不同叠交角度下盾构重叠隧道地层位移规律研究

以以色列“红线轻轨”项目重叠隧道为背景,在分析现场监测数据的基础上采用Rhino6和FLAC3D软件建立了三维数值模型,研究了不同隧道叠交角度下盾构重叠隧道地表沉降、地层位移规律。研究结果表明,2条隧道从平行逐渐过渡到重叠状态时,随着叠交角度的增加隧道中间处测点累计沉降量增大,但累计沉降量除了受叠交角度影响外,还与穿越地层情况密切相关;在本工程地层条件下,由于2条隧道均穿越松散的库卡K1地层,叠交角度为60°时地表累计沉降达到最大。后建隧道开挖完成后,隧道叠交角度小于45°时,沉降槽宽度增大;大于45°而小于60°时,沉降槽宽度基本不变;大于60°时,沉降槽宽度减小;达到90°时,沉降槽左右对称。两侧隧道开挖完成后,隧道叠交角度达到75°时,两侧地层均改变移动方向。研究成果为重叠隧道的设计和施工提供参考。

砂卵石地层盾构近距离侧穿匝道桥桩变形研究

近年来,地下空间开发所带来的环境问题受到广泛关注,其中隧道穿越既有建筑和桥梁基础的近接施工问题尤为突出。本文针对北京地铁16号线垂直下穿肖家河立交B、C匝道桥,利用FIAC3D进行盾构侧穿桩基数值模拟,研究了盾构掘进过程中桩基产生的横向变形、纵向变形、以及开挖完成后的桩基沉降规律,并结合墩柱实测沉降数据对侧穿桥桩的保护措施进行研究。结果表明:砂卵石地层盾构侧穿引起桩的变形主要由正向推力和侧向挤压力造成,主要影响范围在距桩前后各12 m;桩顶沉降普遍大于横向和纵向变形,刀盘穿过桩基后,桩顶沉降曲线斜率加剧,呈陡降趋势;在影响范围内采用隧道全周深孔注浆,有效地减小了桩基沉降,并将其控制在允许值内。研究结果为保证盾构安全穿越、防止匝道桥沉降过大提供了重要的理论依据。

盾构舱内空气损失计算及影响因素分析

为确保盾构在"气压模式"下掘进及在带压开舱作业时控制舱内气压的稳定,在分析刀盘正面土体、开挖间隙周边土体、盾尾注浆和螺旋输送机4个区域的气压损失范围基础上,改进Krabbe公式并考虑渗透系数、舱内压强、地层变化等影响因素,提出空气损失量Q的半经验半理论计算方法。将计算方法应用于实际工程,通过对空气损失量最大断面进行灵敏度分析,主要结论如下:1)舱内压强与空气损失量呈二次正相关,工程范围内气压的增加会导致一定的空气损失;2)空气损失量最大的断面为地层突变处,通过分析该断面的灵敏度,可以对盾构配备的空气压缩机功率进行合理的判断。

富水砂层近距离隧道盾构始发端头加固技术研究

针对富水地层近距离隧道土压平衡盾构始发过程中地层加固、地下水处理以及隧道之间施工扰动的难题,结合以色列特拉维夫红线始发的工程实例,提出“密封井”的新型端头加固方式,对近距离双线隧道始发端头加固技术进行研究,并对该方法的效果、适用性、经济效益及环境影响进行分析,得出以下结论:(1)相比传统的端头加固方式,该方法工艺简单、经济适用,能更加有效的隔绝地下水;(2)该方法只需一次将井内水位降至隧道以下,无需重复降水,能大幅减小施工抽排地下水量,对环境影响小;(3)后行盾构掘进时,隧道之间的中隔墙能保护先行隧道,减小施工扰动,不必对先行隧道内部进行加固,不影响盾构正常掘进。

全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究

盾构在富水砂层中掘进时,容易出现喷涌、地表沉降大、流砂等现象,给掘进施工带来很多问题和困难,尤其是在全断面富水砂层中掘进时,如何控制盾构施工参数显得极其重要。文章结合广州地铁21号线水西站—长平站盾构区间隧道工程实例,考虑了工程实践中盾构穿越全断面富水砂层且下穿薄弱基础的水西村民房建筑的情况,进行了盾构施工措施及试验段掘进参数分析,确定了盾构下穿水西村民房建筑的施工参数。监测结果表明:参数实际控制值与分析拟定值接近,地表沉降可以控制在5 mm内,房屋沉降可以控制在10 mm内,验证了参数选取的正确性。盾构在全断面富水砂层中下穿平房群时,实际土舱压力高于静止土压力,同步注浆量不低于1.6倍的理论值,提高土压力和推力可以有效降低平房群的沉降值。

以色列富水库卡地层盾构选型研究

盾构选型是盾构隧道施工的关键技术,合理的选型能为后续顺利施工奠定基础。以特拉维夫红线轻轨工程为背景,通过对土层进行试验分析,在充分考虑富水库卡地层土层特性和隧道线形设计的基础上,对盾构刀盘结构、刀具布置、铰接设计、转矩配置等关键问题进行详细研究。结果表明:1)采用布置有43.18 cm双刃滚刀、开口率为38%的面板式刀盘的土压平衡盾构施工,能顺利完成隧道的掘进;2)盾体采用主动铰接和被动铰接结合的双铰接设计,能有效解决190 m小半径曲线掘进问题;3)通过增加驱动电机等措施解决在库卡地层中施工转矩值大的问题,可为今后该地层盾构选型提供参考。

天津软土地层重叠盾构隧道施工地表变形规律研究

重叠盾构隧道施工会对地层产生二次扰动,造成地表变形加剧。为研究其地表变形规律,依托天津地铁5号线宾馆西路—环湖西路区间和6号线环湖西路—宾馆西路区间隧道工程,采用FLAC3D对两种开挖顺序进行数值模拟,并对15个地表监测断面的实测数据进行分析,得到天津软土地层重叠盾构隧道施工地表变形规律。研究结果表明:(1)本工程中上部隧道推进土压力和静止土压力比值α的合理取值范围为2.0~2.4,下部隧道α宜取1.2~1.6;(2)对地表实测数据进行拟合,可近似认为Peck公式中的沉降参数k服从N~(0.981,0.230)的分布;(3)不同开挖顺序地表沉降曲线的形状和宽度无变化,开挖顺序2的最大地表沉降增加0.8 mm;(4)“先下后上”的开挖顺序时,地表沉降槽宽度主要受下部隧道影响。

盾构法施工注浆新型填充双浆液配比试验及应用

盾构施工过程中产生的开挖间隙是导致地层变形的重要原因之一,通过及时、有效地填充开挖间隙可对沉降起到有效的控制作用,然而中盾位置的开挖间隙同样不能忽视,其填充材料的配比和性能也亟待研究。鉴于此,研制了一种用于中盾开挖间隙的新型填充双液浆,通过正交试验确定浆液的最优配比,在此基础上通过室内试验对浆液的初凝时间、强度、固结压缩特性和稳定性进行评估;同时,考虑浆液与盾壳的摩擦作用,结合模型试验对浆液的应用效果进行分析;最后,以实际工程为背景对浆液材料的使用成本进行对比。结果表明:新型填充双液浆的初凝时间短、强度增长缓慢,但抗压缩性能和稳定性较好;相对于土体来说,浆液对盾壳的摩擦阻力不大;与克泥效工法的成本作对比,本浆液的经济效益可观,可考虑在盾构施工阶段大规模使用。

特拉维夫富水砂层盾构短套筒始发技术研究

以色列特拉维夫轨道交通红线盾构始发施工区段处于富水砂层,传统始发方法已不适用。通过研制钢制短套筒装置,使盾构顺利完成始发。短套筒始发技术解决了端头加固难的问题,避免了使用由橡胶帘布和扇形压板组成的密封性不稳定的传统洞门密封方法。盾构始发前在洞口安装导向环及密封环,密封环内安装橡胶密封及砂浆袋;始发时先在橡胶密封之间填充油脂,而后向砂浆袋内注入砂浆,分别阻塞盾构外壳与开挖面及盾构外壳与管片之间的空隙,防止涌水。结果表明,短套筒始发技术具有经济效益高、安全可靠、施工速度快等优点。

特拉维夫浅埋微间距盾构双线始发技术研究

以色列特拉维夫"红线轻轨"工程东标段盾构双线从Depot车站始发到EM Hamoshavot车站接收,盾构始发间距仅为0.69m,拱顶埋深约5m。针对此浅埋微间距隧道盾构始发施工,从洞门密封、地下连续墙与中隔墙浇筑、推力计算、降水等关键技术进行系统研究。结果表明,洞门密封环和Bullflex止浆袋技术有效解决了洞门密封的问题,中隔墙的设置可以防止后行隧道对先行隧道产生不利影响;合理计算并设定盾构掘进参数,可有效降低浅埋隧道在掘进过程中引起的地表变形。