砂卵石地层地铁隧道盾构施工地面沉降控制探讨

随着我国城市化的快速发展，地铁成为了大中城市的重要交通工具。在地铁施工建设中，采用盾构法施工时遇到富水砂卵石地层，由于地质条件的特殊性，盾构穿越卵石层极易引发地面沉降，严重则会引发周边管线、建（构）筑物破坏，如何控制因盾构在砂卵石地层掘进而造成地面沉降是施工的重点。文章结合兰州轨道交通2号线盾构施工的工程实践，采取超前地质加固等控制措施，并辅以信息化手段进行安全风险管控，较好地解决了砂卵石地表沉降的问题，提高了地铁工程建设的成效。     

富水砂卵石地层中大直径泥水盾构同步注浆技术

通过统计分析盾构掘进相关技术资料,综合考虑富水砂卵石地层中泥水盾构掘进参数、泥浆参数、盾构姿态、地层变形机理等信息,确定泥水盾构在砂卵石地层中掘进时,同步注浆主要技术参数间的经验公式,指导类似工程施工。     

富水砂卵石地层泥水盾构施工技术

成都地质以地下水位高、含水量大、卵石含量高硬度高、漂石含量高且局部密集成群著称,是否适合盾构法施工或采用何种类型盾构施工,一直存在争论。就此以成都地铁一号线盾构4标右线线隧道施工为例,从盾构选型、泥浆配置、开挖面稳定技术、进泥水舱技术和大漂石处理等方面,对泥水平衡盾构在富水砂卵石地层中的掘进技术进行了初步探讨。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降分析及预防控制措施

成都地铁富水砂卵石地层采用土压平衡盾构法施工时,存在着比较特殊的滞后沉降现象.结合成都地铁施工的实践经验,分析了富水砂卵石地层施工滞后沉降的产生机理,研究并总结了预防控制滞后沉降的措施,为国内类似工程滞后沉降的预防控制进行了初步的探索.     

长沙典型地层土压平衡盾构掘进参数及表现预测

为对长沙典型地层土压平衡盾构的掘进表现进行预测,基于实际工程采集的砾岩、砂卵石和泥岩地层盾构施工记录数据,对主要施工参数在3类地层中的分布及变化特征进行统计分析。研究贯入度、场切入指数和掘进比能三者间的变化关系,并讨论地层可掘性问题。根据贯入度、场切入指数和掘进比能分类提出考虑地层条件的净掘进速率预测方法及经验模型,并用于4类地层的盾构掘进表现预测分析。研究结果表明:贯入度的最小和最大平均值分别出现在泥岩和砂卵石地层中;刀盘扭矩在砂卵石和泥岩地层中变化幅度较大,而在泥岩地层中平均值最大;砂卵石地层的总推进力比其他2类地层的总推进力高30%左右,3类地层的总推进力对刀盘扭矩影响特征有所差异;贯入度、场切入指数和掘进比能三者间相关性较好,可作为表征地层可掘性的指标。所提出的净掘进速率预测模型对4类地层盾构掘进表现的预测效果较好,具有一定的适用性。     

盾构机下穿建筑物的施工控制技术

结合成都地铁施工通过的第一处建筑物（四川省经委、安监局办公楼）的施工,介绍在成都卵石土地层中盾构机下穿条形基础的建筑物施工经验．盾构下穿建筑物时采用地下掘进参数控制、地面跟踪注浆的方法,在成都地铁施工领域或卵石土地层中施工都有着很好的指导意义．     

成都富水砂卵石地层盾构施工浅析

虽然成都地铁1号线盾构掘进施工已经完成,成都地铁2号线盾构掘进施工正在有序进行中,但成都富水、高砂卵石含量地质条件下的盾构施工风险并未完全解决,一直是业界讨论的焦点。根据成都地铁1号线2标和成都地铁2号线2标的盾构施工实践,提出砂卵石地层下盾构如何降低超挖,及如何解决超挖回填问题,达到降低盾构施工风险之目的。同时提出了成都盾构施工仍然存在的几个问题及解决办法,希望能对成都地铁以后的盾构施工有所帮助。     

富水砂卵石地层大直径盾构刀具的磨损与适应性

以北京地下直径线盾构隧道试验段工程为依托,基于现场实测数据,系统分析了富水砂卵石地层大,直径盾构施工刀具的磨损规律及磨损原因,并对不同类型盾构刀具在该地层条件下的适应性进行了研究.结果表明:地层中卵石和砂的含量变化明显且存在强度很高的胶结物是刀具产生严重磨损的主要原因;单刃滚刀除有一小部分偏磨损坏外,其余均未出现严重磨损,更换较少,对该地层具有较好的适应性;重型撕裂刀在短距离掘进后即发生刀头脱落的情况,对该地层的适应性差;正常掘进过程中,外周边滚刀掘进距离约为120 m,刀盘中间部分的滚刀掘进距离约为230 m,可据此数据确定合理的刀具检查及更换距离.盾构隧道试验段研究成果可为本工程后续施工起到重要的指导作用.     

富水砂卵石地层大直径盾构刀具的磨损与适应性

以北京地下直径线盾构隧道试验段工程为依托,基于现场实测数据,系统分析了富水砂卵石地层大,直径盾构施工刀具的磨损规律及磨损原因,并对不同类型盾构刀具在该地层条件下的适应性进行了研究.结果表明:地层中卵石和砂的含量变化明显且存在强度很高的胶结物是刀具产生严重磨损的主要原因;单刃滚刀除有一小部分偏磨损坏外,其余均未出现严重磨损,更换较少,对该地层具有较好的适应性;重型撕裂刀在短距离掘进后即发生刀头脱落的情况,对该地层的适应性差;正常掘进过程中,外周边滚刀掘进距离约为120 m,刀盘中间部分的滚刀掘进距离约为230 m,可据此数据确定合理的刀具检查及更换距离.盾构隧道试验段研究成果可为本工程后续施工起到重要的指导作用.     

砂卵石地层盾构隧道掌子面稳定性理论分析

盾构隧道穿越砂卵石地层掘进施工时,由于砂卵石的地层特性及施工扰动,隧道掌子面容易失稳而引发事故。为研究砂卵石地层盾构隧道掌子面稳定所需的最小支护力,结合砂卵石地层的掌子面失稳模式,在三维Murayama模型的基础上,将掌子面前方土体的滑动面形式假设为对数螺旋滑移线,结合上部松动区域的破坏机制,引入椭球体放矿理论,对传统的棱柱体筒仓模型进行改进,进一步通过极限平衡法推导出砂卵石地层的掌子面极限支护力求解公式;最后通过离散元数值模拟验证所推公式,两者的误差为3.1%。结果表明所得公式可对砂卵石地层的掌子面极限支护力进行较为精确的求解。研究成果以期为砂卵石地层掌子面极限支护力计算理论提供依据。     

卵石地层中地铁盾构近距下穿盾构隧道施工沉降控制

为研究卵石地层条件下盾构下穿施工时既有盾构隧道的沉降特征及其控制措施,依托北京地铁16号线盾构下穿既有地铁4号线盾构隧道工程,通过分析既有隧道沉降的数值模拟结果,结合现场监测数据和盾构施工参数,探讨了盾构的适应性改造,总结了隧道沉降的规律,阐明了调控盾构施工参数的经验。研究表明,为适应卵石地层条件,盾构须提高构件耐磨性、增设注浆及泡沫系统;既有隧道沉降在盾构通过时变化较大,而在盾构到达前和通过后变化较小,且盾构施工的再次扰动影响显著;为有效地控制既有隧道沉降,盾构施工参数应根据监测数据实时调控,保持较高的土仓压力和顶推力,通过提高注浆压力确保注浆质量。     

Peck公式在砂卵石地层盾构隧道施工地表沉降预测中的应用研究

基于乌鲁木齐砂卵石地层地铁隧道现场监测数据,采用回归分析方法对典型断面地表沉降进行分析,得到适用于砂卵石地层的Peck公式,并进行了现场数据验证.研究成果表明得到的peck公式能够有效预测砂卵石地层盾构施工地表沉降,具有工程指导意义.     

大直径土压平衡盾构下穿既有线U型槽结构变形

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营U形槽线路,避免下穿过程中引起U形槽结构过量沉降,影响运营安全,以北京新机场线2、3号风井盾构区间大直径土压平衡盾构下穿既有大兴线U形槽为工程背景,研究了砂卵石地层盾构隧道开挖对U形槽变形影响。通过对U形槽结构竖向位移、横向位移、轨道竖向位移、轨距等大量监测数据进行分析,得出盾构隧道开挖过程中既有结构的变形规律。结果表明:下方隧道开挖会造成U形槽和轨道结构产生不均匀隆起、沉降变形,竖向变形在2. 0 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形在±0. 5 mm以内;轨距变化在±1 mm以内。既有U形槽结构竖向位移与盾构掘进参数关系密切;通过严格控制盾构施工参数,采用二次注浆、深孔注浆方式对管片背后进行填充,可大幅减少结构沉降。研究结果可为控制U形槽结构变形,确保既有线运行的安全提供借鉴。     

大直径土压平衡盾构下穿既有线U形槽结构变形

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营U形槽线路,避免下穿过程中引起U形槽结构过量沉降,影响运营安全,以北京新机场线2、3号风井盾构区间大直径土压平衡盾构下穿既有大兴线U形槽为工程背景,研究了砂卵石地层盾构隧道开挖对U形槽变形影响。通过对U形槽结构竖向位移、横向位移、轨道竖向位移、轨距等大量监测数据进行分析,得出盾构隧道开挖过程中既有结构的变形规律。结果表明:下方隧道开挖会造成U形槽和轨道结构产生不均匀隆起、沉降变形,竖向变形在2. 0 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形在±0. 5 mm以内;轨距变化在±1 mm以内。既有U形槽结构竖向位移与盾构掘进参数关系密切;通过严格控制盾构施工参数,采用二次注浆、深孔注浆方式对管片背后进行填充,可大幅减少结构沉降。研究结果可为控制U形槽结构变形,确保既有线运行的安全提供借鉴。     

砂卵石地层土压平衡盾构掘进技术浅谈

随着地铁建设的蓬勃发展,土压平衡盾构机在全国得到了较为广泛的应用,但伴随而来的却是盾构掘进过程中遇到的地质情况越来越复杂,如果土压平衡盾构施工过程中不能进行很好的控制,极可能对周边环境产生较大影响,造成严重的后果和不良社会影响。兰州轨道1号线土门墩~西客站区间在掘进施工过程中采用"泡沫剂+膨润土+保压"掘进技术,有效地解决了盾构掘进过程中造成地表及建构筑物沉降过大、刀盘及螺旋机卡死、刀具磨损过大、刀盘扭矩及盾构机推力过大等问题,确保了该区间一次性顺利完成掘进,取得了良好的经济和社会效益。     

长沙地铁1号线盾构掘进参数对地表沉降影响分析

为了研究长沙地铁施工中土压平衡盾构掘进参数对地表沉降的影响,本文基于长沙地铁1号线北辰三角洲站~开福寺站盾构区间隧道工程实例,统计了土压平衡式盾构在该区间段的部分掘进参数,并初步分析了参数之间的关系,进而通过数值模拟的方法分别探讨了地层种类、掘进压力、盾尾注浆压力等不同施工工况下的地表沉降响应.研究结果表明:测点沉降值随着隧道范围内圆砾或卵石成份含量增多而增大,但增大趋势总体上在减小;掘进压力对地表沉降的影响小,但地表隆起值与掘进压力成正相关,当掘进压力超过0.3MPa后,隆起的幅度急剧增大;盾尾注浆压力提高1倍,地表沉降可减少10%以上,但过高压力值反而会引起管片应力急剧增大.     

富水砂砾卵石地层泥水盾构始发施工技术

该文主要介绍了富水砂砾卵石地层泥水平衡盾构采用端头降水、延长洞门、直接切削竖井维护结构的玻璃纤维筋桩始发掘进的施工技术,希望能够为以后类似施工提供参考依据.     

兰州砂卵石地层盾构施工的peck公式参数优化

针对peck经验公式预测隧道开挖引起的地表沉降受地质环境、开挖方式等影响的问题,揭示隧道开挖引起地表沉降的一般规律.基于兰州砂卵石地层某地铁盾构区间,取30个典型断面地表沉降的监测数据,利用线性回归方法,引入地表最大沉降量的修正系数α和沉降槽宽度修正系数β,修正优化peck公式.研究结果表明:在兰州砂卵石的地层条件下,当α∈[0.5139,0.9364],β∈[0.5987,0.7609]时,优化后的peck曲线与监测数据较为吻合.研究结论为城市相似地层下地铁建设提供参考和依据.     

砂卵石层盾构开挖面失稳分析及双参数掘进控制

为探究砂卵石层盾构施工的开挖面失稳过程和支护力设定方法，针对成都地铁盾构掘进施工超挖失稳实例，开展了三维工程离散元(EDEM)分析，对不同支护力分布形式的极限支护力和开挖面稳定性进行分析。进而结合盾构施工超挖失稳区段的掘进参数，考虑盾构机整体机械性能配置，提出了开挖面稳定性双参数控制建议值。结果表明，开挖面失稳位置与支护力分布形式有关，开挖面处于极限状态时，盾构上方0.75 D(D为隧道直径)范围内产生土拱效应，当支护力逐渐减小至0.1 P₀(P₀为初始静止状态支护力)时，失稳区发展到地面；盾构掘进时应保持土仓适当欠压，并降低刀盘转速，为可能遇到的大粒径漂石和土仓压力控制预留足够的富余扭矩。     

砂卵石地层浅埋地铁锚杆竖向预加固理论及技术研究

盾构法在隧道施工中的应用越来越普遍,其施工过程不可避免地会引起地层的移动和变形。目前,对砂卵石地层中盾构施工地层变形规律和控制方法研究较少,缺乏可供参考的研究成果。依托砂卵石地层盾构施工现场工程,采用模型计算的手段,探讨了用地表砂浆锚杆对盾构施工隧道地表进行预加固的机理与效果。结果表明,此工程技术可有效提高砂卵石地层开挖段的土体抗剪强度,抑制上部松散地层的下沉滑移;得出浅埋地层锚杆加固深度合理范围,并总结出开挖土体内摩擦角和粘聚力的提高能有效减小开挖面应力的基本规律,从而为今后盾构隧道开挖面稳定性分析提供了新的思路和方法。