黔南清水江组浅层风化板岩中的施工方法探讨

瓮福磨坊矿深部磷矿150万t/年地下采矿工程建设正如火如荼的进行,而在清水江组浅层风化板岩中掘进时,常发生冒顶片帮现象,严重导致施工进度滞后。为保障施工进度、施工质量、施工安全,针对清水江组板岩在不同地质环境下呈现出差异岩性地质特征的难题,通过不断实践,探索出采取控制爆破、超前管棚、无爆破机械凿岩等方法以解决常冒顶片帮问题,同时采用撞楔法、充填注浆法、千斤顶拱架复位法等方法安全通过冒顶区域,确保巷道正常掘进。

管幕内箱涵顶进中顶部管幕竖向变形预测

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。针对实际箱涵顶进施工过程中顶部管幕出现的以隆起为主的竖向变形,根据对箱涵前方滑动土体及箱涵体的力学分析,确定作用于顶部管幕下的附加荷载,进而将顶部中间部分的钢管视为在该附加荷载作用下的倒置于Winkler地基上的弹性地基梁,以此模型预测分析顶部中间部分钢管幕的竖向变形,并同实测结果进行比较,发现二者在规律及大小上都较为接近,说明该预测分析方法具有一定的合理性。

超大型“管幕-箱涵”顶进施工土体变形的分析与预测

结合上海市中环线北虹路下立交地道工程采用“管幕-箱涵”顶进的非开挖施工全过程,分别应用ANSYS和FLAC三维数值分析程序,对顶进施工所引起的地表变形位移进行了全过程的动态仿真模拟,并采用弹性地基梁法和室内模拟试验以及现场实测数据比拟法,对地表变形特征进行了系统地研究,最后应用软科学的智能方法,对“管幕-箱涵”顶进非开挖工法所引起的地表变形位移进行了人工神经网络滚动预测。其研究成果已经提交施工部门参考和采用。

管幕内顶进箱涵顶部管幕承载作用的分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。根据地面沉降限制要求,并按照以较缓慢速度顶进箱涵且开挖土体过程中前方土体滑动的极端不利情况分析了顶部钢管幕的承载作用,针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按两端固定梁以及弹性地基梁2种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的计算。结果发现在箱涵顶进过程中,管幕起到相当大的力学作用,上覆土体的重量有一定量被顶部管幕承担而不向其下面传递,有助于提供箱涵前端网格尺寸经济而合理的设计。

管幕箱涵顶进施工中地表变形监测及有限元模拟

上海市中环线虹许路—北虹路地下立交隧道工程采用了管幕施工与箱涵顶进相结合的施工方法.管幕箱涵顶进法是一种在软土中修建地下建筑物的新型暗挖技术,先用微型顶管技术在拟建的地下通道建筑物四周顶入钢管,然后将钢管间用锁口连接并注入防水材料构成防水地下空间,最后在拟建的地下通道空间内,采用软土开挖和预制箱涵顶进同步进行施工.箱涵顶进过程非常复杂,容易引起地表变形.结合实测数据研究超长大断面管幕箱涵顶进过程中地表变形的特征,得到一些与我国常规暗挖施工所不同的新规律,建立了能够考虑网格前管幕土欠挖、超挖施工工况的三维有限元模型,实现了箱涵顶进过程及其他地表变形的模拟,计算结果与实测地表变形较吻合.

长管棚下箱涵顶进施工中管棚力学作用及其实例分析

北京首都国际机场飞机滑行道下穿越工程是目前国内最长的管棚支护下箱涵顶进施工工程,由于该工程是在飞机不停航的情况下施工,因此,地表沉降要严格控制。根据地表沉降量的控制要求,并按照开挖面前方土体处于超挖状态以及前方土体滑动的极端不利情况下分析箱涵顶进施工中管棚的力学作用,针对管棚不同部分的受力状况不同,按照两端固定梁和弹性地基梁模型分情况对钢管的不同部分进行分析,并对该工程进行具体的计算。结果表明在箱涵顶进过程中,管棚起到了相当大的承载作用,上覆土体的重量有一定量被管棚所承担而不向下传递。

管幕内顶进箱涵顶部管幕挠度分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的截面最大的管幕法工程。按箱涵顶进土体开挖过程中前方土体的可能滑动的最不利情况分析了顶部钢管幕的挠度问题,以便在设计时对管幕的挠度以及地面的可能沉降有充分的认识。针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按悬臂梁、两端固定梁以及弹性地基梁3种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的分析。结果发现当管幕纵向两端自由时在开始进洞阶段钢管上会产生极大挠度,进而对后面顶进过程中钢管的挠曲产生重要影响,整个箱涵顶进过程中钢管的最大挠度出现在两端点处。当管幕纵向两端固定时,钢管挠曲有较大程度地减小,整个过程中最大挠度出现在钢管中点。

超大型箱涵顶进引起的地层位移规律研究

郑州市下穿北京―珠海高速公路立交工程是目前亚洲在软土地层中施工的横截面最大的管棚内箱涵顶进工程,如何控制地层位移以及保证公路的安全,是设计和施工中必须考虑的主要问题。对现场的实测数据进行了分析,并应用FLAC数值方法对顶进过程中引起的地层位移进行模拟计算。现场监测和数值模拟结果对比表明,两者基本接近。总结出的地层移动规律如下:①路面发生最大沉降的位置不在轴线处,而是在箱涵跨度的一半处;②最大的水平位移出现在与箱涵中心同一标高掌子面正前方的土体中。管棚复合体的水平位移与路面大致相当,基底的水平位移略小。③孔隙水压力对箱涵顶进引起的周围土层的扰动更为灵敏。

管幕内顶进箱涵前端网格内壁土压力分布模式

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中,随着网格后端土体的开挖,作用于网格内壁各面的土压力发生调整,其特点是在距开挖面不同位置处有不同的大小。根据力学平衡条件分析,重新达到平衡状态后,作用于内壁顶面与底面的土压力沿网格纵向呈指数函数分布,内壁侧面的土压力则为沿网格长度方向(纵向)的指数分布与沿高度方向(竖向)的线性分布的叠加,直到在网格前端仍保持相应的原始状态为止。这就为网格尺寸的合理设计打下了重要基础。最后,用室内试验验证了理论计算方法并给出了实例工程网格内壁土压力的具体分布模式。

饱和软土地层中管幕法隧道施工风险分析

上海市中环线虹许路—北虹路下立交工程设计采用管幕结合箱涵顶进—有中继间的推进工法施工,是我国第一次引进管幕工法施工,也是世界上在饱和软土地层中施工的最大、最长的管幕法工程,其工程规模大,工艺新颖,工程地质条件差,存在很大的施工风险。运用风险分析方法,分析了饱和软土地层中施工管幕法隧道时在管幕顶进精度、管幕顶进阻力、地表沉降(隆起)、管幕损坏、管幕水密性、管幕锁口连接以及箱涵开挖面稳定、箱涵损坏、箱涵方向控制、管幕下沉、箱涵安全出洞、地面变形控制等方面存在的风险,得出了工程的总体风险水平,并提出了相应的防范措施。

顶进箱涵全断面置换管幕工法中钢管幕内力研究及实例分析

顶进箱涵全断面置换管幕工法是在出发井和接收井之间,利用顶管法在箱涵所在位置顶推钢管,置换出土体,形成全断面管撑,再顶推箱涵,同步置换出已顶进的钢管。针对该工法中的钢管幕,建立其内力和变形计算简化模型,将钢管视为在附加荷载作用下的置于Winkler地基上的弹性地基梁,推导出全断面管幕形式顶进箱涵置换管幕工法的钢管幕内力和变形计算公式,以此分析钢管幕的竖向变形。并采用弹性地基梁法和模拟试验比拟法,发现二者在规律及大小上都较为接近,说明所推导出的内力和变形计算公式具有一定的合理性,为实际工程的设计提供了理论依据。

管幕-箱涵下穿运营铁路线地层变形分析及控制技术

基于管幕-箱涵顶进工法施工的数值仿真模型,对涵洞斜穿铁路线施工过程中的地层变形规律进行分析,提出采用"有线仪器导向,一次性跟管钻进法"技术和控制箱涵顶进轴线位置、顶进速度和顶进力等地层沉降控制措施,并对箱涵顶进过程中的地层沉降进行现场监测.结果表明:管棚的沉降主要发生在开挖面前段10m范围内;管幕-箱涵施工过程中地层变形主要是由管棚和箱涵对土体的挤压扰动引起的;本文提出的地层沉降控制措施可将沉降控制在15mm以内.

管幕箱涵顶进施工中迎面土压力研究

管幕法是在始发井与接受井之间,利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的圆管,钢管之间采用锁口连接并注入防水材料而形成水密性地下空间,在此空间内采用开挖或箱涵顶进方案修建地下建筑物的一种新型暗挖技术。管幕箱涵顶进工法是管幕法与箱涵法的结合。上海市中环线虹许路—北虹路地下立交隧道工程是世界上首次在软土地区采用不加固软土方法进行管幕箱涵顶进施工的工程,由于该工程采用常规方法监测箱涵顶进前端迎面土压力非常困难,所以笔者将静力触探探头进行改装,水平固定于网格前端实测端阻力,并采用经典球孔扩张理论推导换算公式,用以计算迎面土压力。通过实测和计算分析,得到迎面土压力在箱涵侧壁和中隔墙附近较大,平均值接近被动土压力等规律。

机场跑道地下穿越方案比较研究

浦东国际机场二期工程建设存在着在运营跑道下实施地下穿越的可能性,在运营跑道下实施地下穿越难度很大,而目前国内外软土地区在跑道下实施地下穿越工程很少,因此论文通过研究分析了服务车道地下穿越跑道区域的可行性及方案。首先在分析浦东机场地质条件、线路布置、线路断面以及施工的限制条件的基础上,分析了明挖法、管幕箱涵法、盾构法等几种不同方案的实施方案和效果,并从安全、工期、经济等方面进行了综合比较。通过研究得出在浦东机场已有跑道下实施地下穿越是可行的,并提出了建议实施方案,为浦东机场进一步规划细化和服务车道地下穿越提供技术支持。

软弱围岩隧道机械化全断面施工超前支护体系设计方法研究

保证掌子面的稳定是实现软弱围岩隧道机械化全断面施工的前提,合理的超前支护措施及参数是控制掌子面稳定性的有力手段。针对目前隧道超前支护设计方法不完善且多依赖于工程经验的现状,提出隧道超前支护体系定量化设计方法。基于经典楔形体模型,推导了考虑四种常用超前支护措施(掌子面喷混凝土、超前管棚、掌子面锚杆、掌子面预注浆)时掌子面稳定系数K的计算公式,提出了掌子面喷混凝土支护力P1、掌子面锚杆支护力P2、管棚支护下围岩压力折减系数α1、掌子面预注浆加固后围岩黏聚力增大系数α2的计算方法,制定了隧道超前支护体系设计流程,并以郑万高速铁路荣家湾隧道为背景验证了该计算方法的合理性。研究成果可以为软弱围岩隧道超前支护体系设计、优化提供理论支撑。

箱涵顶进对下方管幕的力学作用分析

采用管幕-箱涵法施工的超浅埋连接通道跨越运营地铁时,施工前对场地的土堆清理及基坑开挖工作已使地铁隧道产生较大变形,为确保地铁的安全运营,对后续管幕、箱涵的施工进行严格控制。利用解析计算的方法,根据箱涵相对原状土等效重力大小的不同,建立2种力学模型,分别按照弹性地基梁和普通梁2种模型对管幕的受力进行研究;推导出2种计算模型下的力学公式,分析在箱涵顶进的过程中,箱涵下方管幕受力和变形的变化规律,为进一步研究管幕下方地铁隧道的受力情况提供参考。

既有线下穿箱涵工程对周围环境影响的研究

研究目的:在实际施工中,如何控制箱涵下穿施工对周围地层的扰动影响,是快速、安全进行箱涵顶进施工的关键。某超大断面、施工技术难度很高的箱涵顶进工程,在施工期间为不中断既有公路线的正常通行,采用了管棚支护下箱涵下穿技术。本文通过对其现场测试数据的整理和分析,总结箱涵顶进对周围环境的扰动影响规律。研究结论:(1)在与箱涵的中心标高一致处,掌子面正前方的深层土体发生最大的水平位移;(2)通过监测土体与涵壁的接触压力,可以分析顶进过程中注浆及箱涵顶力的作用效果;(3)采取修正箱涵顶力,可以保证箱涵沿着设计线路顶进;(4)孔隙水压力是评价箱涵顶进对土层扰动的灵敏准确的指标。

管幕内顶进箱涵的前端网格长度合理设计

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的截面最大的管幕法工程。为保证在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中开挖面的稳定性,在网格横截面尺寸一定的情况下,设计合理的网格长度就十分重要。在考虑箱涵上部管幕允许沉降变形的基础上,根据作用于网格内壁土压力的分布模式,并兼顾考虑实际操作的可行性,给出了网格长度的较为合理的设计计算方法,详细计算出了较为合理的网格长度,较好地满足了各主要控制因素。

管幕法简述

该文简述了管幕法的发展历史、应用情况、优缺点,并对管幕法的设计内容、施工方法、创新改进等做了介绍。

超前大管棚施工工艺及参数优化研究

超前大管棚支护是隧道穿越软弱破碎围岩的一种有效处理措施,通过对超前大管棚施工工艺及参数等方面的优化研究,提出无工作室大管棚施工技术及施工工艺,既保证了施工安全,加快了施工进度,又节约了施工成本。通过实践应用证实优化后的施工方法具有明显的经济效益和社会效益,值得在类似工程中借鉴和推广。