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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

盾构区间端头地层的水平加固技术

盾构区间靠近端头部分的土体加固效果十分重要。本文借鉴了国内外的施工经验,在采取高压旋喷桩加固的基础上,又在洞圈辅以水平注浆的补救加固措施。取得很好的效果。     

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。     

南水北调中线穿黄隧洞工程盾构施工关键技术

南水北调中线穿黄隧洞工程盾构施工具有地质条件复杂、大埋深、高外水压力、长线路、大直径等施工特点及其相应的技术难题.经过在施工实践中的创新与实践,在泥浆配置技术、掘削面稳定控制技术、突破规范的壁后注浆技术、高外水压力条件下的盾构施工防渗技术、端头地层加固技术、大埋深/高外水压力下的带压进舱技术、盾构掘进姿态控制技术、精密的长距离竖井联系测量技术、长距离泥水输送技术、大坡度盾构掘进技术等方面取得了突破与进展,确保了工程的顺利实施.穿黄盾构工程的各项技术指标均达到了理想的效果,相关工程施工技术可供类似工程参考和借鉴.     

砂卵石地层地铁近接下穿既有盾构区间施工控制技术

为探究地铁暗挖近接施工下穿既有盾构区间加固技术适应性,以成都5号线近接下穿既有3号线为工程背景,提出适应于成都砂卵石地层的预埋注浆加固保护方案,且通过数值模拟研究了不同注浆加固范围的保护效果、注浆过程对隧道结构影响以及对下穿过程规律性进行讨论,并结合现场监测分析.结果表明:既有隧道注浆加固范围扩大,其隧道结构变形呈线性减小,隧道结构纵向沉降槽呈线性缩小,适当增大既有隧道注浆范围可控制其变形量;预埋钢花管注浆加固过程中,浆液压力和土体硬化将导致既有隧道结构竖向产生沉降,水平方向相向靠拢;地铁下穿过程中,既有隧道结构主要产生竖向沉降,先缓慢沉降,隧道穿过后沉降变形突增,再趋于稳定,前期有一定反应阶段;相比既有隧道,近距离的大范围注浆加固导致土体硬化,5号线结构变形预变形阶段极大缩短,反应时间短,施工风险增大.提出二次衬砌工序优化、深孔注浆加固补救措施以及节点位置格栅密排等措施能够降低既有盾构运营风险.     

浅议北京地铁盾构始发、接收的多种加固方法

为了保持开挖面的稳定和周边环境安全,盾构始发、接收都需要对原始地层进行加固。目前地层加固方法较多,本文对旋喷桩加固法、深层搅拌桩加固法、注浆加固法、素混凝土桩加固法及水平加固法等各种常用端头加固方法进行了介绍,结合北京地铁砂卵石含大粒径漂石地层施工实例,详细介绍了常用加固方法的现场实施情况。单一的应用一种加固方法,有时不能很好的解决工程具体问题,本文介绍了在具备条件的部位,尝试不同加固方法的结合使用。最后通过经济技术分析,比选出经济合理、技术可行的加固方案,对类似工程具有一定参考价值。     

盾构隧道穿越土坝的地层沉降控制

在盾构施工技术中,如何控制地层沉降,避免影响隧道上方建筑物,一直是人们非常关心的问题。虽然盾构及管片与其周围土体的耦合作用极其复杂,但对盾构扰动土体的变形分析和计算可为控制地层变形提供理论依据;规范盾构施工操作程序,可减少非正常地层损失;正确选择同步注浆和壁后注浆的材料、配比及工艺,可最大限度地填充建筑空隙;预先注浆和复注浆加固隧道上方土体,可减少土体扰动和固结沉降量。     

南京地铁集庆门盾构隧道进洞端头人工冻结加固温度实测

在人工冻结法施工过程中,及时掌握冻土温度场的发展情况是控制和指导施工的重要手段.以南京地铁集庆门站左线盾构到达冻结工程为依托,运用数字测温系统对人工冻结法加固盾构进洞端头的地层温度进行了原位监测,获得了在地层初始温度高、土层含水量大的情况下进行人工地层冻结施工的温度实测数据.在后期停止冻结后对人工冻土的自然解冻温度进行了监测分析.监测结果表明:土质对冻结温度场的影响胜于含水率对其的影响;地下水流速过快和土体中的空气能够阻碍冻结壁的有效形成;在洞口加固工程中注浆水化热不会对土体的冻结产生明显影响;冻土壁轴面上的自然解冻速率快于其他位置,但轴面处冻土的解冻周期性相对较长.     

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。     

冻土单轴抗压试验研究及盾构始发冻结优化设计

为保证浅埋深富水软弱地层的盾构隧道安全始发,采用人工冻结法进行端头加固。通过在室内进行冻土单轴抗压试验,得到可靠的冻土力学参数,并采用正交试验的方法分析冻结深度、冻结宽度和冻结温度对地表沉降和管片拱顶沉降的影响规律和影响程度,选取确定最优冻结加固方案。结果表明：土体冻结温度越低,抗压强度越大;对地表沉降和管片拱顶沉降的影响排序为冻结深度>冻结宽度>冻结温度;最优冻结方案为冻结宽度6m,冻结深度15m,冻结温度-20℃。     

盾构施工对周边建筑物影响及其保护技术

根据长沙地铁5号线时湘及湘木区间的工程实际,对该区间段内建筑物的基础埋深、结构形式及其与线路的位置关系进行了详细勘察,并根据隧道边线与建筑物的位置关系评估了盾构施工对建筑物的风险。针对不同建筑物的具体风险采取了相应的保护技术,如优化盾构掘进参数、控制盾构掘进速率、旋喷桩隔离保护、深孔注浆以及预埋袖阀管跟踪注浆等。为了避免盾构施工对区域内建筑物的影响,针对不同建筑物受到的具体风险,采取了优化盾构掘进参数、控制盾构掘进速率、旋喷桩隔离保护、深孔注浆以及预埋袖阀管跟踪注浆等保护技术,有效防止了建筑物发生变形、裂缝、倾斜等不良现象。     

综采工作面过断层超前深孔注浆技术应用研究

分析了块裂结构块体滑落破坏和碎裂结构散体漏冒破坏的注浆加固机理,并结合张集煤矿1413(3)工作面的地质及开采条件,提出了预防断层破碎带顶板垮落的超前深孔注浆加固技术,分析了注浆加固材料的力学性能、注浆加固工艺及加固参数。现场实践表明,超前深孔注浆技术具有较好的技术经济效果。     

注浆管法在微生物诱导碳酸钙沉积 加固土体中的应用研究

目前,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在加固土体方面采用最多的方法是分步注浆法,现有的改进方法基本上是顶部注浆、底部注浆、间歇注浆、连续注浆等.通过继续改进分步注浆法,提出了一种新的注浆方法,即向土体中插入带有均匀小孔的注浆管,接着菌液和胶结液通过注浆管小孔自然渗透于土体中,最后形成加固体.通过两个模型槽对比试验,研究MICP技术在三维注浆下进行土体加固的方法,以及该新型注浆方式的可行性及加固效果,并分析了该注浆方法所能加固的影响范围.试验结果表明,经过14 d的处理后,采用这种新的三维MICP注浆方法能形成完整的且强度较高的固化砂柱.在砂柱的最上端试样强度最高,达到1 MPa左右,且随着土体深度的增加,强度越来越低.