掘进坡度对地面出入式盾构法隧道结构受力变形的影响

为揭示地面出入式盾构法隧道掘进坡度对隧道结构纵向受力与变形分布规律的影响,依托上海市龙水南路过江隧道工程,建立三维有限元模型,对隧道结构力学行为规律进行分析。研究结果表明:1)作用于隧道的环向土压力受掘进坡度变化引起的埋深变化和土压力分解角度变化的共同作用;2)相同埋深下,随掘进坡度的增加,隧道结构竖向收敛变形逐渐减小,但纵向收敛变形差异加剧;3)掘进坡度的增加使得隧道结构环向受力更为均匀,并逐渐趋于静水压力状态;4)环间刚度不同将提升掘进坡度对隧道纵向差异收敛变形的影响。本文研究成果可为地面出入式盾构隧道在不同掘进坡度下的衬砌形变控制提供一定的借鉴与参考。

地面出入式盾构隧道施工地表变形控制措施

本文以上海市龙水南路越江隧道新建工程为背景,针对地面出入式盾构隧道施工过程中面临的工程重难点,提出了相应控制措施并进行监测。研究发现,采用壳体注浆、同步注浆和土仓保压技术可以有效控制盾构施工对地层的扰动。对于控制隧道上浮和地表变形,地面压重 + 满堂加固技术效果最佳,而地面压重 + 半堂加固技术效果有限。监测结果表明,这些控制措施能够有效减小施工对地表位移的影响。通过有针对性的控制措施和有效的监测手段,成功解决了龙水南路越江隧道新建工程的关键挑战,确保施工的安全性和效果,为类似工程提供了宝贵的经验和借鉴。

地面出入式盾构法隧道新技术大型模型试验与工程应用研究

地面出入式盾构法克服传统盾构法需要在两端修建始发和接收工作井的弊端,实现地表出发和地表接收的全过程盾构施工新技术。采用大型模型试验、数值仿真和工程验证手段,系统研究地面出入式盾构法隧道新技术掘进的关键问题,揭示地面出入式盾构法穿越不同阶段的地表沉降规律;依托地面出入式盾构法首次在我国南京城际快速轨道秣将区间隧道工程的示范应用,探索分析该新方法在工程中主要施工参数的合理选择和有效的控制技术;模型试验、数值仿真结果与工程实测结果获得一致的规律,可为该新方法的进一步推广应用打下坚实基础。

地面出入式盾构隧道稳定性控制措施有效性研究

文章以南京地面出入式盾构工程为背景,采用三维有限元模拟了地面出入式盾构隧道的整个施工过程,通过在模型中施加隧道内部压重与地表堆载,研究了两者对控制隧道上浮量、提高隧道稳定性的有效性。分析计算结果与现场监测数据表明:内部压重能够明显地提高隧道的稳定性,且效果比较明显;地表堆载也能在一定程度上减小隧道的上浮量,但其效果没有内部压重明显;施工中应结合现场实际条件,综合采用两者来实现最佳的稳定隧道效果。

地面出入式盾构隧道受力变形特性数值分析

地面出入式盾构隧道(GPST)是一种不需要工作井的新型盾构工法,在国内首次应用于南京地铁。盾构机从地面直接出发,隧道所受荷载与一般隧道有很大区别,传统的惯用法是否适用尚存疑问,因此需要进一步研究隧道的受力变形特性。本文以地面出入式盾构施工过程中出现的负覆土—零覆土—浅覆土工况作为研究对象,建立精细化隧道三维模型,分析隧道在不同覆土厚度工况下的受力变形规律,并获得相应的横向刚度折减系数。同时针对土体侧向土压力系数K0进行参数分析,揭示不同地层条件下隧道收敛变形的变化规律。研究表明,横向刚度折减系数随覆土深度增加而增加,而且随着覆土厚度的增加,变形模式由"横鸭蛋"变为"竖鸭蛋"的临界K0系数值逐渐增大。

地面出入式盾构法隧道施工引起的土体垂直变形

对地面出入式盾构法隧道施工引起的土体垂直变形计算方法进行研究。考虑盾构轴线与水平面的夹角?(即隧道埋深变化),对林存刚公式进行修正,结合正面附加推力、盾壳摩擦力、附加注浆压力和土体损失的共同作用,提出全新的土体垂直变形计算公式。算例分析结果表明:在隧道埋深较浅工况下,新方法计算结果与林存刚公式的计算结果差异较大,新方法计算得到的开挖面前方地面隆起和后方地面沉降均较大;盾构上仰掘进时,随着?增大,由正面附加推力、盾壳摩擦力及土体损失引起的纵向土体垂直变形曲线呈上移趋势,由附加注浆压力引起的纵向土体垂直变形曲线则呈下移趋势;地面沉降最大值变小,但地面横向沉降槽范围逐渐变大。

地面出入式盾构开挖对邻近地下管线的影响分析

基于Winkler地基模型,对地下管线的受力模型进行简化,建立地面出入式盾构法隧道施工中土体损失引起的土体沉降计算式,推导出地面出入式盾构法隧道施工引起的垂直交叉地下管线弯矩、应力和应变的计算公式。考虑盾构掘进时上仰β角,通过算例分析,探讨土质条件、管线埋深以及管线直径改变对地下管线弯矩的影响。研究结果表明:随着β增大,盾构开挖面后方的管线弯矩呈逐渐减小趋势,而开挖面前方则变化很小;β角、管线埋深和管径改变只对横向管线最大正、负弯矩附近影响较大,对其余部分影响非常小;硬黏土中管线的最大正、负弯矩均要大于软黏土中管线的最大正、负弯矩,但影响范围则是软黏土中的管线大。

地面出入式盾构法隧道新技术

地面出入式盾构法隧道新技术省略了用于盾构始发与接收的工作井,在地面与地下连接区域用盾构掘进替代大开挖施工,具有环境影响小和建设工期短的显著优势,在中国属首次研发应用。该技术存在结构变形、接缝渗漏和轴线偏离等工程难题,以南京机场线地面与地下过渡段示范工程为背景,通过理论计算、三维仿真和模型试验等方法,重点阐述隧道变形、防水和盾构姿态控制等关键技术,并将其成功应用于示范工程,验证了GPST新技术的可行性和有效性,为推广应用提供了理论和实践支持。

浅覆土地面出入式盾构开挖引起的土体变形预测

研究地面出入式盾构隧道施工引起的土体变形计算方法.建立隧道上浮至土体边界顶部的隧道开挖断面收敛模型,基于随机介质理论,推导出浅覆土地面出入式盾构隧道施工时由于土体损失引起的土体变形计算公式.通过实例对所提出的方法进行了验证,并研究了盾构轴线与水平面的夹角α不同对土体变形的影响.研究结果表明:采用本文方法得出的地表沉降预测结果与实测值及有限元模拟值吻合较好,土体水平变形预测结果与实测值基本吻合,证明了方法的可靠性;随着α增大,盾构上仰掘进时,由土体损失引起的纵向地表沉降呈减小趋势,而横向地表沉降曲线影响范围变大;盾构下探掘进时,纵向地表沉降呈增大趋势;本文方法适用于地面出入式盾构法施工中浅覆土段(≤0.5倍的盾构机外直径)的土体变形预测.

地面出入式盾构法隧道同步注浆工艺模拟试验

地面出入式盾构法隧道施工技术作为一种全新的盾构施工工法,存在诸多施工技术难点。通过对地面出入式盾构法隧道特殊工况条件下的同步注浆效果及注浆参数的研究分析,得出采用现有传统同步注浆工艺在地面出入式盾构法隧道工况中的改进建议及施工参数。

地面出入式盾构引起地下管线附加荷载研究

考虑盾构仰俯角β(即隧道埋深变化)以及地下管线自身宽度,基于Mindlin解和统一土体移动模型三维解,推导出地面出入式盾构隧道掘进中正面附加推力、盾壳摩擦力、附加注浆压力和土体损失引起的土体附加应力计算公式,进而得到邻近地下管线附加荷载计算方法。算例分析结果表明:盾构上仰时,随着β增大,管线承受的总附加荷载最大值变小;随着管线埋深变大,隧道轴线两侧各0.5h范围内,y向附加荷载分布曲线呈上移趋势;隧道轴线两侧各0.5h范围外,y向附加荷载分布曲线呈下移趋势;隧道轴线两侧0.5h左右处,为管线附加荷载分布曲线的交点。

地面出入式盾构隧道施工对周边地层扰动研究

传统盾构法隧道施工前需进行工作井的开挖,在人口密集的都市区开挖工作井对地面交通和周边建筑物有较大影响。地面出入式盾构法(GPST)避开了工作井大开挖施工,从理论上可以有效减小隧道施工的地层扰动,但由于该工法施工工艺特点,在盾构机穿越土层过程中需经过不同覆土厚度的地层,因此对控制施工参数有很大要求。本文以南京南站-禄口机场站GPST盾构隧道示范工程为背景,基于非线性有限元方法分析隧道穿越负覆土、零覆土、浅覆土段几种不同工况下地层位移以及孔隙水压力的变化,并与监测数据进行对比分析。基于Peck公式与双线叠加原理基础之上探究施工参数对双线隧道地表沉降的影响。研究成果对未来该工法的推广应用具有一定的借鉴意义。

地面出入式盾构法隧道施工技术研究综述

地面出入式盾构(GPST)由日本株式会社大林组研发,作为一种新型盾构隧道施工方法,无需传统盾构的端头工作井,明显减小对周围环境的影响,同时缩短工期。该技术目前的实践工程较少,存在多方面工程技术难题。根据已有研究资料,阐述地面出入式盾构的相关技术难题,主要从隧道衬砌、盾构姿态、同步注浆等几个方面进行总结,分析现有研究不足之处,提出需要进一步研究的方向和研究思路。

地面出入式盾构隧道修正惯用法计算参数研究

盾构隧道衬砌内力计算常用方法为修正惯用法,其计算参数一般根据经验选取。基于壳-弹簧模型,考虑接头抗弯刚度与接头轴力弯矩的非线性关系,对地面出入式超浅埋盾构隧道修正惯用法的关键计算参数抗弯刚度效率系数η和弯矩调整系数ξ的取值进行分析研究。得到结论:超浅埋盾构隧道η应在规范范围内取最小值,ξ应取最大值,负覆土情况下可偏保守取1。

浅覆土地面出入式盾构开挖中管线受力与变形分析

建立隧道上浮至土体边界顶部的隧道开挖断面收敛模型,基于随机介质理论,推导地面出入式盾构隧道施工仅考虑土体损失引起的土体沉降计算方法,采用Winkler地基模型,简化地下管线的受力模型,得到地面出入式盾构法隧道,浅覆土段施工引起的垂直交叉地下管线变形、弯矩、应力和应变的计算公式。考虑盾构掘进时上仰α角以及浅覆土效应,通过算例分析,探讨了盾构掘进时上仰α角、管线埋深以及管线直径改变对地下管线受力和变形的影响。研究结果表明,随着α的增大,盾构开挖面后方的管线变形和弯矩曲线趋势呈逐渐减小;α角和管径改变只对管线横向最大正负弯矩以及最大沉降、隆起附近影响较大;管线埋深改变时,由于隧道上浮,位于隧道顶部附近土体沉降值变小,当埋深位置较深且靠近隧道顶部时,管线的弯矩和变形反而变小。

地面出入式盾构法隧道技术(GPST)施工变形监测与分析研究

以南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段TA01-2标工程为背景,应用地面出入式盾构法隧道技术(GPST),在负覆土、浅覆土工况下针对隧道管片和周围土层进行监测。监测结果表明:地面出入段隧道变形控制在0.4%以内,盾构超浅覆土区段掘进与浅覆土工况下的发展趋势相一致。通过分析获得负覆土工况下稳定后的横断面地表变形曲线分布规律。研究结果为盾构施工过程的参数优化提供依据,使盾构施工对周围土体的影响处于可控状态。

地面出入式盾构法隧道施工同步注浆工程应用分析

针对地面出入式盾构法在隧道施工同步注浆工程应用相关问题,从施工变形监测与分析等角度进行分析,提出地面出入式盾构法施工质量管控策略。地面出入式盾构法的应用,能够降低隧道施工对周围居民生活的影响,确保隧道施工同步注浆工程的施工质量。

软土地区地面出入式盾构法掘进全过程土体扰动研究

地面出入式盾构法(Ground Pass Shield Tunneling Method,简称GPST)克服了传统盾构法在两端始发和接收工作井施工时对地面交通影响大等弊端,实现了地表出发和地表接收的全过程盾构施工新技术。本文通过理论和数值分析研究了软土地区地面出入式盾构法掘进全过程的土体扰动规律,尤其是不同埋深比C/D (隧道覆土深度/隧道直径)情况下盾构掘进导致的土体变形发展规律,给出了在施工时可考虑将埋深比0.3作为超浅埋施工的关键阈值,为地面出入式盾构法掘进过程中的沉降或抗浮控制措施的选取提供参考依据。

地面出入式盾构法隧道施工同步注浆工程应用研究

传统的盾构隧道施工方法带来了现场附近大量拆迁及路面交通拥堵,施工过程中风险增大等诸多问题。研究新型地面出入式盾构法隧道(GPST)施工技术,结合南京机场线工程,对施工过程中土压力、孔隙水压力、水平位移、分层沉降等数据进行现场监测,并针对浅覆土、超浅覆土、负覆土3种不同工况,分别分析各监测结果变化的原因,并提出合理、有效的注浆参数。结果表明:土压力受盾构推进影响明显的范围与覆土深度有关;盾构到达负覆土右侧底部管片受同步注浆压力影响最大;0.5D覆土下孔隙水压力在切口到达前3环产生明显的影响,而-0.3D覆土下孔隙水压力受影响很不明显;3种工况下土体水平位移规律不明显,当注浆参数合适,可以显著减小因盾构推进引起的纵向位移;在负覆土、超浅覆土施工期间,土体左、右两侧分层沉降并不均匀。实际工程的现场试验监测结果为今后其他类似实际工程的应用提供参考性建议。

无工作井的地面出入式盾构电气设计

以地面出入式盾构法隧道新技术为背景,进行了盾构电气设计。开发了无工作井盾构的监控软件,实现了盾构的可操作性和稳定性。创新设计并研制精简的集成化盾构机的监控系统,提高了控制系统的控制精度,减少了盾构施工对周边环境影响;增加了管片变形稳定控制系统,降低了隧道施工阶段的管片变形。