周围建筑物和地下管线有着重要意义. 研究结论:研究结果表明,沿隧道轴线盾构开挖面后方40 m以外,土体的沉降可以达到稳定状态,地层损失率不超过2.0%时,由于土体塑性变形引起的地表沉降占总沉降量的比例较小.     

北京地铁暗挖车站施工对管线的影响分析

地铁开挖对近邻管线的影响已成为地铁工程中的重点问题。通过隧道支护结构-土体三维有限元分析模型及施工监控量测相结合,对北京地铁黄庄站10号线地铁施工对管线的影响进行分析,根据管线的性质、埋深、管线与隧道的位置不同,考虑施工中可能会出现的风险,对管线分区段进行地表沉降控制,并结合有关管线安全性的评价标准对地下管线的安全性进行分析和预测。结果表明,开挖完成后的最大地表沉降预测值为94.7mm,未超过管线安全性要求,但由于黄庄站地层存在着比较多的空洞,地层富水和管线下漏水,因此为保证管线的正常使用,对管线及地层提出具体的加固措施。     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的:在城市隧道施工过程中,地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一.通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析,合理设定盾构掘进参数,建立有效土压平衡,减小对地层的扰动和地层损失,保证施工质量.研究结论:以北京地铁4号线19标段盾构工程为例,对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析,并对施工现场进行监控量测.分析和量测数据验证,合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数,建立有效的土压平衡,即可将各项变形控制在规定的范围内.     

盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价

针对地铁盾构施工诱发临近桥梁安全风险评估结果不完善、存在失真等问题,提出一种基于变权可拓云模型的盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价方法。首先,结合以往研究基础和实际工程经验,建立盾构施工诱发临近桥梁安全事故机理模型,进而确定孕险环境、致险因子和承险体3个1级指标,其中包括有岩土层物理性能参数、隧道工程条件、盾构施工条件、盾构施工参数、施工管理风险、桥梁现状及桥梁自身条件7个2级指标和内摩擦角、弹性模量等27个3级指标为依据建立盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价指标体系。其次,通过改进CRITIC客观赋权法获取评价指标权重,并采用变权可拓云模型构建盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价模型,其中引入变权理论得到使评价结果更加科学合理的变化权重。最后,对某市轨道交通1号线一期工程Ⅱ标段沿线桥梁进行实例分析。研究结果表明,4座盾构施工临近桥梁安全风险等级分别为Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅰ级。其中,该施工场地各项土体指标、隧道覆跨比、隧道埋深、隧道直径及桥桩与隧道的相对位置等指标风险较大,即该段隧道盾构施工时对于桥梁自身情况及其施工场地环境需要重点监测,并严格做好周围土体加固等各项技术措施。研究结果可为盾构施工诱发临...     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的：在城市隧道施工过程中，地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一。通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析，合理设定盾构掘进参数，建立有效土压平衡，减小对地层的扰动和地层损失，保证施工质量。研究结论：以北京地铁4号线19标段盾构工程为例，对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析，并对施工现场进行监控量测。分析和量测数据验证，合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数，建立有效的土压平衡，即可将各项变形控制在规定的范围内。     

地铁区间隧道下穿福厦铁路风险分析

厦门地铁4号线厦门北站至同安食品工业园区间隧道下穿福厦铁路,地铁盾构隧道施工期间必须确保铁路正常运行,这对地铁设计与施工提出较高要求。对区间隧道下穿福厦铁路路基重大风险源的施工过程进行三维有限元分析,通过采取相应的工程措施确保福厦铁路行车安全。分析结果表明:通过采用土压平衡式盾构施工并严格控制施工参数,对一定范围内的土体进行改良、采取D24型钢便梁加固轨道等措施,可以有效地控制福厦铁路路基沉降;铁路路基沉降槽随区间隧道的开挖而发生动态变化,左线开挖时呈三次抛物线,再开挖右线时呈二次抛物线;采取措施后的工程风险等级可降为Ⅲ级。     

盾构穿越始发段土体加固区时土体沉降扰动分析

在整个盾构的掘进施工过程中,其始发段施工是事故频发的危险区段。为此,以武汉市地铁江汉路到积玉桥越江段施工为背景,选用FLAC3D软件对盾构穿过始发段全过程的土体扰动规律进行分析。数值仿真分析结果表明:在始发阶段盾构经过土体加固区时,土体横断面沉降槽呈现正态分布规律;将土体加固后,加固区的地表沉降很小,表明加固区土体受到的盾构施工扰动效应较非加固区明显减小;盾构中部通过加固区和非加固区分界面时地表沉降增加速率最大,盾构机前部和尾部通过时地表沉降增加的速率较小;盾构掘进过程中非加固区土层的沉降槽均呈现正态分布,盾构掘进主要影响盾构开挖洞口横向两侧18~22 m范围内土体,以及纵向15~20 m范围内的土体。     

盾构斜向下穿运营隧道的水平位移影响分析

基于盾构施工对周围土体及构筑物的扰动影响机理,通过实测数据对盾构近距离斜向下穿运营隧道的水平位移进行定量分析,并讨论运营隧道对盾构3个施工阶段的扰动敏感性:盾构下穿到达前刀盘挤土、通过时盾壳摩擦力、通过后地层损失。通过对1号线运营隧道监测数据的综合分析,可了解盾构穿越对其扰动程度,并在此基础上进一步对现有的盾构施工参数方案进行优化,确保已运营地铁隧道的安全,供后续类似工程参考借鉴。     

双线盾构隧道小净距下穿时既有隧道结构的变形数值分析

盾构隧道难免会下穿既有构筑物。以新建某地地铁2号线区间双线盾构隧道下穿既有地铁1号线区间隧道为例,通过运用ANSYS有限元分析软件对土体注浆和未注浆情况下盾构施工进行模拟,得出土体在注浆的情况下既有结构的变形明显减小。最后将ANSYS计算结果与监测结果进行比较,两者相差不大,验证了模拟计算结果的正确性,为今后盾构隧道下穿既有结构的施工提供了借鉴和参考。     

超大直径盾构下穿高危管线施工数值模拟分析

结合上海虹梅南路盾构隧道施工对邻近乙烯管线影响的工程实例,采用三维弹塑性有限元精细化模拟盾构施工过程中管线的响应。研究超大直径泥水平衡盾构掘进过程中二次扰动及复杂穿越对乙烯管线的影响,并依据燃气管线安全性的评价标准(容许差异沉降率和容许最大应力双控指标)对乙烯管线的安全性进行判定,为该工程后期第二次穿越乙烯管线的顺利施工提供依据。     

上软下硬地层盾构施工多源沉降数据演化规律

研究目的:上软下硬地层为城市地铁施工中的一种特殊地质,在这种地层中,盾构施工的条件与已有经验公式的假设条件存在差异,并有可能对衬砌、箱涵与管线结构造成工程风险。因此,有必要基于实际工程的监测数据进行针对性的研究。研究结论:本文基于长期施工监测数据的分析,对于某城市地铁上软下硬地层的盾构施工,有如下结论:(1)本区段单线盾构施工时,横向沉降槽形状会受到施工工况的影响,基本符合Peck曲线,最大沉降值大致位于开挖隧道中心线处,产生了较为显著的地表沉降,最大值接近30 mm;(2)本区段盾构施工地表沉降纵断面沉降曲线形状分为4个阶段,掌子面通过时出现较大日沉降;(3)本区段上软下硬地层盾构施工过程中,因为隧道衬砌、箱涵、热力管线自身具有一定刚度,盾构施工时结构沉降会小于土体沉降;衬砌沉降幅值在[-1,+2]mm区间,箱涵、热力管线沉降幅值在[-12,+1]mm区间;(4)本研究成果可为类似上软下硬地层地铁盾构施工设计与施工提供参考。     

盐水冻结法在盾构出洞土体加固中的应用

盾构出洞施工时洞口土体易失稳和漏水,造成安全事故。某地铁盾构隧道为保证盾构出洞安全,采用盐水冻结法对盾构端头井土体进行加固,取得了良好效果。介绍了该法的加固方案、关键技术及实际效果,并总结了其在盾构端头井土体加固中应用的注意事项和优缺点。