土压平衡盾构穿越土砂复合地层控制技术

以北京地铁10号线二期工程为背景,详细分析土压平衡盾构穿越土砂复合地层过程中诱发的地层变形规律,同时分析盾构土压力、同步注浆压力及同步注浆量的控制情况,研究结果对指导施工及反馈隧道设计具有重要理论与实际意义,也可为类似研究提供参考。     

基于滑移线场的土压平衡盾构刀具切削扭矩研究

为了较合理地估算刀盘的切削扭矩,对刀盘2种主要刀具即切刀和滚刀的切削扭矩进行研究:首先基于塑性力学中滑移线场,对滚刀和切刀分别建立与其切削机制相对应的塑性力学模型,推导具体的表达式;然后,根据盾构刀具的配置参数及红层掘进参数对刀盘的切削扭矩进行计算,分项求和得到刀盘总扭矩。最后对刀盘计算总扭矩与施工实测总扭矩相比较,并分析理论计算模型存在的误差原因。研究结果表明:滚刀在红层中受均匀磨损,磨损量小,刀盘扭矩的实际装备系数为3.2,有一定的富余。研究结果可为盾构刀盘的设计、施工提供参考。     

市域快速轨道交通水底盾构隧道防灾救援实例分析

市域快速轨道交通难免以隧道形式穿越大江大河,有必要探究市域快速轨道交通水底隧道防灾救援方法。依托温州市域铁路S2线瓯江北口隧道的工程实例,从工程应用、疏散效果、施工风险、结构受力、经济性、适用范围等方面,对比分析水底隧道受灾人员常见疏散方式,确定瓯江北口隧道受灾人员疏散方案;采用FDS软件模拟瓯江北口隧道不同火灾工况下,烟气、温度、可见度蔓延情况,以及安全疏散时间与距离火源位置关系。分析结果表明:隧道内发生火灾时,开启风机可使排烟效果得到明显提高,有利于人员安全疏散。     

隧道盾构施工对邻近管线群位移影响的模型试验研究

隧道盾构施工会对邻近管线造成不利影响,但目前对管线位移的研究多集中在单一管线方面,考虑管线之间影响的研究较少。针对这一问题,开展砂土地层盾构施工对邻近管线群影响的室内模型试验,研究隧道盾构垂直下穿多条既有管线时对管线竖向沉降的影响。研究结果表明:当单一管线垂直于隧道开挖方向时,管线最大沉降发生在隧道正上方位置,沉降曲线形态关于隧道轴线呈对称分布,且符合Gauss曲线特征;当隧道垂直下穿双管线时,管线产生的竖向沉降曲线形态与单一管线基本一致,但管线最大沉降值较单一管线明显减小。通过对试验结果的归一化分析,提出管线间距对最大沉降影响的计算公式。     

盾构钢弹簧浮置板轨道结构高度不足的影响分析

受盾构结构空间狭小限制及施工误差影响,盾构中浮置板轨道结构高度不足问题在施工过程中普遍出现。为了研究此问题对浮置板受力和隔振效果的影响,本文针对目前此问题的常用处理措施,利用有限元软件建模分析这些措施对浮置板受力和隔振效果的影响。最终得出降低道床板厚度、减小隔振器纵向间距会增大浮置板1阶固有频率、降低浮置板的低频隔振效率,尤其道床板厚度的降低对浮置板隔振效果影响较大;隔振器纵横向间距减小会减小道床板内的拉、压应力,隔振器刚度增大会增大道床板内的应力。除此之外,目前的常用处理措施也会影响道床基底排水、浮置板施工及后期养护维修。     

软土盾构隧道施工阶段上浮量预测综述

随着我国各大城市地铁和江河海底盾构隧道的兴建,施工过程中管片上浮问题已成为当前亟待解决的关键技术问题。首先,从上浮作用机理、横纵向刚度联系、上浮力分布规律以及上浮计算模型方面综述国内外研究现状及存在的问题。其次,在已有研究成果基础上,提出可进一步研究的思路和方向。主要包括:(1)将浆液充填、渗透视为连续过程,探求浆液黏度时变性下管片上浮力分布规律和计算公式;(2)摒弃了传统等效刚度模型和"梁-弹簧"模型,提出横、纵向折中的"局部刚度修正梁-梁"模型;(3)指出弹性地基圆梁法和修正惯用法不适用于分析盾构隧道施工阶段上浮问题,提出抗力反转局部上浮计算模型;(4)考虑浆液时变性、地应力、上浮力以及上覆地层反向压缩特性等因素,创建基于等效刚度或"局部刚度修正梁-梁"思想的盾构隧道整体上浮计算模型。最后,对如何实现给出相应建议。     

钢纤维对盾构管片受力主筋用量的影响研究

基于某铁路盾构隧道钢筋钢纤维混凝土管片极限状态设计,就钢纤维参数对受力主筋用量的影响进行研究。研究结果表明:长径比相同的情况下,随着钢纤维掺量的增加,受力主筋用量呈线性趋势减小,在钢纤维掺量相同的条件下,随着长径比的增加,受力主筋用量基本呈线性趋势减小;通过线性回归分析,分别得到钢纤维掺量、长径比与受力主筋减少量的关系表达式,相关系数分别为1.000 0、0.999 4;基于钢纤维掺量对受力主筋减少量的表达式,引入影响系数ξ表征钢纤维型号的影响,得出钢纤维参数与受力主筋减少量之间的关系表达式。该式可用于对预测分析采用不同钢纤维型号和掺量时的受力主筋减少量,但同时存在一定局限性,需进一步研究修正。     

动力作用下盾构隧道接头破坏行为研究

为揭示盾构隧道接头在高速列车动力撞击下的破坏行为,通过建立盾构隧道三维数值模型,对螺栓开裂与否两种工况下的管片接头破坏情况进行分析对比,同时捕捉管片接头与螺栓的动态开裂过程。研究结论:是否引入螺栓开裂对于管片纵向接头的开裂情况有较大影响,引入螺栓开裂后管片纵向接头部位不会出现完全破坏的单元,但其裂缝张开度总体上反而有所增大。撞击荷载下,管片纵向接头率先出现开裂的部位均为弯螺栓处,且环向弯螺栓呈环状断裂破坏,纵向直螺栓纵向剥离破坏。     

低地板有轨电车盾构隧道疏散平台设置研究

为了解决低地板有轨电车盾构隧道疏散平台设置困难、易侵限的问题,提出一种新的疏散平台设置方法,有效解决因曲线地段车辆设备限界加宽而需要增大盾构隧道直径的问题。通过对盾构隧道区间限界影响因素进行分析,发现随着车辆地板面高度的降低,疏散平台有效安装空间变小,尤其在曲线地段限界难以满足要求。针对此问题提出疏散平台曲线内侧设置和行车方向左侧设置两种解决方案,并对两种方案特点进行了对比,行车方向曲线内侧设置方案优于行车方向左侧设置方案,可以大大节约建设成本。该方案在佛山市南海区低地板有轨电车项目中进行应用,验证了该设置方法的有效性。     

污染地层盾构选型研究

以北京地铁7号线08标百子湾站—化工路站区间为工程背景,针对该区间隧道穿越污染地层问题,为确保污染地层中隧道安全、健康的建成,通过现场取样及化验对土壤及地下水污染情况进行详细分析,在充分考虑污染土的特性和地层因素、安全因素、环境因素及经济因素的基础上,对污染地层盾构选型进行研究。研究结果表明:泥水平衡盾构工法有效规避了施工人员接触污染物,防止了污染物对人员和环境的影响,应作为污染地层隧道施工方法的首选。