富水砂层中联络通道施工工法及其控制措施

研究目的:通过对4种联络通道施工方法的特点、风险性等方面的分析与比较,提出地下工程富水砂层的联络通道首选施工工法;提出其设计与施工的关键控制措施,以确保施工的质量和安全。研究结论:处于富水砂层中的联络通道施工,冻结法由于具有可靠性高,对地下水、土层无污染等优点,是施工方法的首选。为了保证冻结法成功、安全实施,必须考虑联络通道洞口处管片的特殊设计;为了减轻冻土膨胀对隧道的影响,在隧道内设置内支撑可有效控制隧道变形;冻结施工过程中应采用应急措施,如安装安全门等措施避免发生施工意外;土体冻胀和融沉阶段采取卸压孔、热水循环及跟踪注浆等控制措施是非常有效的。     

地铁区间冷冻法联络通道融沉注浆施工技术探讨

在富水砂层中,地铁隧道的联络通道施工一般采用冷冻法对开挖土体进行加固,但联络通道结构完成且土层停止冻结后,冻土会逐步融化,土体体积缩小,从而引起路面沉降,影响行车安全,采用融沉注浆方法可及时有效填充冻土融化后的空隙,将路面沉降控制在可控范围内。文章从注浆原则、注浆孔布置、注浆材料、施工工艺等方面对冷冻法联络通道融沉注浆施工技术进行系统阐述。     

城际铁路盾构联络通道冻结法施工技术

以珠机(珠海市区—珠海机场)城际铁路橫琴隧道金融岛车站—3号工作井区间3~#联络通道(与泵房合建)为工程背景,针对联络通道冻结法施工形成的形状复杂的冻土帷幕结构,利用FLAC 3D对冻结法施工进行了数值模拟,并与现场监测数据进行对比分析,得出冻结帷幕的变形特性、应力分布特性以及开挖造成的隧道周围管片应力的重新分布情况。研究结果表明:联络通道开挖前对通道内土体预加固能有效改善拱顶和拱底的受力状态;喇叭口是整个冻土帷幕的最薄弱处所,施工中须特别注意;联络通道开挖容易使主隧道管片处于受拉状态,且拉应力多分布在开口环的对侧。     

地铁联络横通道水平冻结施工的热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,采用GEO-SLOPE软件模拟地铁联络横通道水平冻结和开挖施工过程,分析地层温度场和位移场的变化规律。结果表明:隧道冻结帷幕交圈的时间约为26d,但需积极冻结到40d,冻结帷幕平均厚度达到120cm,再经过36d的维护冻结期才可实施开挖;在维护冻结期采用比积极冻结期略高的盐水温度,防止了冻土范围继续扩大,避免了隧道开挖过程中遭遇强度较高的冻土;在进行具体的冻结设计时,应结合地层和隧道轮廓线的特点,设定冻结盐水温度、冻结时间、冻结管间距和冻结管数量等参数;对比分析不同冻结帷幕保护下隧道开挖的地层位移场,结果证明冻结对抑制地层变形具有良好的效果,但需要足够的冻结时间方可将地表变形限制在可接受的范围内。     

联络通道冻结法施工对盾构隧道影响研究

冻结法加固目前已大量使用于富水地层隧道加固,如盾构始发接收、联络通道开挖。本文依托地铁盾构隧道联络通道工程实例,探究宁波地区冻结法施工过程中黏土冻胀和融沉机理,并通过冻结区温度、位移监测数据分析来讨论联络通道冻结法施工对隧道的影响,得出宁波地层易出现融沉及跟踪注浆的必要性,并得出了冷冻交圈时间及冷冻交圈形成后隧道影响变小,以及联络通道开挖易造成附近隧道结构上浮等结论,为盾构隧道联络通道冻结法施工工程提供借鉴和参考。     

北京地铁区间联络通道冻结法施工技术

北京地铁一区间联络通道兼泵房采取冻结法施工,冻土帷幕是冻结法施工的关键所在。施工前对盐水温度、冻土温度、泄压孔压力进行现场监测,分析冻土帷幕发展规律,判定冻土帷幕各参数是否达到施工指标。通道开挖时获得冻土帷幕信息,以此来验证监测数据的准确性。结果表明:温度随着时间的变化先是急剧下降,之后缓慢下降趋于稳定;冻结壁交圈发生在泄压孔压力开始增大时,泄压孔压力稳定表明冻土帷幕基本形成。开挖施工获得的冻土帷幕信息证实了监测数据的准确性。     

地铁联络通道冻结暗挖施工三维数值模拟

建立包括双线盾构隧道、冻土帷幕、联络通道以及泵房在内的三维数值模型,模拟了地层冻结、联络通道开挖和支护的整个过程。分析了联络通道以及泵房开挖对冻土帷幕、初支护和主隧道的影响。从而,确定了初支护及冻土帷幕的受力最不利位置和发生最大变形的位置,并提出相应的控制指标。     

地铁联络通道三维冻结温度场有限元分析

人工冻结法在地铁隧道联络通道施工中的应用已相当广泛。地层冻结温度场的预测分析可提前判断冻结壁的发展状况和评定冻结方案的合理性。地铁隧道联络通道冻结法施工中的冻结管群一般设计为倾斜放射状,现行对联络通道冻结温度场的分析大都是简化为平面问题来处理,难以反映实际情况。为此,以上海地铁13号线某区间联络通道冻结法施工为工程背景,综合考虑地层温度、地表对流等各类初始和边界条件以及土体的相变潜热过程,建立三维有限元数值计算模型,对该联络通道积极冻结期的地层三维冻结温度场分布规律进行系统分析,并与现场实测结果相比较,验证了有限元数值分析的可靠性。     

盾构横通道冻结法施工数值模拟及现场应用研究

以珠机城际横琴隧道3#工作井～金融岛车站区间4#横通道为工程背景,采用冻结加固设计方案进行施工,并取得了良好的加固效果。针对横通道冻结法施工形成的形状复杂的冻土帷幕结构,利用FLAC3D对冻结法施工进行了数值模拟研究,通过对比现场监测数据,得到冻结帷幕的变形特性、应力分布特性以及开挖造成隧道周围管片应力的重新分布情况等。研究表明:拱顶沉降的数值模拟结果与现场监测值基本相同,说明数值模拟具有一定的科学性和合理性;横通道开挖前对通道内土体预加固能有效改善横通道拱顶和拱底的受力状态;喇叭口处作为整个冻土帷幕的最薄弱处,施工中需特别注意;横通道开挖容易使主隧道管片处于受拉状态,且拉应力多分布在开口环的对侧。     

复杂地层越江隧道联络通道冻结施工风险分析

盾构隧道联络通道江中段施工时风险大,尤其当其面临"高承压水、圆砾层"等复杂地层特点时,施工风险更大。依托某越江隧道联络通道冻结施工实例,对冻结管成孔、施工冻结及暗挖等冻结施工全过程,采用层次分析法(AHP)探讨冷冻法施工风险,确定了各阶段各基本风险事件的相对权重,并根据权重大小确定各阶段风险最大的基本事件。研究结果表明,在复杂地层中联络通道各阶段,施工风险最大事件分别为冻结管成孔偏斜过大、冻胀压力过大和开挖泵房。     

复杂地质条件下地铁联络通道冻结工程冻土温度场变化规律

目的：揭示冻土形成与发展的过程可以为复杂地质条件下的冻结法施工提供科学依据，因此需研究冻结过程中冻土温度场的变化规律。方法：以福州地铁某江底联络通道冻结工程为例，开展土体热物理参数试验及冻结温度场试验。通过试验获得土体的导热系数、比热容、冻结温度等重要热物理参数值，以及冻结温度分别为-5℃、-10℃、-15℃和-20℃时，冻土温度场的变化规律。利用ANSYS有限元计算软件开展了冻土温度场数值计算分析，获得了不同冻结时间下，冻结温度场计算分布图、沿路径A—B的温度分布情况、有效厚度范围内冻土的平均温度等计算结果，并与工程实际测量值进行了对比分析。结果及结论：冻结温度越低，土体温度的变化速率越快；当冻结温度为-5℃、-10℃、-15℃及-20℃时，距离冷源最远处的测温孔测量得到的冻结温度稳定值分别为0.75℃、-3.00℃、-4.00℃及-7.50℃,稳定温度与相应冻结温度之间的差值分别为5.75℃、7.00℃、9.00℃以及12.50℃;该冻结工程冻土交圈时间为30 d,积极冻结时间为45 d,冻土平均温度达到了-14.80℃;计算结果与实测数据基本吻合，误差在工程允许范围之内，验证了所...     

水平旋喷技术在城市地铁富水砂层中的应用

深圳地铁五号线西大区间矿山法暗挖隧道顶部处于富水砂层中,砂层的自稳性较差,容易造成隧道突水、涌砂和坍塌现象。通过采用水平旋喷桩技术,在暗挖隧道拱顶形成一个水泥与砂层混合而成的环状帷幕体,对原土体进行了改良,不仅克服了富水砂层自稳性差的弱点,而且起到了抗变形、防流沙、防渗透的作用,保证隧道掘进安全。     

联络通道冻结施工近隧道端土体温度场分布及管片保温措施优化

为了研究人工冻结法施工联络通道中近隧道端土体温度场的分布规律以及管片散热对土体温度场的影响,采用现场实测和数值计算的方法,对土体温度场分布、冻结壁厚度和管片保温措施进行分析。结果表明:土体温度、冻结壁扩展厚度均随深度的增加呈指数型变化,当深度大于2.2 m时冻结壁厚度和冻土温度场基本稳定;联络通道的冻结壁沿长度方向可划分为2侧交界面段与正常冻结段;冻结管间距是影响交界面段冻结壁厚度的重要因素之一,因此辅助冻结面冻结壁是联络通道施工中的主要风险点之一;管片散热对土体影响范围与冻结时间呈对数关系,随着冻结时间的延长,影响范围将逐步扩大;为保证交界面区域的冻结效果,可在钢管片内部靠近土体一侧增设5 cm夹心保温层或改良管片壁后注浆材料2种管片保温,优化后交界面靠近管片位置冻结壁厚度可提升约24%。     

季节冻土区保温法抑制铁路路基冻胀效果研究

模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化;进一步分析表明,铺设保温板后,对路堤中心下冻结深度线的提升具有显著的作用,但对坡脚附近土体冻结深度线影响甚微,应当做好路基边坡防护工作.考虑土体体积力和土体冻结相变产生的膨胀力,采用热弹塑性冻胀计算模型,得到冻土路基冻胀时的变形和应力分布.在此基础之上,对冻土路基发生最大冻胀时的变形场和应力场进行分析,结果表明:利用保温法增大热阻,推迟或预防地基土的冻结,可明显减小路基冻胀隆起变形,使路基中拉应力(拉应变)减小;铺设保温板后路基坡脚附近天然地表下季节冻结层土体仍发生较大冻胀变形,其冻结时巨大的冻结膨胀力对路堤边坡仍有一定的破坏作用.建议与换填法相结合,改善坡脚附近冻胀敏感性土的土质,减弱其冻胀性,从而减小冻胀力对路堤的破坏作用.     

地铁隧道半断面水平冻结施工的水热力耦合特性研究

地层冻结是一个水、热、力三场耦合问题,基于考虑相变的水热力耦合理论,分析地层温度场、水分场随时间的变化规律,对比冻结前后隧道开挖的位移场分布特点。研究表明:随着冻结时间的增加,冻结管周边土体的温度将逐渐降低并发生冻结,出现冻结区域扩大、交圈、冻结帷幕增厚等变化过程;冻结帷幕内的冻土存在未冻结水,随着冻结时间的增加,大多数位置的未冻结水体积含量出现先增大后减小的变化趋势;建议在冻结帷幕两侧下方追加冻结管以保证实际的冻结帷幕达到设计范围,并对冻结管距开挖轮廓线的距离进行差异化设定。     

止水帷幕侧向约束条件下黄土地基非饱和入渗

以青海东部黄土区新建川大公路为依托,通过在坡脚处增设3排水泥土挤密桩来形成止水帷幕,并在坡脚处开挖浸水坑,以此来研究当坡脚积水时止水帷幕对黄土地基中水分场变化的影响。研究结果表明:止水帷幕未穿透湿陷性黄土下限深度时,由于侧向约束作用,水分在止水帷幕处理深度范围内只能沿竖向入渗,浸水9 d后绕过止水帷幕下端侵入内侧地基,坡脚、坡中处地基分别有约2 m和1 m厚的湿陷性黄土层被浸润,路肩处地基湿陷性土层未受影响;止水帷幕穿透湿陷性黄土下限深度时,水分被阻止未侵入止水帷幕内侧地基,止水帷幕具有良好的防排水效果。研究成果可为黄土地区地基处理提供参考。     

黄河岸滩强透水卵石层动水条件下冷冻地铁隧道联络通道修建技术

介绍了我国首个黄河岸滩强透水卵石层地铁隧道联络通道在动水条件下冻结工程的设计、施工监测等情况。对黄河联络通道修建的重难点及冻结控制要点等作了分析,提出冷冻法的成孔、钻孔、冻结参数选择及封孔等关键技术,解决了黄河联络通道难以加固、钻孔困难、高压涌水、施工风险高等一系列施工难题,通过对冻结帷幕土体温度等的监测和分析研究,获得联络通道冻结安全施工的参数,并对施工中的问题提出了建议。     

线路重叠交叉段下部隧道联络通道冻结法施工对上部隧道的影响

以某地铁线路隧道重叠交叉段联络通道施工为工程背景,针对下部隧道联络通道冻结法施工,建立Midas/GTS建立三维有限元模型,分析联络通道冻结法施工过程对上部隧道的影响。分析结果表明:下部隧道联络通道施工完成后,上部隧道最大沉降量为-0.322 mm,最大隆起量为0.211 mm,最大水平位移为-0.053 mm,均在安全可控范围内;上部隧道结构最大拉压应力也均满足强度要求。     

冻结暗挖法在地铁车站附属结构中的应用

某地铁车站边上有三组地下高压电缆管廊横跨出入口和风道,下穿管廊段结构采用冻结暗挖法施工。地铁车站附属结构为矩形断面,跨度大,覆土小,与管廊斜交,且所处地层条件差,周边环境复杂。分析了工程技术难点,研究了冻结设计方案及关键施工措施。沿通道结构四周布置水平冻结管,形成强度高、封闭性好的冻结帷幕,兼做挡土和隔水作用,然后对开挖掌子面进行全断面注浆加固,之后采用CRD(交叉中隔壁)工法进行暗挖施工,结构施工完成后采用双液浆进行注浆。最后,采用有限元软件对冻结壁受力及位移进行了计算模拟,验证了设计方案的可行性。     

机械法联络通道结构设计研究

在软土地层中,联络通道通常采用矿山法暗挖施工,通过注浆或冻结等方法对周边土体进行加固。常规冷冻法存在"工期长、造价高、质量隐患"等问题,注浆加固存在"占用地面空间"等问题。为解决上述工法产生的不利因素,文章提出非加固、机械法施工联络通道技术。该技术在安全性、建设工期以及造价方面均有一定的优势,系统地开展机械法联络通道技术研发对推动行业发展,提升地下工程技术水平具有积极意义。