砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理及应用

研究目的:砂卵石地层由于卵石强度高且颗粒分布无序,因此长管棚施工地层扰动大且支护效果难以保证,已成为制约隧道实际应用的一大瓶颈。本文以某轨道交通暗挖法车站为依托工程,采用理论分析、现场测试与数值模拟相结合的方法,对不同直径、不同环向间距条件下长管棚的支护效果进行了深入研究,以期揭示砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理,提出最佳支护参数。研究结论:(1)砂卵石地层,暗挖隧道管棚超前支护条件下,地层沉降变形在向地表传递过程中,沿高度方向的折减率约为0.91 mm/m;(2)管棚超前支护效果对矿山法隧道工程安全具有决定性作用,须采取措施减小管棚施工扰动及相应地层变形;(3)根据单因素敏感性分析结果,地表沉降随管棚支护长度的增加而增大,随管棚环向间距的增大而增加,且基本呈正相关;(4)为有效控制地表沉降并提高工程经济效益,建议直径127 mm管棚环向间距宜为35 cm,支护长度宜为40 m;直径159 mm管棚建议环向间距宜为40 cm,支护长度宜为40 m;直径209 mm管棚建议环向间距宜为45 cm,支护长度宜为50 m;管棚直径与其最佳打设长度正相关;(5)本研究结论可为砂卵石地层矿山法隧道支护措施提供借鉴与参考。

TRD工法在赣江尾闾围堰防渗工程中的应用

赣江下游尾闾综合整治工程4支枢纽采用TRD工法对防渗墙进行施工,并针对重难点区段调整了施工工艺,该做法克服了地质条件复杂、砂卵砾石地层厚度大、防渗墙深度大等不利因素的影响,施工效率高且安全环保,取得了良好的防渗效果。

大直径泥水盾构砾砂地层泥浆配制及成膜试验研究

文章以南京长江隧道泥水盾构在砾砂地层中掘进为工程背景,针对高渗透性地层中泥浆配制及成膜问题,开展了室内试验,并对现场泥浆配制进行了调研。结果表明:泥浆中粘粒含量越高,调制泥浆时所消耗的增粘剂越少,泥浆的物理稳定性越好,泥膜形成过程中泥浆的滤失量越少,形成的泥膜渗透系数越小;粘粒含量可以作为泥水盾构在砂层中施工时泥浆调整的一个重要指标;南京长江隧道泥水盾构穿越砾砂地层时,泥浆的粘粒含量宜调节到20%以上。研究结果对类似的泥水盾构工程施工具有重要的参考意义。

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。

砂卵石地层管幕施工试验研究

以矿山法新建北京地铁8号线木大区间正线下穿既有10号线盾构区间为工程背景,在总结和比较了各种管幕施工工法特点的基础上,提出了适合砂卵石地层的管幕施工工法。采用现场原位试验的方法研究砂卵石地层中管幕施工的施工工艺和对既有结构变形的影响。

泥水盾构开挖面失稳破坏的颗粒流模拟研究

针对北京砂卵石地层大直径泥水盾构隧道开挖面稳定性和地表沉降的问题,采用颗粒流程序PFC2D研究砂卵石地层土体的颗粒流细观参数,从土体颗粒的摩擦系数和接触模量以及泥膜的厚度和黏合强度对开挖面的作用效果进行分析和评价。结果表明:土体的颗粒摩擦系数和接触模量以及泥膜的厚度和黏合强度对开挖面的稳定性有显著影响;土体颗粒的摩擦系数和接触模量越小,开挖面破坏越严重,地层坍塌轮廓越大,地表沉降槽越深;当土体颗粒的摩擦系数增大到2.4、接触模量增大到12×107 N·m^(-1)时,开挖面趋于稳定,地表沉降槽曲线平缓,地表竖向位移较小;泥膜的厚度和黏合强度越小,开挖面挤出变形越显著,越容易引起较大范围的地层变形,从而导致地表塌陷;当泥膜的厚度为20mm且泥膜黏合强度为1 400N·m^(-1)时开挖面稳定。

大管棚配合水平旋喷桩支护在细砂-卵砾石土互层隧道中的应用

依托在建国道317线岗托隧道工程,结合细砂-卵砾石土互层围岩的特点,对双层小导管支护、大管棚支护、水平旋喷支护、大管棚配合水平旋喷支护4种支护方案进行了分析,比选出大管棚配合水平旋喷支护为较优方案,并对其支护效果进行了现场测试。结果表明:施工中拱顶处卵砾石土层断裂,细砂下漏导致隧道发生漏砂、坍塌、冒顶等事故,施工中应加强对地表处理、掌子面反压回填等4个关键工序的控制。经现场测试,大管棚配合水平旋喷形成的壳支护能够承受上方土体和交通荷载,并能有效阻止漏砂。

北京地铁十号线土压平衡盾构土体改良技术应用研究

结合北京地铁十号线一期盾构隧道工程,对土压平衡盾构土体改良技术的应用进行了系统的研究、总结,提出了土压平衡盾构施工的主要问题和施工中采取的主要措施和关键技术,分析了新型泥浆土体改良技术、气泡土体改良技术、泡沫和膨胀土泥浆相结合的土体改良技术等的作用机理和特点,指出了土压平衡盾构土体改良的重要性和目前的研究现状。

喷浆桩施工中几个问题的探讨

在南阳市白河第三、第四橡胶坝坝基粗砂砾砂地层中施工喷浆桩 ,遇到了固化剂适应性、跑浆冒浆、桩顶“下沉”、搭接部位局部夹砂、桩检测、桩身土的定名等问题 。

地震区砂卵石地层地铁车站不同荷载组合下主体结构内力比较

为了提高地震区砂卵石地层地铁车站主体结构的安全性,利用ANSYS数值模拟计算基本荷载组合、标准荷载组合、地震荷载组合以及人防荷载组合情况下的内力值。通过分析得出,不同荷载组合情况下的最大内力值均出现于侧墙与底板相交处;不同荷载组合所产生的最大内力值中人防荷载组合的最大,需要予以重视;地震荷载组合的内力是非对称的,所以车站主体结构的设计需要考虑地震荷载组合。

地震作用下砂砾石高边坡稳定性三维分析

大石门水利枢纽工程左岸高边坡砂卵砾石层覆盖厚度为134 m,运行期砂卵砾石遇水软化,饱和强度仅为13~16 MPa。在常年受水体浸泡且遭遇高烈度地震的情况下,保证百米级砂卵砾石层边坡稳定是设计中的难题。针对砂砾石遇水软化边坡失稳定的问题,在保证边坡稳定的前提下,边坡设计采取以开挖为主的"强开挖、弱支护"设计原则,即用缓于砂砾石稳定边坡坡比开挖,确保边坡在地震工况下不会整体失稳。采用有限元动力分析方法,对地震作用下砂卵砾石高边坡的稳定性进行分析。结果表明,地震作用下的位移响应、速度响应、加速度响应程度随着坡高的增加逐渐加大;边坡最危险滑动面发生在坡面靠近第一级马道以下位置,且属于表层滑动;当地震加速度峰值达到0.26 g后,安全系数降低到1.084。

全断面砂砾地层盾构法施工土体改良技术

结合我国地铁隧道施工的重要工法——盾构法,以沈阳地铁1号线小什字街站——滂江街站区间为例,通过对全断面砂砾地层中长距离盾构法施工土体改良技术的分析,为相关工程提供借鉴和参考。

砂卵石地层隧道深孔预注浆试验研究

砂卵石地层是一种结构松散、无胶结、成拱性差、渗透性强、自稳能力低的地层,目前在此类地层浅埋暗挖隧道施工中所采取的施工工艺和方法仍不尽完善,如施工时与之配套的深孔预注浆成孔工艺、注浆材料选择、浆液配比、注浆压力及注浆量参数等均无成熟的经验供施工借鉴和参考。基于北京地铁九号线工程浅埋暗挖试验段的工程背景,进行砂卵石地层条件下的深孔预注浆试验,对比分析五种成孔方法、两种注浆方式——前进式和后退式注浆方式,在钻进成孔效果、钻孔效率、注浆压力、注浆量、浆液配比、注浆加固效果等方面的规律和不同特点,提出适合砂卵石地层条件下的深孔预注浆方法。研究成果为北京地铁九号线工程的后续施工以及类似地层深孔预注浆施工提供了有益的借鉴和参考。

砂卵砾石层倒垂孔施工技术

针对砂卵砾石层倒垂孔施工中钻孔偏斜、孔内坍塌掉块、取心以及保护管的安装等困难问题,从钻机安装、钻具结构、设备能力、钻进技术参数等多方面采取相应的技术措施,取得了良好的施工效果。介绍了红叶电站砂卵砾石层倒垂孔的施工技术。

绿色校园雨水花园优化设计方案

简述了雨水花园的设计背景及应用前景,以实际工程为例,介绍了绿色校园雨水花园设计的总体构思,从选址测试、施工准备、人工填料层、种植土层等方面,阐述了雨水花园的优化设计方案,达到了节约用水、美化环境的目的。

砂卵石与粉质黏土地层PBA法地铁车站地表沉降对比研究

以北京地铁16号线甘家口站和8号线三期六营门站为工程依托,使用ABAQUS有限元软件对这两种地质情况下应用PBA工法修建地铁车站进行数值计算,同时对现场监测数据进行分析。以两种数值模拟计算结果为基础,对两种地层条件下车站的监测数据(最大沉降值、沉降速率、不同施工阶段沉降占比)进行对比。结论如下:在其他条件相同情况下,砂卵石地层中修建地铁车站引起地表沉降值小于粉质黏土地层;不同地层中各阶段沉降占比无较大差异;粉质黏土地层中不同施工阶段沉降速率均大于相同阶段的砂卵石地层。

钢花管注浆技术在隧洞加固中的应用

龙开口电站水资源综合利用一期工程15号隧洞岩层经地质揭露属于富水区域,其穿越砂卵砾石层和泥质粉砂土层,采用超前导管和超前锚杆都无法插入。本工程采用钢花管注浆技术,实践证明,通过选择合理的注浆材料、加固区长度、注浆参数和注浆顺序,该工艺在砂卵砾石层隧洞开挖中能很好地改善开挖岩层的力学性能,加固后的岩层均满足开挖要求,保证隧洞的安全施工。该工艺丰富了该地区砂卵砾石层隧洞开挖技术,对今后类似的工程环境施工提供了工程理论指导和工程使用价值。

省级通道茂力格尔大桥钻孔桩施工质量控制

针对内蒙古茂力格尔大桥基础钻孔桩施工过程中容易出现的坍塌断柱、扩孔系数偏大、岩层硬等实际情况,采取相应的质量保证措施,确保大桥钻孔桩的工程质量。

砂卵石地层出水隧道施工综合技术

文章阐述了甘谷墩隧道砂卵石地质出水段采用的增加初喷混凝土厚度、减小钢架间距、拱脚处加设锁脚锚管及全断面注水泥-水玻璃双液浆等加强初期支护的施工措施;通过对开挖支护效果的分析,总结了砂卵石地层出水段施工综合技术。

砂卵石强透水地层泥水平衡盾构隧道开挖面极限支护压力研究

以兰州市轨道交通1号线穿河段泥水平衡盾构隧道为工程背景,针对砂卵石强透水地层盾构隧道开挖面稳定性问题,应用FLAC 3D建模分析渗流作用下隧道开挖面的极限支护压力。结果表明:隧道开挖后围岩渗流场发生改变,产生水压力差,造成地下水沿洞周渗出,孔隙水压力等值线呈漏斗状分布;渗流作用下开挖面极限支护压力为107 k Pa,岸堤经泥水盾构下穿后沉降量较小。最大沉降现场监测值与数值计算值误差为11.1%,表明计算模型合理,计算结果可靠。