数量工程技术在南京长江隧道工程中风险 辨别及事故防范的应用研究

以南京长江隧道工程为背景,提出了基于数量工程技术的风险提示及事故防范方法,即运用数值仿真方法,借助超级计算机的并行计算能力,建立盾构机进出洞,盾构机穿越长江大堤及穿越江中最浅覆土层,两台盾构机同时施工影响,盾构机穿越复合土层等工程关键问题的数量分析模型。基于该模型,对地表沉降过大、盾构机姿态偏移、开挖面失稳等工程风险进行了提示;分析了风险产生的机理、后果;提出了事故防范的措施,评价和验证了防范措施的有效性和合理性。     

土压平衡式盾构机掘进性能评价方法

盾构机掘进性能是盾构机设计性能和施工操作复杂耦合作用的结果,依据盾构机掘进参数评价其掘进性能对盾构机刀盘结构设计和施工参数设定具有重要意义.在掘进参数基础上确定了影响土压平衡式盾构机掘进性能的评价指标,推导出刀盘扭矩和盾体推力的理论公式,基于性能评价指标构建了包括掘进能耗和效率的盾构机性能评价函数,并提出了盾构机掘进性能的参数化评价方法;通过结合现场施工数据对盾构机掘进性能进行了分析和评价,得出了掘进参数改进方法,并验证了其理论的正确性.该评价方法通过分析盾构机参数和地质参数可以评价盾构机掘进性能,并提供盾构机刀盘设计理论和施工参数设定方法.     

盾构隧道施工中盾构机姿态控制

结合实际施工情况,分析盾构施工过程中不同地质条件下姿态控制技术,并提出一些盾构机的纠偏措施.     

复杂地质条件下盾构姿态的控制

随着城市轨道交通工程在国内蓬勃发展,盾构法作为一种先进的施工工法被越来越多的城市所接收。国内盾构设备也呈几何倍数增长,盾构机操作手控制盾构姿态能力引起人们的重视。以广州轨道交通5号线西草盾构区间为工程实践,简要介绍盾构姿态的控制方法。     

地铁过江区间组合法施工隧道关键施工技术

以武汉地铁3号线过汉江区间隧道为例,本文通过阐述区间工法选型的思路,探讨了盾构法与矿山法组合施工方法在软硬不均地层的适用性,并对导台的精度控制、分界面端头墙的施工、盾构机空推过程的姿态控制、管片拼装质量、管片壁后回填及注浆、管片的纵向压紧等关键施工技术进行了总结,为盾构法与矿山法组合施工技术在类似工程中的推广和应用提供了经验指导。     

一种基于联合平差的盾构姿态计算方法

提出了一种新的盾构姿态自动测量方法,该方法通过全站仪测量盾构机上控制点坐标,结合双轴倾斜仪获取水平倾角数据,将两类观测值进行联合处理.在改进的七参数空间坐标转换模型的基础上,通过空间几何关系分析,建立联合平差模型.在实践中,基于该方法自主开发的全站仪与倾斜仪联合盾构自动导向系统已成功应用于上海地铁12线和杭州地铁1号线等隧道区间的施工导向,验证了该方法的可靠性和实用性.     

一种基于联合平差的盾构姿态计算疗法

提出了一种新的盾构姿态自动测量方法，该方法通过全站仪测量盾构机上控制点坐标，结合双轴倾斜仪获取水平倾角数据，将两类观测值进行联合处理。在改进的七参数空间坐标转换模型的基础上，通过空间几何关系分析，建立联合平差模型。在实践中，基于该方法自主开发的全站仪与倾斜仪联合盾构自动导向系统已成功应用于上海地铁12线和杭州地铁1号线等隧道区间的施工导向，验证了该方法的可靠性和实用性。     

盾构铰接装置的能控性研究

以某型铰接土压平衡式盾构机为研究对象,分析该盾构机铰接装置的机构组成,采用矢量法建立相应的静力学平衡方程,得到从驱动力到末端力的力映射矩阵;针对该力映射矩阵的秩不是满秩的特性,提出求解液压缸驱动力对能控末端力分量的控制方法;并研究在铰接装置的切口环以不同姿态运动时,液压缸驱动力对末端力的控制能力,得到3个能控的末端力分量,为能控末端力分量的动力学方程的建立奠定基础.     

基于并行计算的盾构机过大堤三维数值模拟

针对某越江隧道工程,基于刚度迁移法及自适应接触算法,建立了盾构机-土体-大堤三者相互作用的三维非线性有限元模型.通过对盾构机穿越大堤这一连续的复杂物理力学过程作等效力学离散,提出了盾构机机身坡度、盾构机超挖、注浆时空效应、拖车作用等施工因素的数值模拟方法.通过将计算结果与试验段实测数据对比验证,预测了盾构机过大堤时对大堤的影响关系.同时,对该盾构法施工有限元模型在SMP与DMP并行计算平台下的并行计算效率、加速比进行对比分析,结果表明,迭代法并行计算效率远大于直接解法,DMP并行平台计算效率大于SMP并行平台.     

穿河隧道泥水盾构掘进关键技术控制

本文针对穿河隧道施工特点,从开挖面稳定、盾构始发、隧道防水防渗、盾构机姿态、管片上浮、特殊地质等多方面对穿河隧道泥水盾构机掘进过程中遇到的关键技术问题及难点问题进行归纳分析,并在此基础上提出相应控制措施。     

盾构姿态变化对管片影响与控制研究及展望

大量盾构隧道工程实践表明,盾构姿态控制不良导致千斤顶对管片的偏心推力、盾壳对管片的挤压力、盾尾注浆对管片的不均匀压力等施工荷载是引起管片结构发生各种病害的主要原因.为了阐明盾构姿态变化对管片受力的影响及控制技术的应用现状,详细介绍了盾构姿态参数、测量方法及姿态变化过程,重点阐述了盾构姿态引起施工荷载的变化对管片结构影响的研究进展,并归纳施工各阶段盾构姿态的控制和纠偏技术措施,指出了现有研究的不足和尚需讨论的问题.建议研发高精度高智能化的自动导向系统,全面考虑姿态变化过程中的施工荷载,构建精细化管片模型和三维盾构姿态的动态模型,进一步探究姿态参数对盾构姿态的控制效应.     

软土地区浅埋大直径盾构隧道管片上浮规律及预测： 以上海机场联络线工程为例

为探究软土地区浅埋大直径盾构隧道管片上浮规律及其影响因素,本文依托上海机场联络线浅埋大直径盾构隧道工程案例,基于实测数据分析了盾构姿态变化对管片上浮的影响,揭示了管片上浮量与施工参数之间的相关关系,提出了考虑多因素的管片上浮非线性预测方法。研究结果表明,管片上浮主要可分为脱出盾尾前初始偏差及变形、快速上浮（盾尾5环）、缓慢上浮（盾尾5-15环）和沉降等4个阶段;盾构姿态、管片姿态与超挖是影响管片上浮特性的重要因素;管片上浮量与平均推力、盾构仰角、平均推进速度呈正相关,与上下盾尾间隙差呈负相关,采用多元非线性拟合方式可以综合考虑多因素较好地预测管片上浮量。本文相关研究可为大直径盾构隧道施工过程中上浮预测与控制提供参考。     

人工修复盾构姿态错误的测量方法与精度探讨

在盾构掘进过程中,由于施工或导向系统发生故障等原因导致盾构姿态错误时,必须采用人工测量盾构姿态的方法对导向系统进行修复。文中就人工姿态测量原理和计算方法进行了分析,提出了人工修复盾构姿态的方法并分析了方法预期达到的精度,同时结合工程实践分析了该方法对姿态的影响。     

超大直径盾构隧道管片上浮原因与对策分析

超大直径盾构隧道管片的抗浮问题是其普及化的瓶颈.系统总结和分析了管片上浮的原因和机理:包括地质条件、盾构工法特性及施工参数、盾构姿态、覆土厚度、管片接头、施工扰动、注浆工艺和浆液特性等.并就控制超大直径盾构隧道管片上浮提出了具体措施,以期能对超大断面的水底隧道、地铁区间隧道的浅覆土盾构施工起到借鉴作用.     

隧道盾构施工对临近桩基影响的数值模拟

以上海轨道交通7号线隧道盾构施工为工程背景,将隧道盾构施工过程简化为4个典型阶段.采用岩土工程数值分析软件,侧重于隧道衬砌完成后短期内软土不排水的状态,通过应力释放系数法与注浆等代层变刚度法相结合,实现盾构施工的二维动态仿真模拟,分析盾构施工对临近桩基的轴力、剪力、弯矩和位移的影响.该简化较真实地反映隧道盾构施工的实际情况,并可以得到比较真实的数据.     

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.     

盾构隧道施工引起的地层位移对既有桥梁桩基的影响分析

盾构法已成为我国城市地铁施工中一种重要的施工方法,由施工引起的地面沉降对其周围环境的影响是盾构隧道设计和施工中非常重要的问题。本文根据某地铁盾构隧道穿越桥桩工程,应用三维有限差分软件FLAC-3D进行了数值模拟,并对计算结果和实测结果进行了对比和分析,研究了隧道开挖中产生的位移对既有桥桩的影响,得出桩基变形的规律,并提出相应的工程建议。     

盾构快速穿越法超浅覆土及负覆土隧道施工预测分析

盾构快速穿越(ultra-rapid under pass, URUP)法隧道施工技术是一种盾构机从地表直接始发掘进, 最后在设定目标地点直接掘进到地表的新型施工方法. 以南京机场城轨URUP法隧道示范工程为背景, 利用三维非线性有限元方法(finit element method, FEM), 对URUP 法隧道施工过程进行了数值模拟. 预测分析了隧道施工过程中超浅覆土和负覆土区间的地表变形规律、施工影响范围以及最终沉降值. 分析结果与实测数据比较吻合, 说明了数值模拟的有效性和预测分析的可信性.     

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。