钱江隧道盾构始发井结构分析

钱江隧道盾构始发井基坑深28．25m,平面尺寸为48．9m×25．4m,采用地下连续墙、混凝土与钢支撑组合支护方案,连续墙与结构侧墙采用叠合墙结构。文中根据围护墙、支撑、围檩支护结构体系和主体结构的受力工况特性,介绍了设计中所采取的不同的结构分析方法,以及预期的设计目标,为类似盾构始发井设计提供参考经验。     

盾构始发井端头冷冻加固设计方案

盾构始发为盾构隧道施工的关键环节,也是施工的难点和风险点之一。以扬州市瘦西湖隧道工程为例,阐述了盾构隧道洞门采用冷冻密封止水设计方案,成功实施了浅覆盖、中透水地层条件下大直径泥水盾构的成功始发,避免了涌水、涌砂及破洞门后土体坍塌等风险的发生,对类似工程具借鉴意义。     

上海越江隧道盾构机出洞地层冻结加固技术

结合上海越江隧道盾构机出洞地层冻结加固工程,介绍出洞地层冻结加固技术与设计方案,阐述冻土墙的计算选型及冻结加固的施工流程,为隧道施工中盾构出洞土体加固提供参考。     

盾构隧道拓建地铁车站施工力学特性分析

随着城市轨道交通的快速发展及城市环境的制约,普通暗挖法在地铁车站施工中所受的局限越来越大,结合国内外工程案例,提出双洞盾构区间隧道拓建地铁车站的方案,可为以后利用盾构隧道扩挖车站或在盾构区间内增设车站提供借鉴。采用数值模拟对既有盾构隧道拓建地铁车站的方案进行分析,重点研究拓建施工过程中既有盾构隧道的位移和应力变化规律:盾构最大主应力沿整个隧道纵向呈"W"型分布,且土体开挖对纵向一定范围内的最大主应力影响较大,而对范围外的最大主应力影响较小,该影响范围的纵向长度是固定的,为19.5 m。前3次土体开挖对盾构隧道的最大、最小主应力影响较大,而剩余部分土体开挖对盾构隧道的最大、最小主应力影响较小。研究结果表明:利用盾构区间隧道拓建地铁车站的方案是可行的,且由于国内盾构6 m直径较为普遍,施工经验也较丰富,因此有较大推广价值。     

在富水粉砂地层中盾构到达段施工技术

通过苏州轨道交通1号线土建I-TS-05标塔园路站～滨河路站区间隧道盾构施工,介绍在苏州富水粉砂地层中盾构综合施工技术。施工中,克服了富水砂层下盾构到达加固区水平长度不足的困难,使用了在加固区外再施工一圈止水帷幕桩的地基加固技术,该技术可以使三轴加固土体与止水帷幕桩组合形成一个范围更大的端头地基加固区域,并在盾构到达段掘进中合理使用管片壁后二次注浆和聚氨酯,成功地阻断微承压水在盾构到达时涌出的路径,从而解决了富水砂层下盾构到达施工的涌水、涌砂问题。通过使用,该技术保证了2台盾构安全成功接收,在富水粉砂地层具有适用性广、安全可控等优点。     

城市隧道上跨既有地铁隧道影响分析及处理

沈阳市南北快速干道工程隧道从既有地铁1号线盾构区间隧道上方穿过,两者结构竖向最小净距为2.483m,土体较薄,地质较弱。主体隧道在施工过程中不能影响下方地铁区间隧道结构安全和正常营运,施工难度和风险较大。经过理论分析和模拟计算,通过采用高强度MJS满堂加固、基坑土体分层快挖等措施,尽量减弱两者间的相互影响,从而有效保证了盾构隧道结构的稳定及地铁运营列车的安全。     

超大直径泥水盾构始发建舱技术

结合南京长江隧道Ф14.96m的超大直径泥水盾构在始发时采用的压力建舱综合控制措施,针对洞门双密封环结构、建舱压力确定、密封泥浆配制及建舱操作程序等关键技术进行了详细的阐述,系统地总结了泥水盾构在始发前的双密封压力建舱技术,为同类工程施工中避免始发风险提供借鉴。     

盾构隧道穿越河堤引发异常沉降原因分析及治理

依托长沙地铁2号线区间穿越龙王港河堤地表沉降过大的工程案例,分析了沉降发生的原因及相应采取的工程治理措施。为研究治理方案的实际效果,采用有限元软件Plaxis对地层加固前后区间隧道穿越施工工况进行模拟,对周边土体位移、地表沉降、盾构管片弯矩的数值进行对比分析。结果表明:通过注浆加固提高盾构隧道覆土范围土体工程力学性能后,可以有效减低整个地层的位移及盾构管片弯矩数值。监测数值表明,对河堤进行注浆加固可以有效地防止地表过大沉降。     

成都地铁4号线下穿铁路桥三维数值模拟分析

成都地铁4号线二期工程万年场站~东三环站区间为双线盾构隧道,区间盾构隧道下穿包括无砟轨道、有砟轨道及桩基础形式铁路桥的铁路群。以数值模拟为手段,采用Flac3D软件,建立盾构下穿铁路桥的三维有限差分模型,对盾构掘进中造成的地表沉降、周围土体变形及铁路桥墩的沉降变化进行了分析,评价了上部铁路桥的安全性,并提出了相应的安全控制措施。基于土体加固措施,对加固与不加固工况进行了对比分析。结果表明:铁路桥与盾构隧道间土体加固后,桩基最大水平位移和竖向沉降分别减少了58%和79%,桥墩沉降满足安全控制标准,盾构施工对铁路桥运营的影响在安全范围内。     

浅埋暗挖隧道对地表沉降及邻近桥梁影响模拟分析

以深圳龙岗大道浅埋暗挖隧道下穿地铁3号线既有桥梁工程为背景，针对浅埋暗挖隧道对地表沉降及周围桥梁影响的有限元数值模拟参数影响分析开展研究。发现土体采用摩尔库伦本构计算结果相比于修正摩尔库伦本构，位移结果偏大，不同本构的位移结果差异与土体E_ur和E₅₀的比值k有关；管棚及注浆的等代加固圈对地表沉降和墩顶位移有一定影响，加固区参数中，E₅₀对位移影响的敏感性最高，其次为粘聚力c,最后为内摩擦角；对于大断面的浅埋暗挖隧道，应力释放系数对位移有较大影响。墩顶水平位移以及地表沉降最大值绝对值，均随地层应力释放系数降低而增大，且基本符合线性关系。     

软土盾构隧道基底加固对长期沉降的影响分析

在富水软弱地层中,如何预测及控制地层扰动引起的长期固结沉降一直是盾构隧道施工面临的重要问题之一。基于FEM-FDM水土完全耦合理论,利用同济曙光三维有限元软件,分析了珠海某隧道软土区段局部加固对盾构施工引起的土体工后长期固结沉降的影响规律。数值计算结果表明:地层及隧道拱顶长期沉降槽随埋深增大逐渐变深变窄;盾构隧道基底加固分别使地表及隧道拱顶的最大沉降量减小34.2%和27%,且使二者更快趋于稳定,但对隧道结构变形的影响并不明显;加固会使隧道竖向应力有所增大,但不会改变其沿隧道轴向的分布规律;有基底加固时隧道拱腰处的超孔隙水压力消散更快,使得固结沉降更快趋于稳定。     

地铁隧道盾构始发过程数值模拟分析研究

以苏州市吴中区的平行隧道施工为工程依托,利用有限元软件ABAQUS对盾构始发过程进行了仿真模拟,对地表沉降、地层位移、土体应力和围护结构应力进行了对比分析。模拟表明:土体强度对抵抗地层扰动能力具有有效性;土质强度越大,隧道结构在Y轴方向所受的地应力越小,这意味着管片受土压力越小,则隧道结构更为稳定;主动土压力随着盾构掘进深度的增加而增大,且伴随着主动土压力的增加,围护结构应力值也相应增大。     

地铁盾构隧道下穿城市公园地基加固宽度分析

为改变居住环境和生态环境,往往公园等大型公共用地的规划是动态变化的,例如公园内假山等景观的建造或拆除。对于地铁盾构隧道下穿该区域来说,运营阶段上覆荷载的改变,会使得结构横断面变形过大。后续的建设规划同地铁盾构隧道结构安全性之间存在矛盾。为解决这一矛盾,需要在地铁盾构隧道建设期进行地基加固。通过工程调研,分析了上海地铁盾构隧道在上覆荷载发生变化时,横断面变形现状;采用ABAQUS三维有限元,选取某典型软土地区深厚淤泥质土层断面,研究了盾构隧道下穿公园区域内假山建造和穿越土层性质对地基加固宽度的影响。结果表明:地基加固需分段考虑且山体高度不能超过3.5 m。隧道全断面穿越淤泥土层,山体高度小于3.5 m时,拱腰两侧加固3 m较为合适;穿越淤泥质粉细砂层,该宽度可减小至1 m;穿越粉质黏土层,拱腰两侧可无加固宽度。     

“7”字形半门式架在盾构曲线始发工况下的应用及施工要点

根据盾构机机身和后配套设备的长度,盾构始发常需要配置约120m长的车站完整结构。施工过程中由于各种条件的制约,经常会出现不能提供足够长度的车站结构,导致盾构机无法下井的情况。以广州地铁五号线东延段庙头站—夏园站盾构机曲线始发为案例,探讨未完成中板结构工况下的盾构始发方案,提出在地下二层结构侧墙预埋钢板,通过施作“7”字形半门式架及全门式架的支撑体系,确保盾构机实现曲线始发。工程实践证明,该方案能在中板结构未完成的工况下实现盾构机的始发,且可以同步实施中板结构,有效缩短工期。该方案操作简单,适用性强,可为类似工程提供借鉴。     

基于三维非连续几何模型的盾构施工模拟

以苏州地铁一号线工程为研究背景,建立考虑管片分块、连接螺栓及施工过程各因素的三维非连续几何模型,对盾构法施工过程进行仿真模拟.论述了盾构开挖系统模型的几何非线性方程组的推导过程,盾构顶进推力及注浆材料性质的计算方法.模拟计算结果显示：盾构管片内外侧表面大部分区域处于受压状态,拱顶与拱底部位及靠近连接螺栓的部分区域处于受拉状态;受盾构顶推力作用,盾构开挖面前方土体有一个典型的隆起区域,地表最大隆起值为2.5 mm,出现在盾构开挖面前方8.5 m处;盾构开挖面后方土体沿隧道纵向的沉降受注浆材料影响随时间变化,并逐渐趋于稳定;在盾构法施工中,各管片连接处的土体受施工影响明显,土体塑性区范围较大.     

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。     

富水砂层盾构下穿股道桩筏加固控制效果研究

以富水砂层地区南昌地铁盾构隧道下穿南昌火车站场为工程背景,利用Plaxis 3D建立基于小应变土体硬化刚度本构(HSS)的动态掘进模型,研究有无桩筏加固方案对盾构隧道下穿火车站场的影响。结果表明：盾构隧道在无保护措施下穿股道时,股道纵向沉降超过黄色预警值4.0 mm要求,最大值为5.2 mm,采取桩筏加固方案后纵向沉降最大值减小至1.4 mm,因此采用桩筏加固方案可有效确保股道行车安全。     

悬架馈能作动器力学特性测试及非线性主动控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性并兼具回收振动能量的功能，对试制PMSM-滚珠丝杠式馈能作动器进行了力学特性测试，对库仑阻尼和作动器等效惯性质量进行识别，根据识别结果设计了馈能型主动悬架非线性控制器；结合电磁动力学建模、电气参数校核，采用分级变压充电试验方法对作动器样机进行三角波及正弦波位移输入下的力学特性测试，利用参数拟合使建模仿真力学特性曲线逼近实测曲线，完成库仑阻尼识别和等效惯性质量验证；对含有库仑阻尼及作动器等效惯性质量的主动悬架力学模型中的非线性项进行前馈反馈线性化处理，并对簧载质量/非簧载质量加速度项正则化处理，在此基础上根据作动器最大输出力设计了双约束H₂/H_∞控制器；利用数值仿真对被动悬架、理想主动悬架、常规H₂/H_∞控制主动悬架和双约束H₂/H_∞控制主动悬架进行悬架综合性能对比验证及馈能性能分析。分析结果表明:双约束H₂/H_∞控制主动悬架的簧载质量加速度均方根和综合性能指标较被动悬架分别降低47.05%和51.67%，仅比理想主动悬架分别差1.86%和1.34%，且比常规H₂/H_∞控制主动悬架分别优19.28%和11.21%；库仑阻尼和电机定子电阻分别消耗掉了作动器总吸收功率的18.99%和20.19%，相比之下，流向蓄电池的回收平均功率高达60.82%。      

超大盾构始发洞门密封技术

洞门密封施工是确保盾构安全始发、正常掘进的关键环节之一,南京长江隧道作为超大直径盾构隧道,盾构始发技术难度大,安全风险突出。工程实践中采用预埋密封钢环、橡胶帘布密封、二次密封及注高分子堵漏材料等技术措施确保了盾构安全始发,对今后类似工程的施工有较好借鉴意义。     

盾构隧道浅埋下穿高速公路三维模拟分析研究

广州地铁十四号线邓江区间从始发井出发,下穿街北高速公路匝道、路基及其街口收费站,同时在轨道右线右侧上方有街北高速的涵洞与其并行。为确保盾构施工时街北高速及其周边建构筑物的安全性,文章结合盾构隧道掘进的的主要特点,建立了能全面反映盾构隧道掘进全过程的三维模拟方法,分析盾构始发井及左右洞施工过程对街北高速路面及周边建构筑物的变位影响过程。同时,根据盾构隧道数值模拟研究成果,确定盾构施工影响的沉降控制措施,经模拟分析得知,盾构施工过程对街北高速路面影响均在控制范围以内,合理的盾构施工能够确保路面及周边建筑物安全。