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.     

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.     

地下隧道施工盾构端头土体加固三维有限元参数化分析——以天津地铁6号线宜宾道站—鞍山西道站区间隧道开挖工程为例

为确定盾构隧道端头加固所需范围,以天津地铁6号线宜宾道站-鞍山西道站区间隧道工程为背景,基于大型通用有限元程序ABAQUS进行三维建模,土体采用Mohr-Coulomb本构模型,对破除封门及开挖状态下的盾构施工进行了参数化数值分析。结果表明:盾构破除封门状态下,纵向土体最佳的加固长度为9 m。考虑到地下水的影响,端头土体纵向加固长度宜为盾构主机长度加上1.5～2.0 m止水厚度,最后的纵向加固长度宜取12 m;盾构处于开挖状态下,纵向土体加固长度为12 m,盾构机尾即将离开加固区时,盾构机机头与机尾的最大竖向位移为15.5 mm,倾斜角度为0.1°,故此工况下盾构机不会产生"磕头"现象。采用盾构隧道端头加固参数可以确保该区间隧道工程开挖状态下施工安全,对软土地区类似工程具有重要的理论与工程意义。     

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.     

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。     

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。     

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。     

临江深厚粉砂层中TRD等厚帷幕隔水效果研究

杭州地铁8号线一期工程SG8-2标段下穿钱塘江,采用大直径泥水平衡盾构施工。由于该工程的富水软弱地层土体稳定性差,盾构始发时易发生涌砂涌水等险情。为了防止险情发生,在设计方案中采取了对盾构始发端头区进行搅拌桩加固,以及在加固区周边利用水泥加固土地下连续墙(trench cutting re-mixing deep wall,TRD)形成隔水帷幕的技术措施。在临江粉砂层中地连墙施工易塌孔,成墙存在困难,工艺要求高,对此论述了TRD工法施工工艺、施工参数,开展了TRD等厚帷幕水泥土取芯和无侧限抗压强度试验,以及加固区内降水试验,观测了降水井抽水过程中加固区内外的水位变化情况。试验结果表明,TRD等厚帷幕在粉砂层中成墙效果良好,其强度大于设计值1.0 MPa,满足设计要求;TRD等厚帷幕能较好地隔断盾构始发加固区内外的水力联系,隔水效果良好。     

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。     

盾构出洞冻结法加固土体的稳定性分析

运用三维有限差分软件FLAC3D对上海轨道交通某区间隧道盾构出洞冻结法施工过程进行了模拟,对盾构出洞过程中施工稳定性进行评价。施工竖井为地下四层结构,围护结构采用地下连续墙。数值模拟冻结壁水平应力、最大主应力、沿隧道开挖方向位移的变化,将模拟得到的应力与冻结壁强度设计值进行对比,并对隧道轴线方向地表沉降位移进行预测,同时采用安全系数法对施工的安全性进行了评价。安全系数满足设计要求,进一步说明了冻结法在软土地区地下工程施工中的优越性。     

盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行施工工法优选

针对新建暗挖隧道对已建盾构隧道的影响,以济南地铁R3线盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行段为依托,对暗挖隧道不同施工工法进行模拟优选,分析在帷幕注浆加固条件下新建暗挖隧道对已建盾构隧道管片变形及应力的影响,并结合现场实测数据对比验证优选施工方法的可靠性.研究结果表明:暗挖隧道施工工法对于地表沉降和隧道管片的变形影响显著,其中交叉中隔墙(cross diaphragm,CRD)法和双侧壁导坑法在控制地表沉降、管片变形及应力方面差异较小,且两者均优于核心土法和中隔墙(center diaphragm,CD)法.综合考虑施工速度、影响范围以及地表与既有盾构隧道变形控制等因素,确定暗挖隧道采用CRD法施工.现场监测表明采用优选的施工工法可以保证地表变形和盾构管片变形控制在允许范围之内.     

竖井工法开挖深基坑对下卧既有隧道上浮的控制

基坑开挖会导致下卧隧道产生明显上浮,采用竖井工法开挖基坑可有效的控制下卧隧道的上浮。以深圳地铁11号线区间某深基坑为例,采用考虑小应变刚度特性的硬化土模型,建立隧道与基坑共同作用的三维有限元模型,对比不同控制措施对隧道的保护效果,并研究竖井开挖基坑过程中下卧隧道的上浮规律。结果表明:竖井工法开挖基坑可以较好的控制隧道上浮,开挖过程中隧道的上浮值与卸载率呈现线性关系;坑底加固对抑制基坑底部土体上浮有较明显的效果;在开挖深度较低情况下,隧道上浮与开挖深度呈线性关系,随着开挖深度增加开始向非线性关系转化;若竖井工法开挖不能满足控制要求,可考虑增加坑底加固方式控制下卧隧道上浮。     

上海软土地层中运营地铁隧道不均匀沉降的治理方法

针对上海饱和含水软土地层及地铁隧道维修保养的实际工况,提出了革新劈裂注浆的土层微扰动注浆治理方法.利用夜间地铁停运的积累时间,采用适合上海运营地铁隧道实际条件的简易设备和施工操作方法,在地铁隧道内部治理运营隧道的不均匀沉降,选取适合的注浆工艺、材料、设备和参数并通过工程实例,分析注浆设计、施工的过程及其效果.结果表明,所用方法能够减少注浆对地层的扰动,对地层沉降具有良好的补偿效果,可以较好地治理运营地铁隧道的不均匀沉降.     

地铁双线隧道施工对其穿越桥梁安全性分析

地铁隧道施工经常有穿越既有桥梁基础的现象,穿越施工对桥梁造成的潜在威胁受业内普遍重视.北京地铁奥运支线工程奥体中心站—奥林匹克公园站区间隧道(简称奥—奥区间)为双线隧道,在北辰桥处南北向垂直横穿北四环路.北辰桥上部由3座跨线桥构成.为提高桥梁的整体性和抗沉降能力,桥墩基础在设计时已考虑了下穿地铁区间的影响,但是奥—奥区间隧道在施工过程中,不可避免地会对北辰桥产生扰动,从而引起U形槽结构和桥墩的附加沉降.本文以区间隧道穿越北辰桥施工为例,基于FLAC 3D建立的三维模型,对由于双线隧道穿越既有桥梁施工引起的桥梁沉降与变形进行了全过程计算和分析,并对2号桥的盖梁内力进行了检验.结果表明,桥梁构件的变形指标与内力指标都低于容许限值要求.现场监测数据也证明该施工方法的可行性.     

平行隧道施工引起地表沉降的数值试验研究

浅埋暗挖隧道施工产生的地表沉降是施工过程中令人关注的问题,采用数值试验的方法,通过模拟假设、建立模型和数值计算,研究了相邻隧道断面不同布置方式和注浆材料参数对地表沉降的影响.结果表明:隧道埋深越深,越需要大的隧道间距来实现沉降槽的双峰状态.在隧道埋深为2倍洞径时,倾斜布置条件下双隧道的垂直距离和水平距离接近25倍洞径时产生的地面沉降较小,垂直布置条件下双隧道间距越大,产生的地面沉降越小.拱顶注浆对控制地表沉降有明显效果,注浆参数提高要比注浆层厚度增加的效果好.     

一种新型土壤抗剪强度测量装置的研制

土的抗剪强度是岩土体一项重要的物理性能指标,测量土的抗剪强度对于滑坡隐患点的监测和预防具有重要意义。提出一种装置来实现现场测量土的抗剪强度,该装置由十字板、扭矩传感器、步进电机、单片机硬件电路等结构组成。对实验装置的搭建和单片机硬件电路作了详细介绍。取杭州地区的软黏土为研究对象,用该装置对土样在不同含水率和不同正应力的条件下进行了十字板剪切试验和直剪试验;并将所得数据的数据进行分析对比。试验结果表明,当土壤含水率较低时,随着含水率的增加,土壤抗剪强度先增大后减小;而土壤抗剪强度和对土壤施加的正应力是成正比关系的。     

高压沼气对浅部砂质粉土工程性质的影响

以长江口越江通道的盾构法施工隧道工程为背景 ,结合非饱和土双变量强度理论 ,研究在越江通道 (隧道 )施工过程中遇到的浅层 (砂性土层 )高压沼气地质灾害问题 .试验采用GDS系统 (geotechnicaldigitalsystems,岩土数字系统 ) ,进行非饱和土三轴试验 ,模拟含高压沼气地层中气体的分带特征与高压沼气释放后气压力的变化对土体强度的影响 ,以及沼气释放后破坏轴应力的变化 .实验结果表明砂性土土体强度随着气体压力的升高而升高 ,到达某一气压时 ,强度达到峰值 ,然后土体强度随气压升高而下降 ,土体具有很强的流动性 .同时研究了高压沼气从砂性土层中缓慢释放和强烈喷发这 2种形式对砂性土层结构和强度的影响     

紧邻运营地铁进行基坑施工的影响因素研究

基于上海地区某深基坑工程施工方案,建立了紧邻运营地铁隧道的基坑开挖变形影响的有限元数值模型,重点分析了基坑围护支撑的数量和位置、基坑土体加固、地铁隧道位置、隧道下卧层土体和地下连续墙刚度对基坑周边地层以及隧道变形的影响.结果表明:基坑围护支撑数目及位置的选择对周边地层和隧道变形产生影响较大;隧道的存在对土体沉降具有"遮拦效应",在一定程度上能够减少坑外土体沉降;增加下卧层土体模量和地下连续墙的刚度可减少坑外地表沉降,有效控制地铁隧道的变形.