盾构隧道始发地层纵向注浆加固效果研究

盾构隧道始发段的稳定性是影响盾构施工效率和工程安全的重要因素之一,如若处理不当,易引起掌子面失稳,顶部围岩坍塌等工程灾害,直接危及施工人员的生命财产安全;以一具体工程实例盾构隧道始发段为工程背景,针对传统的注浆加固作用机理进行了分析,深入研究了注浆加固范围对盾构隧道始发段围岩加固效果作用规律;将各项研究指标通过数据呈现出来,并仔细对比不同注浆长度对其影响规律,找到了最适合盾构始发的注浆长度(8~9m),研究成果为盾构隧道始发段工程的现场施工提供了有利的理论依据和技术支持.     

盾构始发端土体加固范围影响参数分析

在盾构施工过程中,盾构隧道始发段是事故多发阶段。以武汉市轨道交通二号线江-积区间盾构始发段施工为工程背景,根据三种不同的强度与稳定性理论,计算工程中的端头加固范围;并确定对加固范围影响较大的参数为:隧道直径、隧道埋深、土体的抗拉强度与抗剪强度。利用FLAC~(3D)软件建立盾构始发段施工的数值模型,模拟不同加固长度下土体应力分布。发现随着土体加固范围的增加,始发井周围土体受到扰动而产生的位移、应力等呈现明显的规律性变化。结论为盾构施工的端头加固范围的确定提供了借鉴作用。     

某土压平衡盾构始发地层的加固优化

地铁隧道盾构施工始发与到达段容易出现塌方、涌水(泥、砂)等工程事故,因此该区域地层的加固优化设计尤为关键.文中结合长株潭城际铁路树木岭盾构隧道始发段地层加固工程实际,首先采用弹性薄板理论计算不同安全系数下端头土体的纵向加固范围,并利用强度理论和滑移失稳理论对土体进行强度及稳定性验算;然后基于Terzaghi围岩压力理论确定浅埋盾构端头土体的横向加固范围,利用FLAC3D建模分析不同加固范围盾构施工对周边环境的影响,依据相关监测规程及设计文件要求,从经济性和稳定性角度确定优化后的端头土体加固范围,并应用到该工程中.优化后的数值模拟数据与实际监测结果吻合较好,说明优化后的设计方案是合理的.     

盾构始发端垂直冻结温度场数值分析与现场实测

太原地铁双塔西街站-大南门站区间盾构始发端采用垂直冻结法加固技术。由于盾构始发的特殊性,冻结帷幕的有效厚度能不能保证,是关系到土体加固是否安全的前提。通过建立三维数值模型对该工程冻结帷幕温度场随时间的发展规律展开研究,动态模拟冻结帷幕的演化过程,并且现场实时监测记录了冻结帷幕的温度变化和盐水温度随时间的变化情况,分析了在同一深度处各测温孔测点温度随时间的变化规律,计算了冻结帷幕厚度与冻结帷幕平均温度,验证了盾构是否具备始发的条件。结果表明:实测温度值和数值计算温度值总体趋势基本一致;采用垂直冻结方式、三排冻结管冻结施工的方案是合理的;用数值模型来模拟冻结帷幕温度场的变化过程是可行的。     

无含水层盾构始发区加固土体稳定性的有限元模拟——以苏州地铁某工程为例

盾构始发端头土体加固时,如何保证加固土体的稳定性是需要解决的关键问题.结合苏州地铁某车站西端头盾构始发工程(无含水层),运用通用有限元分析软件在封门拆除这种最不利的工况下对该工程始发掘进进行了模拟分析.由数值模拟知,当纵向加固长度为3 m时,沿盾构隧道掘进方向土体向工作井内移动,最大位移发生在暴露掌子面的中心处,达12.92 mm,封门上方地表土体变形最大,沉降约为3.0 mm,强加固区范围内土体受力均在设计强度范围之内,计算出安全系数分别为2.05、1.47和1.30;在无含水层的盾构始发端头,纵向加固长度为3 m时就可以在强度上满足要求,且安全系数有富余.     

深孔注浆技术在盾构始发端头土体加固施工中的应用

结合深圳地铁二号线工程实例,论述了深孔注浆技术在盾构始发端头土体加固施工中的应用.实践表明,采用深孔注浆技术在对盾构端头土体加固也可以保证盾构的顺利始发,以便为今后类似工程借鉴.     

超大环形支撑深基坑支护设计与监测分析

以淮安黄泛平原区某超大深基坑工程为背景,根据地质和周边环境等条件,对基坑支护结构进行选型和设计,并对基坑开挖过程中支护结构和周边环境变化进行监测和分析。基坑采用地下连续墙和钻孔灌注桩加等厚度水泥土搅拌墙(TRD)作为围护结构,采用两层三圆环钢筋混凝土作为支撑结构。结果表明：基坑各边围护结构和周边地表变形趋势基本一致,变形量小,呈现明显的时空效应;地下连续墙和TRD作为全封闭止水帷幕止水效果良好,基坑施工期间的坑内降水对坑外地下水位影响较小;在环形支撑体系中,环梁支撑轴力大于辐射撑和角撑轴力,围护结构传递过来的荷载主要由环梁承担。     

高支模技术在地铁车站施工中的应用

根据在广州市轨道交通四号线[车陂南站～万胜围站]盾构区间土建工程,盾构始发井施工中所遇到的主体结构侧墙厚度达1800mm,侧墙一次浇筑的砼方量较大,属于大体积混凝土浇注;层间净空均超过5m,而侧墙支模为单侧模等问题,重点围绕如何确保侧墙模板支撑体系的刚度、强度是始发井主体结构施工的难点问题,进行施工技术攻关、施工组织策划,攻克了我司高支模技术在地铁车站施工中的应用,使盾构始发井得以优质、优效的顺利完成,为今后类似工程施工提供了参考.     

土钉墙与隔水帷幕的支护技术运用

隔水帷幕和土钉墙在工程中的组合运用效果良好,达到预期目的。但是应该看到,如何对定喷帷幕施工中浪费的回浆重复利用,如何采用合理的信息施工法来优选复合施工以进一步提高边坡施工的安全性、可靠性,是值得我们广大工程技术人员去探讨的。     

富水砂砾地层水平杯型冻结温度场变化规律分析

针对富水砂砾地层饱和度高、渗透性强和施工风险高等问题,盾构端头采用水平杯型冻结加固法,可有效防止涌水涌砂,保证施工安全.本文以昆明地铁5号线盾构始发端头的冻结作业为依托,对水平杯型多圈冻结帷幕各圈层的地层温度进行了现场监测,明确其温度场的变化规律、阶段特点及冻结效果.研究结果表明:温度场发展可划分为4个阶段,且与盐水降温的两期计划有很好的协调性.多圈冻结外圈与中圈之间冻结速度最快,外圈外侧最慢,发展速率之比可达1.00:0.53,符合实际工程需要.杯型冻结杯底加固区降温速率均高于杯身加固区,平均交圈时间快5 d左右,最终形成冻结帷幕的平均温度也更低.     

软土浅埋超大直径盾构始发端头加固范围研究

为确定软土地层浅埋超大直径盾构始发端头加固的合理范围,以珠海杧州隧道为工程背景,采用有限元建模分析,研究了端头加固范围对素混凝土墙破除以及盾构始发掘进过程地层变形的影响。基于数值分析结果,以端头中心点水平位移为控制目标,得出横、竖向合理加固厚度约为0.28倍隧道开挖面直径,略大于理论计算值和工程经验值。盾构掘进模拟结果表明,当纵向加固长度超过盾构机长度后,横断面受剪区域未与地表形成“塑性贯通”,端头盾构掘进对地表扰动程度较低;如以地表最大沉降为控制值,软土地层合理加固长度为1.14倍盾构机长度,该结果与理论计算值接近,而略小于工程经验值。     

软土地层盾构过河端头加固水平注浆的应用

在天津海河"共同沟"盾构项目以普通水泥-水玻璃双液浆为注浆加固材料,采用水平前进尺分段注浆方式,成功实施了端头加固,保证了盾构的安全始发。依例阐述了软土地层盾构施工端头水平注浆加固设计、施工工艺。     

地铁车站富水厚砂层三轴搅拌桩加固参数试验

针对福州地铁5号线欢乐谷站富水厚砂层地连墙成槽时槽壁易坍塌的问题,设计了三轴搅拌桩加固槽壁的不同材料参数和工艺参数,并进行了现场三轴搅拌试验和28天后取芯室内抗压试验。经试验结果比较分析得出了不同材料参数和工艺参数条件下三轴搅拌桩抗压强度变化规律,得出了材料配比及最优的单组桩水泥、生石灰和粉煤灰的用量以及注浆压力、强加固区和弱加固区对应的下沉与提升速度及桩底停留时间的工艺参数。满足了28天无侧限抗压强度不小于1.0 MPa的要求,确保了现场施工安全,为今后类似工程提供参考。     

基坑降水对下卧地铁盾构隧道的影响

结合某公寓基坑工程,针对地铁盾构隧道下穿该基坑的复杂环境条件,首先采用简化大井法计算帷幕失效(工况一)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线,采用二维有限元渗流法计算帷幕有效(工况二)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线;接着采用分层总和法计算基坑降水引起地铁盾构隧道的附加沉降,分析基坑降水对下卧地铁的影响.结果表明:(1)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线中轴线处水位降深分别为4.2 m、1.5 m;(2)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线、中轴线底部最大沉降分别为-2.83 mm、-1.3 mm,均满足轨道交通安全运营的要求.     

近距离斜穿车站富水圆砾地层盾构换刀技术及刀具磨损分析

开仓换刀作业是盾构隧道施工中不可避免的技术难题之一,现以南宁市轨道交通5号线新—广区间盾构隧道工程为背景,针对盾构机在富水圆砾、泥岩复合地层中长距离掘进后连续穿越3道地连墙的工程特点,总结刀盘优化布局方案,详细介绍适用于该地层条件下的素桩加固辅以降水作业的换刀方案,并对换刀前后盾构掘进过程中产生的刀具磨损进行测量、分析,揭示了盾构在复合地层中掘进以及直接切削地连墙造成的刀具磨损规律,提出了盾构切削桩基时的合理换刀距离,为后续施工及类似工程提供一定的指导和借鉴。     

杭州地铁承压含水层基坑降水数值模拟分析

承压水对地铁的安全施工有重要的影响,若处理不好容易引发严重的工程事故。以杭州地铁1号线过江隧道为工程背景,研究承压水对该工程施工的影响。围绕过江隧道工程中深基坑开挖、盾构施工、联络通道施工遇到的承压水问题,进行分析并提出相关的对策。深基坑降水采用的是悬挂式止水帷幕加深井降水方案,悬挂式帷幕对降水的影响需要结合三维渗流理论来解决问题,利用GMS软件中的MODFLOW模块进行数值模拟,经过多次试算得出合理的降水方案,与实际工程降水情况相吻合,可以满足基坑开挖的要求。     

南京地铁某车站盾构到达端头补充加固案例研究

盾构到达是盾构隧道施工中的事故多发阶段,合理选择端头土体的加固方式是保证盾构到达施工非常重要的环节。归纳了盾构隧道端头常用的土体加固方式,结合南京地铁某车站东端头盾构到达工程,介绍了该工程盾构到达端头补充加固方案,提出了该方案下的加固工艺及应急预案。研究表明:为确保盾构到达的安全,在原端头加固方式的基础上,可将加固区纵向加固长度补充加长到11.5m,以保证盾构机在破除洞门前脱出盾尾的管片已经进入加固区。     

土钉墙支护在深基坑施工中的应用

本文主要介绍土钉墙支护工艺在深基坑支护中的应用及施工过程，土钉墙支护具有工程造价低；施工速度快；施工设备简单，操作方便；结构轻；变形易监控，能及时调整方案，进行加固处理等优点。在本文所述的工程实例中，部分土壁为卵石层，极易发生落石、崩塌的现象。为提高原位土体稳定性。土钉起到了骨架作用、承力作用，并在相邻土钉间形成承压拱。通过该工程实践应用，对土钉墙在卵石层、砂岩层中应用有一定借鉴。     

悬挂式止水帷幕深基坑分级降水开挖变形特性

在地下水丰富且发育有深厚的透水层的地区,考虑到施工难度以及经济性因素,深基坑的隔水设计往往采用悬挂式止水帷幕.基于佛山地铁某深基坑变形实测资料,采用ABAQUS建立三维流固耦合模型,考虑分级降水开挖的实际工况,研究开挖过程中悬挂式止水帷幕基坑的变形规律.结果 表明:地连墙变形在开挖的各个阶段均呈“中间变形量大,两侧变形量小”的鼓胀形.最大侧向位移点在开挖的各个阶段均位于开挖面附近,随开挖深度的增加呈下移趋势.地连墙墙顶位置容易朝着坑外发生变形.坑外地表沉降曲线呈“凹槽”形,随着开挖深度的增加,最大地表沉降点逐渐远离基坑.在基坑开挖过程中,软土层开挖扰动引起的地表沉降呈减小趋势,由坑内降水引起的地表沉降呈增加趋势,由降水引起的沉降可达总沉降量的一半以上.回灌前后坑外地表沉降分布规律基本一致,均呈“凹槽”形,采取回灌措施可在一定程度上控制悬挂式止水帷幕地表沉降变形.     

基于地层损失理论的盾构隧道沉降分析及控制措施研究

对于盾构隧道施工产生的地表沉降的预测及控制一直是工程界亟待解决的难题。本文依托南京市地铁3号线明发广场站～绕城北区间隧道的工程实例,运用地层损失理论及现场监测等手段进行了盾构隧道沉降分析,并对其沉降控制措施进行了研究,结果表明：盾构隧道施工过程中引起的地层损失是导致地表沉降的主要原因;地层损失理论中的peck公式适用于粘土层和砂岩层中盾构隧道沉降预测,其精确度满足工程要求;盾构隧道沉降的影响因素较多,且在整个盾构施工过程中各个阶段产生的沉降机理、规律各不相同;通过注浆加固、严格控制盾构机姿态、管片组装质量可减小地应力损失,减小盾构施工引起的地表沉降。所得结论对于类似工程有极大借鉴意义。