上软下硬地层地铁盾构施工地表沉降模拟分析

为了研究上软下硬地层地铁盾构掘进引起的地表沉降规律,以某地铁工程大岭山东站—松山湖站区间盾构掘进项目为依托,通过实测和数值模拟,对比分析上软下硬地层盾构掘进及硬层比对地表沉降规律的影响。结果表明:单双线盾构掘进地表横向沉降规律分别呈V形和W形变化;盾构掘进时对前后地表变形影响的范围约为40 m,其中前方5 m至后方15 m范围内的地表沉降变化率最大;地表沉降随地质硬层比的增加逐渐减小,硬层比为16.7%~83.3%时,地表沉降变化较大,可将硬层比83.3%、16.7%作为上软下硬复合地层研究的上下限。

上软下硬特殊地层的加固换刀方法

在地铁盾构法施工中,最难通过的应属"上软下硬"地层,其表现为刀具损伤快且无法常压及压气换刀。针对深圳市填海区施工的特殊性在实践中采用旋喷桩将盾构切口环及刀盘前方进行加固及仓内砂浆回填的方法,彻底解决了"上软下硬"地质条件下的换刀难题,保障了换刀人员的安全,同时实现了低成本及短时间恢复掘进。

厦门地铁上软下硬地层盾构施工引起的地表沉降研究

针对厦门地铁1号线莲坂站~莲花路口站盾构区间隧道工程,通过现场监测和数值模拟,研究在上软下硬地层中过渡区盾构法隧道施工对地表沉降变形规律的影响。研究结果表明:上软下硬地层地表横向沉降受硬层比的影响比较明显,基本上表现为随硬层比增大,地表沉降量整体减小且沉降槽变浅的趋势。其中隧道轴线正上方以及轴线附近监测点的沉降量受硬层比的影响相对于远离隧道轴线的监测点要大;上软下硬地层地表纵向沉降受硬层比的影响主要表现在地表纵向沉降量及开始和结束的位置变化上,随着硬层比的变大,盾构施工对地表纵向沉降量及其影响范围都在缩小;通过研究隧道轴线正上方监测点地表最终沉降值与硬层比的关系,建议将硬层比15%~85%视为开展上软下硬地层地表变形研究的阈值。

上软下硬地层盾构掘进模式的研究

广州市轨道交通四号线南延段[施工3标]土建工程塘坑站~大涌站盾构区间采用复合式土压平衡盾构机施工。目前,关于盾构掘进比较成熟的工艺仅限于单一地层,而类似于本标段有关上软下硬地层条件下盾构掘进研究相对滞后。国内、外许多在上软下硬地层条件下盾构掘进时出现不同程度的喷涌、刀盘结泥饼、刀具损坏甚至地表坍塌等现象。经本标段的现场实践,在能实现半仓气压法掘进的情况下,采用该方法进行施工,能有效地降低刀盘扭矩和刀具损坏的速度,减少喷涌和地表坍塌的风险,极大地提高掘进效率。

上软下硬地层小净距双线矩形隧道减震措施研究

为了提高上软下硬地层中小净距双线矩形隧道的抗震性能,依托某小净距双线矩形隧道工程,利用有限差分软件FLAC^(3D),分别研究了半包、垫层、全环减震层的减震效果。研究结果表明:半包减震层可以使横向位移减小29.9%,拱顶位移减小22.9%,最大、最小主应力减小8.0%、8.1%,最大剪应力减小22.5%,最小安全系数提高44.2%;垫层减震层可以使横向位移减小23.5%,拱顶位移减小13.7%,最大、最小主应力减小10.8%、1.3%,最大剪应力减小1.4%,最小安全系数提高5.0%;全环减震层可以使横向位移减小19.5%,拱顶位移减小20.6%,最大、最小主应力减小22.5%、4.7%,最大剪应力减小4.8%,最小安全系数提高30.4%。综上,施设半包减震层的减震效果最优,因此推荐本工程采用此措施进行抗震设防设计。

复杂工程环境岩质地层地铁车站改进洞桩法暗挖逆作施工技术

以乌鲁木齐地铁1号线八楼站为工程背景,针对复杂工程环境上软下硬岩质地层的暗挖地铁车站施工,在设计的传统洞桩法的基础上,对导洞个数及尺度、围护桩参数进行优化分析,提出适用于上软下硬岩质地层改进的洞桩法暗挖逆作施工技术。结果表明,将上、下层的2个分离式中导洞优化为单洞,上层中导洞采用CD法开挖,下层导洞采用全断面法开挖,简化了开挖步序,提高了施工效率;为充分利用上软下硬岩质地层的工程特性,将围护桩优化为长短桩相间设置的围护结构,并在短桩正下方设置锚杆,进一步加强围岩的承载能力,降低了工程造价、节约了施工工期;站台层开挖采用竖眼爆破技术,实现快速施工,并针对中导洞作业空间狭小的特点,研发了简易走行式衬砌台车,解决了狭小空间异形断面衬砌混凝土的施工效率低的问题。目前八楼站已施工完毕并通车运营,实践证明,提出的复杂工程环境岩质地层地铁车站改进洞桩法暗挖逆作施工技术是一种较为合理可行、经济且快速的方法,可为今后类似的工程修建提供借鉴。

多种不良地质条件下盾构穿越施工控制技术

广州市轨道交通L18和L22区间盾构需要穿越上软下硬地层、富水粉质黏土层、基岩凸起及孤石等各种不良地层,施工难度和风险均较大。针对各种不良地层,分别采用有效施工控制技术,保证盾构顺利穿越各种不良地层,实现盾构施工进度、质量与安全目标。研究成果对今后在复杂地层中应用复合式土压平衡盾构机类工程具有参考价值。

上软下硬地层盾构刀盘刀具设计及布置合理性评价

刀盘刀具布置对盾构长距离穿越上软下硬地层效率具有重要影响。本文依托广州18号线盾构隧道工程,通过多个指标均值对比评价盾构刀盘刀具设计参数合理性。分析刀盘刀具磨损主要影响因素,根据工程地质特点对需要长距离穿越上软下硬地层的盾构机进行选型和刀盘刀具设计,通过对比常规地层和上软下硬地层的盾构掘进速度、掘进时间、掘进总推力和掘进扭矩等施工参数评价刀盘刀具布置合理性。研究表明:上软下硬地层左、右线盾构平均掘进速度达到常规地层的70%以上,说明刀盘刀具设计参数基本合理;左、右线盾构平均掘进时间大于常规地层,但基本处于1.40~2.00倍范围,可以满足盾构施工要求;左、右线盾构平均掘进总推力、刀盘扭矩与常规地层相近,刀盘刀具磨损基本一致。

上软下硬地层盾构工作井开挖受力与变形监测分析

依托杭州某典型上软下硬地层盾构工作井开挖工程,对其开挖过程中的墙体水平位移、地表沉降、周边建筑物沉降和支撑轴力进行监测分析。研究结果表明:随着上软下硬地层基坑的开挖,墙体水平位移沿基坑深度方向的分布会有单峰值和双峰值两种形式,墙体最大水平位移为工作井开挖深度的0.56‰~0.59‰;墙体最大水平位移的位置在土岩分界面上方5 m左右的位置,地表沉降曲线主要呈倒三角和勺形分布,沉降敏感区主要分布在距离基坑边缘0.36~0.73工作井开挖深度,最大沉降为工作井开挖深度的1.36‰~2.61‰;各道支撑轴力的主要增长期发生在下部土体开挖阶段,其中混凝土支撑的轴力受到养护时间的影响,开挖时要保证其达到28 d强度。