泥水平衡顶管机在拱北隧道曲线管幕工程中的应用

依托港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕工程,介绍在复杂地质条件下长距离曲线管幕顶管设备选型,以及选用德国海瑞克AVN1200TC泥水平衡顶管机的顶进、UNS导向、操作控制、泥水处理等四大系统,通过曲线顶管工艺试验和已完成的隧道中板处4根顶管的成功实践,从顶进精度控制、顶管施工对周边环境的影响和顶进工效等方面,对设备应用情况进行分析和评价,能够满足拱北隧道管幕工程施工需要。     

港珠澳大桥拱北隧道曲线管幕管节现场制作技术

结合港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕工程实例,详细介绍曲线管幕管节制作与连接关键技术,包括管材切割下料、管身卷制、承插口F形接头制作、管节焊接组装技术,管节质量检测方法和验收标准等。顶管施工实践证明,管节制作精度、刚度和稳定性、防水密封性能等均达到预期效果,管节现场工厂化制作技术和产品质量是可靠的。     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道长距离大直径曲线管幕顶管工艺试验研究

管幕工程是港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道口岸暗挖段难度最大的项目之一,其特点是距离长、直径大、管幕轨迹位于曲线上,同时顶管精度要求高,施工难度大。工程下穿拱北口岸限定区域,埋深4~5 m,管幕平均长度257.92 m,由36根φ1 620 mm的钢管组成。线路位于缓和曲线和圆曲线组成的组合曲线上,圆曲线半径约890 m,管节轨迹精度要求±50 mm,地表沉降要求小于30 mm,管幕所处地层地质条件复杂,周边环境敏感。从顶管机选型、顶进阶段划分、顺序和工艺控制等方面做了详细介绍。     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道复杂曲线管幕顶管施工轨迹控制技术

管幕工程是港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道的重要组成部分,曲线顶管是本工程核心技术之一,其成功与否将直接关系到项目的成败。管幕下穿拱北口岸,埋深4~5 m,平均长度257.92 m,位于半径890 m圆曲线和缓和曲线组成的组合曲线上,精度要求±50 mm,地表沉降要求小于30 mm,管幕所处地层地质条件复杂,周边环境敏感,人流、车流众多,管节轨迹控制难度大,轨迹精度控制是管幕工程难点之一。从顶管机设备选型、管节长度、F形接头设计、测量控制、动态纠偏、始发接收控制、管节轨迹实际偏差等几个方面介绍管幕轨迹控制技术。     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕9号管脱困方案研究

港珠澳大桥拱北隧道曲线管幕施工阶段,由于始发端深基坑突发涌水、涌砂,造成顶管施工区域地层严重失水和管周润滑泥浆流失,9号管顶进被困。根据顶管施工区域工程环境、地质条件和地层变形情况,以及9号管被困位置和施工装备条件因素,按照"不危及施工安全和避免发生次生灾害,可操作性强,处置费用低"的原则,提出了增加后背顶力、中继套管顶推、逆向开挖拉拔、顶部开窗等4种递进脱困方案。经比选,首先采用了增加后背顶力方案未果,后采用中继套管推进方案,取得了成功。9号管成功脱困为本工程后续顶管施工积累了经验,也为类似工程施工提供了借鉴。     

软土地区地铁车站矩形顶管法施工方案研究

对上海轨道交通14号线静安寺站工程,提出了软土地区车站总体布置方案,重点研究了采用矩形顶管法施工所涉及的管片几何断面、管节材料、拼装方式、接缝防水、抗震性能等关键内容并给出了解决方案。经分析,站台层顶管横断面取8.85 m×7.65 m,可采用钢管节+后浇钢筋混凝土结构型式的复合管节;顶管管节纵缝采用刚接接头,环缝采用改进型的F型承插口;暗挖段防水关键在于环缝防水处理,施工阶段采用承插口处弹性密封垫与钢套环挤压防水,使用阶段采用后浇的一体型钢筋混凝土结构防水。经有限元模拟分析表明,14号线静安寺站两端明挖、中间顶管法施工的车站结构可以满足抗震要求。     

长距离曲线顶管隧道施工过程中力学行为特征

为明确长距离曲线顶管隧道施工时顶推力的变化规律,提出合理的顶推力计算公式,采用现场实测方法,对长距离顶管隧道顶推力进行测试.同时分别在普氏压力拱理论与土柱理论下推导顶管隧道管土接触土压力与侧摩阻力公式,对比上述土压力理论后得出适用于本实际工况的侧摩阻力公式,并应用于长距离曲线顶管隧道模型计算.分析结果表明:当管缝张开角位于0.25°以下时,顶推力变化可忽略不计;当曲率小于0.01时,顶推力变化趋势不明显,计算顶推力时可近似看作直线顶进.顶推力随曲率变化趋势表现为初期上升变化缓慢后期增长速率加快.本文预测顶推力随顶进距离近似表现为线性关系,预测顶力与实测数据拟合较好,拟合优度R2=0.85,能较好地预测顶力变化.     

考虑地基性状时间变化的沉管隧道变形分析

沉管隧道纵向软弱土层往往分布不均匀,并且软土地基的性状随时间变化,当前修建的港珠澳沉管隧道为通过接头连接的半刚性节段,接头作为管体中最薄弱的部分,易发生较大差异沉降。考虑到沉管隧道受力变形受到随时间变化的软土地基性状的影响,将管节简化为Timoshenko梁模型,将土层简化为Kerrr地基模型,考虑地基刚度随时间的变化及接头的受力,推导出不同边界条件影响下隧道的受力与变形方程,进一步分析沉管隧道的管节差异沉降。以港珠澳沉管隧道工程为例,计算建设期全回淤工况下的沉管隧道节段-接头竖向位移,通过与实测数据对比,经分析表明：1)建设期的接头传递前后节段间的竖向差异沉降和转角差;2)本文理论模型的计算沉降和实测沉降变化趋势相近,基于理论模型的计算沉降值大约为地基沉降值的5/6;3)不考虑节段接头影响时,当等效弯曲刚度折减系数取1/7,等效剪切刚度折减系数取1/14,得到的隧道纵向变形基本等价于考虑接头影响的管节节段变形;4)对于长大沉管隧道,柔性边界模型计算沉降值伴随边界-转角刚度的增大而减小。因此,基于Kerr地基Timoshenko梁假设的简化模型能更好地描述沉管隧道节段-接头竖向位移特征...     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕顶管测量和轨迹控制技术

管幕工程是港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段难度最大的项目之一,工程下穿拱北口岸限定区域,埋深4~5 m,管幕平均长度257.92 m,由36根直径1 620 mm的钢管组成。线路位于缓和曲线和圆曲线组成的复合曲线上,其特点是群管顶进、互为接收始发、间距小、曲线半径小、精度控制高、地表沉降小、周边环境敏感。本文对从导线测量、一井定向、顶管测量、轨迹控制到精度估算的技术要点做了详细介绍,可为类似工程提供借鉴。     

带锁扣管幕顶管顶力研究

在管幕法顶管施工中,顶力计算的准确性对后续配套设备的选择至关重要,但现有的计算公式均未考虑锁扣对顶管顶力的影响.依托上海轨道交通14号线桂桥路站管幕段工程实例,对管幕顶管锁扣设计进行了介绍,并研究了锁扣对顶管顶力影响的机理.锁扣会阻碍泥浆套形成的完整性,增加顶进的摩阻力.锁扣挤压通过加固区时,会造成加固土体塑性破坏,对锁扣产生穿越加固区阻力.对分仓管、基准管、承插管和闭合管等4类顶管的实测顶力分别进行分析,提出带锁扣顶管顶力的计算公式.计算结果与实测顶力较为吻合,可应用于类似工程的顶力计算.     

多因素影响下顶管施工引起土体变形计算研究

为解决圆形顶管施工穿越特殊地层(如下穿切割塑料排水板)时引起地层变形的影响分析等问题,考虑刀盘挤土效应产生的正面附加压力、顶管与土体之间非均匀分布的侧向摩擦力,因塑料排水管的切削而不能忽略的顶管机刀盘的正面摩擦力引起的地层变形,基于Mindlin解得到在顶管施工阶段地表竖向位移计算公式;最后结合顶管工程项目实例验证计算方法的合理性,并与实测结果对比。分析结果表明:考虑多因素共同影响的地表沉降曲线与现场实测值较为吻合,能够反映顶管顶进过程中纵向地表沉降规律,总体表现为先隆起后沉降。沉降最大值位于开挖面后方8 m左右处;隆起最大值位于开挖面前方5 m左右处。在本文所考虑的影响因素中,影响程度最大的是顶管刀盘的正面附加推力,在沉降变形最大值中占比约为80%,在隆起变形最大值中占比约为56%。选取不同断面分析对比不同深度处土体沉降情况,沉降突变及差异主要表现在顶管轴线两侧12 m范围内。沉降槽曲线近似服从正态分布,不同土层深度的土体沉降最大值均位于顶管轴线正下方。在土体深层沉降中,随着与顶管轴线距离的增加,曲线不再满足随着深度的增加沉降值增大,反而在距离轴线4~6 m远处出现反转,直至随着深度的增加沉降值反而减小。     

硬岩顶管卡滞原因分析及脱困技术研究

针对长距离岩石地层顶管施工中预制管卡滞工程难题,结合观景口水利工程2#无压洞工程,通过资料查阅、案例调研、专家咨询等方法,对多种处理方案进行对比分析。结合工程实践,提出预制管受困点判别方法,并研究制定出沉渣冲洗清理及预制管拆除方案;结合顶管施工特点就如何预防预制管卡滞提出针对性改进措施。经工程验证,所采取方案与技术措施顺利解决了预制管卡滞难题,并确保了后期工程的顺利进行,既缩短了工期又取得了良好的经济效益.,可为类似工程提供借鉴和参考。     

矩形土压平衡式顶管在广州地铁工程中的应用

通过广州地铁6号线东湖站矩形土压式顶管法应用实例,介绍矩形土压平衡式顶管机构造特点、工艺原理、关键工序、控制要点、施工测量及监测等,并就顶管施工应注意的问题及预防措施提出建议。     

复杂工程条件下浅埋矩形大断面顶管关键技术与应用研究

南京地铁3号线新庄站3号出入口通道采用大断面矩形顶管施工技术,在复杂地质及环境条件下施工难度大。顶管施工区段主要处于淤泥质黏土、粉土及冲积-洪积粉细砂地层,地下水丰富且承压水头高,在掘进中易产生排土不畅或造成砂层固结以及顶管进出洞施工风险较高等问题,对周边建(构)筑物及管线保护要求高,交通疏解难度大且管线迁改工期长。通过周密的现场调查研究,在顶管机选型、顶进参数与姿态控制、渣土改良、环境监测等方面采取一系列科学有效的关键技术措施,逐一攻克各个工程技术难点,确保工程的如期贯通。     

长距离大直径顶管施工纠偏纠扭技术

在城市的管道工程和管道穿越铁路、公路等施工中常 采用顶管技术,施工时为保证施工质量,使管道轴线与设计相 符合,不断发现其偏差,纠正偏差是该施工方法的关键,介绍长 距离、大直径顶管施工过程中的纠偏技术原理,预防和纠正偏 差的措施。     

预制综合管廊接头抗剪性能与等效模拟方法

预制管廊接头力学性能及设计方法研究尚属于起步阶段,理论尚不成熟,对接头受力性能的认识尚不清晰。为研究预制管廊接头的抗剪性能及影响因素,基于福建省平潭预制拼装综合管廊工程,以典型的双舱和三舱预制拼装综合管廊结构为例,采用PLAXIS 3D岩土有限元程序建立预制管廊接头精细化三维数值模型,深入分析管廊接头的抗剪性能及影响因素,并提出合理实用的管廊接头等效模拟方法。研究结果表明,不设置剪力键时接头的极限总剪力降低了11.1%,设置剪力键能够明显地改善接头的抗剪性能;接头剪切强度和剪切刚度均与预应力基本呈线性关系;采用等效界面模型可以比较合理地模拟剪力键接头的抗剪力学行为。     

南盘江特大桥钢管混凝土真空一次压注技术

根据云桂南盘江特大桥主桥上承式钢管混凝土拱桥的结构形式,钢管拱管内混凝土采用真空辅助一次压注顶升进行施工。介绍了管内混凝土采用真空辅助一次压注顶升的主要施工工艺和控制要点,为今后国内类似的大跨度钢管拱真空辅助一次压注施工积累了经验。     

重载铁路四线高墩大跨连续刚构设计研究

兴保铁路安家山河大桥为重载铁路四线桥,为跨越安家山河而设,主桥采用(80+130+80) m连续刚构,桥高达94 m。该桥面临多线、高墩、大跨等复杂问题,需对结构尺寸优化、主墩墩型比选、墩梁结合部位、中跨合龙顶力、施工阶段安全稳定性等方面开展研究。通过分析得出结论,中支点梁高采用9.2 m,跨中梁高采用4.8 m,梁部的刚度及强度均满足规范要求,整体指标较好;主墩采用空心墩与双薄壁墩组合,在保证足够刚度的前提下,有效降低刚度差;墩梁结合部位采用固结方式,节省大吨位支座及后期维修养护。经局部分析,梁体应力状态较合理;中跨合龙顶推力采用4 000 kN,改善了后期桥墩的受力及线形;主墩在梁体最大悬臂施工状态下安全性较好。