管幕冻结法积极冻结方案模型试验研究

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程预支护体系采用管幕法与人工冻结技术相结合的全新"管幕冻结法"施工。根据工程实际情况,首次提出了在管幕钢管内部布置"圆形主力冻结管"、"异形加强冻结管"和"升温盐水限位管"三种特殊管路构成的冻结方案。为了研究该冻结方案的有效性与可控性,进行了大型物理模型试验。文章主要介绍了模型试验概况,重点分析了开挖前积极冻结阶段冻结的试验效果。试验结果表明,积极冻结阶段冻土帷幕发展显现了预期规律,冻结效果显著;管幕间形成良好的冻土帷幕,可确保良好的止水效果。     

新管幕工法概述

新管幕工法相对于管幕工法是一种改进.在介绍管幕工法的施工步骤、特点与适用范围基础上,介绍新管幕工法的来源、具体施工步序,并根据沈阳地铁某车站的工程实例简介新管幕工法的关键控制点.     

软土地层管幕洞口止水装置密封试验研究

在管幕箱涵法施工工艺中,洞口密封止水是其中重要的一个环节。其密封性能和止水效果的好坏关系到管幕推进、箱涵施工和对周围地层沉降控制等各个方面。现以田林路下穿中环线地道为例,首先阐述了该工程中所采用的洞口密封及其作用,然后在此基础上进行了洞口密封装置的设计及配套的新型高分子聚合物泥浆研发,以验证新型洞口密封装置及高性能泥浆的效果。通过试验研究得出,在0.6 MPa外界压力作用下,新型高性能泥浆能够起到较好的止水作用,在管幕之间出现少量泥浆的溢出。该试验研究为软土地层中洞口密封施工提供了参考和借鉴,同时也证明了在更深层土层中采用管幕箱涵法施工工艺洞口密封装置止水性能的可靠性。     

管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

经验表明,在软土、浅埋大断面隧道开挖方案中,加固方式对衬砌结构受力、隧道收敛变形和地层位移影响显著。港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道具有隧道埋深浅、结构断面尺寸大、地质条件差、地理位置政治敏感性强等特点。以该隧道为背景,利用数值模拟方法,分析大直径钢管管幕冻结法施工和隧道开挖方案对衬砌结构受力和地层变形的影响。经分析发现:不同开挖方案对衬砌受力、变形和地层位移的影响显著;在分台阶开挖过程中,台阶越小,引起的衬砌受力、隧道收敛变形和地层位移越小;管幕冻结对改善衬砌受力和地层位移效果显著,根据管幕冻土受力特性对其关键受力部位提出建议。     

地下工程支护-结构一体管幕预筑法技术及发展

地下工程支护-结构一体管幕预筑法,是一种全新的暗挖施工方法,其核心思想不同于传统地下工程暗挖法,即首先施作地铁车站永久结构,然后在永久结构保护下进行全断面土方开挖。支护-结构一体管幕预注法的施工关键技术包括大直径钢管长距离顶进施工技术、管幕空间切割焊接成形技术及狭小空间钢筋混凝土结构施工技术。通过实践证明,该技术将加固、支护、主体结构合为一体并一次建造成形,可大大减少开挖支护步序,降低临时支撑用量,有效控制地层变形,保证地下良好的作业环境。     

拱北隧道管幕冷冻施工中的冻胀控制技术研究

以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道为工程实例,研究管幕冷冻法工艺中地层的冻胀控制原理和技术。基于热力耦合原理,采用有限元预测人工冷冻过程中的土体温度变化及地表冻胀位移,比较和分析管幕周围土体预注浆和采用限位管模式对地表冻胀的控制效果。结果表明： 管幕周围土体的预注浆降低了土体的渗透系数及冻胀率,抑制了土中水分迁移,是冻胀控制技术的主体;限位管有效地降低了冻土的发展速率,加强了冻胀控制效果,是冻胀控制技术的有效补充。通过对现场地表冻胀实测数据与有限元模拟结果的比较分析,从地层温度和地表位移分布规律说明了冻胀控制技术的工作原理。研究结果为拱北隧道的顺利实施提供了技术保障,提高了我国复杂条件下超大断面隧道建造的总体技术,还可为类似人工冷冻法隧道施工提供技术参考。     

箱涵顶进对下方管幕的力学作用分析

采用管幕-箱涵法施工的超浅埋连接通道跨越运营地铁时,施工前对场地的土堆清理及基坑开挖工作已使地铁隧道产生较大变形,为确保地铁的安全运营,对后续管幕、箱涵的施工进行严格控制。利用解析计算的方法,根据箱涵相对原状土等效重力大小的不同,建立2种力学模型,分别按照弹性地基梁和普通梁2种模型对管幕的受力进行研究; 推导出2种计算模型下的力学公式,分析在箱涵顶进的过程中,箱涵下方管幕受力和变形的变化规律,为进一步研究管幕下方地铁隧道的受力情况提供参考。     

管幕-结构法群管顶进对车站站场站台及股道沉降影响研究

为揭示管幕施工中群管顶进对站台和股道的影响规律,以迎泽大街下穿太原市火车站通道工程暗挖段管幕-结构法施工为例,采用数值计算对钢管不同顶进次序对地表沉降影响进行分析,推荐先下后上的群管顶进次序;采用数值计算和现场监测相结合的手段,对群管顶进过程中站台和股道沉降变化特征进行研究。研究结论如下： 1）群管顶进对地层沉降变形影响是一个多次叠加效应,具有应力路径相关性,顶进过程中地表横向沉降曲线形态处于动态变化之中,最终呈现出类似Peck横向沉降槽的曲线形态; 2）群管顶进结束后地表沉降横向槽宽度约为50 m,位于管幕底部两侧约45°地层滑移角范围之内; 3）现场监测结果表明管幕-结构工法有良好的地层变位控制效果,在多次顶进扰动影响下,站台和股道沉降、轨道高低及水平变形皆在控制范围之内。     

类矩形管幕预筑结构受力性能试验及参数分析

以太原市迎泽大街下穿太原火车站为工程背景，采用室内模型试验研究类矩形管幕预筑结构的破坏模式和变形规律，并模拟分析砂浆强度和铝板强度及其厚度的影响。结果表明：类矩形管幕预筑结构破坏主要发生在拱顶平截面处，破坏过程分为弹性、变形可控和屈服3个阶段；与素砂浆管幕预筑结构相比，外包铝板后结构的屈服荷载、结构承载力和竖向刚度分别提高91%,61%和286%，在此基础上增加内部连接件，结构的屈服荷载、结构承载力和竖向刚度又分别提高59%,31%和15%，增加外包铝板和内部连接件可显著提高结构受力性能；管幕预筑结构承载力和竖向刚度随铝板抗拉强度、铝板厚度的增加而增加，而受砂浆抗压强度影响较小。     

黄土地层新管幕法结构参数对地表沉降影响研究

为探索黄土地区地铁施工中新管幕法不同结构参数对地表沉降的影响规律，基于ABAQUS有限元软件，对不同管幕间距、不同管径工况及钢管顶进顺序进行正交数值模拟分析。结果表明：采用管幕间切割焊接浇筑混凝土板的管幕预筑法能够更好地减小地面沉降；拱形管幕支护结构相较于矩形结构可产生更小的地面沉降；矩形结构在管径从1 600 mm增大到1 900 mm再到2 200 mm,地面沉降量分别减小5.84%和8.22%,而拱形结构是3.43%和6.48%;在管间距从150 mm增大到250 mm再到350 mm时，矩形结构的地面沉降量分别增大8.34%和7.16%,拱形结构为5.94%及5.25%。通过讨论不同结构形式对地面变形的影响，以期为工程应用提供参考。