基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报初探

由于北京地铁八号线三期工程六营门站—五福堂站盾构段区间特殊的工程环境及工艺,使得传统的预报方法难以开展实施。以盾构刀盘切削震动为震源,以地震波反射法为原理进行地震波相位特性和振幅特性的解析,提出了基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报方法,并进行超前预报及跟踪对比工作。现场试验表明:基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报系统布设简单、操作方便,且不影响作业面推进;基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报系统能较好地反映地下介质体的形状与轮廓,图像判译结果基本与地质资料吻合,与开挖跟踪结果一致。     

上软下硬地层地铁隧道与近接桥梁桩基的相互影响分区研究

依托青岛红岛—胶南城际轨道交通工程侧穿多座桥梁的工程实例,采用有限元强度折减法,对上软下硬地层桩基近接影响下的隧道安全系数变化规律进行研究。结果表明:1)水平方向上,随水平净距增大,隧道安全系数增加,至1倍洞径后,安全系数趋于稳定;2)竖直方向上,随埋深增加,隧道安全系数表现为先增大后减小;3)桩基的存在将降低隧道安全系数,增加隧道达到最大安全系数所需的埋深。通过有无桩基对比,对不同相对位置关系下的地铁隧道近接桥梁施工影响程度进行判定:1)总体上竖向的影响范围和影响程度均大于横向;2)当隧道埋深位于桩底以上时,近接施工几乎只对隧道产生影响;3)当隧道埋深位于桩底以下时,近接施工对于隧道和桥梁桩基均有不同程度的影响,当隧道位于桩底时达到最大。通过样条函数插值补全和多重二次曲面拟合的方法,给出影响系数通用分区图,并结合数值模拟下的桩基受力变形特征,得出影响系数0.8对应的等值线为强影响区与弱影响区的分界线,影响系数1的等值线为弱影响区与无影响区的分界线。通过影响分区结论与监测数据对比,验证了研究成果的实用性。     

砂性地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

土压平衡盾构在砂性地层中施工时,土舱内的土体很难形成塑性流动状态,土舱压力平衡难以建立,易导致开挖面失稳崩塌、排土不顺畅、地表变形过大等影响盾构推进的问题。为确保盾构顺利推进,找出适应于该地层的改良剂及改良参数,对砂性地层土体改良进行研究。针对砂性地层采用添加泡沫剂和膨润土等方法进行改良,分析泡沫半衰期及发泡倍率随泡沫浓度变化的规律,膨润土泥浆黏度及相对密度随泥浆浓度变化规律,找出泡沫剂最优发泡浓度及膨润土最佳浓度,通过坍落度试验确定改良剂注入比,通过现场掘进试验分析改良效果,研究出适用于砂性地层的渣土改良方案。     

斜井盾构栽头及推力配置研究

斜井盾构栽头是盾构下坡掘进中出现的不良姿态,其栽头程度直接影响斜井隧道的成型质量。目前国内对于斜井盾构栽头问题研究较少,且缺乏可用于描述斜井盾构栽头的模型。此外,采用推进系统进行斜井盾构栽头调整,其推力配置主要依据人工经验,存在一定的盲目性。鉴于此,文章以内蒙古新街台格庙盾构煤矿斜井为工程背景,从盾首盾尾沉降量不一致的角度出发,建立了可用于描述斜井盾构栽头的地基反力分布模型,研究了推进系统推力配置与斜井盾构栽头程度之间的关系,获得了推进系统的临界推力配置方案。该初步研究成果可为斜井盾构栽头问题的后续研究提供一定的理论参考。     

天目山隧道施工废水特征分析及处理

天目山隧道进口段毗邻"新安江—富春江—千岛湖"国家级风景名胜区,为避免隧道施工废水影响当地生态环境和饮水安全,对其特征进行分析,发现废水中悬浮物(SS)和酸碱度(p H)超标,且含有重金属。部分水样中汞(Hg)和镍(Ni)超标(其中Hg的超标频次较高),其他重金属未超标,废水中出现重金属与地质有关。采用"初沉+混凝+沉淀+过滤"工艺处理废水,初沉主要去除大颗粒悬浮物,混凝、沉淀主要去除细颗粒物和重金属。结果表明:处理后的废水各指标均满足排放要求,处理成本为0.51元/m3,经济性较好。     

基于中条山隧道的台阶法几何参数优化分析

为提高台阶法在软岩条件下施工时的安全性,充分发挥其施工高效的固有优势,以中条山隧道为工程依托对该法施工时几何参数的选取进行优化分析。分析采取数值模拟结合现场监测数据的方法,以初期支护结构安全性、掌子面稳定性以及施工便利性作为优化选择的依据。根据研究成果可知:在软岩条件下隧道采用台阶法施工时,上台阶长度控制在4~5 m时隧道初期支护结构受力合理,施工机械操作便利;上台阶高度取值为0.6H(H为隧道高度)时能较好地兼顾隧道的施工效率以及掌子面的稳定性,但是在围岩条件较差如Ⅴ级围岩掌子面出水或浅埋情况下,其取值应适当提高但也不宜超过0.7H。     

Fully Prefabricated Assembling Technology of Tsinghuayuan  Tunnel in Beijing Zhangjiakou High speed Railway（京张高铁清华园隧道轨下结构预制拼装技术）

Tsinghuayuan Tunnel of Beijing Zhangjiakou High speed Railway is the first fully prefabricated high speed railway tunnel in China. The supporting structure, subrail structure, and subsidiary structure of Tsinghuayuan Tunnel are all prefabricated in the factory. The strength, deformation and stability of subrail structure are analyzed by numerical simulation method; a kind of three block type of subrail prefabricated structure is put forward according to prefabricated assembling technology; and the subrail space is used to ventilate and rescue under the stability condition. The connection between subrail structure and shield segment is the key to fully prefabricated assembling technology. By introducing the grouting technology and construction keys of subrail structure, the stress on subrail structure and shield segment can be balanced. The results can provide reference for similar projects in the future.     

涨壳式预应力中空锚杆在机械化开挖大断面隧道中的施工应用研究

为了解决软弱围岩隧道机械化开挖后快速支护的难题，采用三臂凿岩台车、风动扳手等配套机具施作涨壳式预应力中空锚杆对围岩进行快速支护。通过在郑万高铁高家坪隧道软弱围岩段大断面机械化施工条件下涨壳式预应力中空锚杆的应用研究，总结出涨壳式预应力中空锚杆工作原理、工艺流程，通过注浆试验对比分析，提出适合的隧道锚杆注浆比例，并结合锚杆轴力监测和地层位移监测结果，表明该锚杆具有快速约束围岩、形成应力拱、减少围岩松动圈、保证围岩稳定的优势，能够有效保障隧道机械化施工的安全，并提高隧道机械化施工效率。     

盾构区压设置不当加剧姿态偏差的原因分析

盾构施工中通过不断地调整区压控制盾构姿态，然而在实际中如果将各分区压力参数设置差距太大会发生盾构姿态偏差反而加剧的情况。结合某城市地铁下穿江河段时遇过饱和软土发生沉降的案例，说明在盾构本身出现沉降偏差时，由于区压调整参数设置不合理，导致盾构推力不均匀反而加速盾构下沉的情况，对盾构推进的区压参数设置进行对比分析，并对盾构姿态持续下沉过程进行详细描述，分析区压过度调整对盾构姿态产生不利影响的原因。根据盾构推进压力对于管片的反作用力，从力学角度分析盾构姿态的调整是盾构区压设置的调整原理，阐述盾构姿态形成的受力状态是盾构自身偏转量与成型隧道管片受力不均呈现逆向偏差的结果。二者的偏转量是相反的，当调整区压设置导致成型隧道偏转量大于盾构自身偏转量时，盾构姿态将呈现越纠越偏的现象，即为区压过度调整。该结论指出盾构施工过程中姿态调整的误区，并对盾构施工推进参数设置的合理性提出见解。     

地铁浅埋隧道双侧壁导坑法预留核心岩柱施工技术

为解决地铁暗挖大跨度双侧壁导坑法施工中,开挖断面较大,后续施工拆撑危险系数较大,二次衬砌模板支架搭设加固难度大的难题,以青岛地铁3号线太平角公园站-延安三路站区间存车线为例,采用预留核心岩柱、新旧施工技术方案对比方法,在施工过程中加强施工现场监控量测,并指导施工。主要结论如下:1)与常规双侧壁导坑法全部开挖完成后统一进行二次衬砌相比,拆撑工作量小,安全系数高,施工效率高;2)通过监测数据得知地表沉降变化值较小,对地表影响较小,适合城市地铁施工。