砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析。研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求。

大直径土压平衡盾构始发与到达端头加固研究

基于既有模型和改进模型,对粉质黏土、粉土、砂土及与砂卵石共4种地层进行端头加固统计计算,讨论纵向加固范围与盾构直径之间的关系,验证端头加固的尺寸效应,给出大小盾构分界的建议:在盾构始发与到达端头加固研究中,直径小于10 m和大于10 m的盾构隧道端头土体纵向加固范围与直径的关系曲线表现出明显不同的变化特征,10 m直径可以作为大小盾构的有效分界线。对于直径大于10 m的盾构隧道,使用改进模型进行端头加固计算,更科学、更符合实际,结论更可靠。以北京地铁14号线大盾构始发与到达工程为背景,从强度、稳定性及渗透性3个方面分析大盾构端头加固方案的可行性。

盾构始发与到达方法综述

国内外施工实例证明盾构隧道始发与到达段掘进是施工最容易出现问题的地方。盾构始发与到达掘进是盾构工法建造隧道的关键工序,该工序施工直接关系到周边建筑物及施工安全。文章分析了不同盾构始发与到达方法的特点,以及如何根据地质条件、盾构类型、洞门密封形式等选择合适的始发与到达方法,并提出了施工过程中需要注意的问题,以期对正确选择盾构始发与到达方法、减少工程事故有所帮助。

盾构隧道始发与到达段环间纵向压力空间分布规律研究

现场实测数据表明,盾构隧道始发与到达段各断面纵向压力较小,可能导致环缝漏水。为解决此问题,通过求解描述隧道变形特征的微分方程,获得隧道始发与到达段纵向力的分布规律;并以此为依据,提出纵向拉结构件的设计方法。研究结果表明:1)在不采用拉结措施的情况下,进出洞口附近纵向力最小,接近于0;2)距离洞口越远的断面,其纵向力越大;3)采用纵向拉结措施可以有效地增大始发与到达段断面纵向力。在对纵向拉结构件进行设计时,其最小横截面积由隧道刚度和环缝止水垫闭合压力决定,其最小长度由隧道和地层之间的切向黏结刚度决定。

土压平衡盾构始发与到达端头加固研究

为确保盾构始发与到达的顺利进行,避免施工过程中出现端头土体失稳现象,从而引发地表沉陷、塌方等工程事故,作者在分析了现有端头加固理论模型的优缺点后,基于端头加固土体的力学和数学模型,提出了基于强度理论的荷载等效模型和基于稳定性理论的砂性土端头滑动模型,给出了端头土体纵向加固范围计算公式。同时,根据盾构设备的几何构造特征及端头土体的渗透性要求,提出了盾构始发与到达端头土体纵向加固范围"几何准则"。该研究方法综合考虑了端头土体的强度、稳定性、渗透性及盾构设备的几何尺寸对盾构始发与到达的影响,研究结果对指导施工及反馈盾构隧道设计具有重要理论与实际意义,也可为类似研究提供参考。

基于FMEA的地铁盾构始发与到达施工风险识别及评估

盾构始发与到达施工是盾构法建造区间隧道的关键工序,也是施工频繁的常见工序。一旦发生事故,将造成较大人员伤亡和经济损失。将失效模式与效应分析(FMEA)法引入地铁盾构始发与到达施工风险评估。通过对该施工工序特点剖析,识别失效模式,制定风险评估标准;通过专家问卷调研,按FMEA法计算风险优先指数(RPN),并对各类风险进行灾害严重性定级;最后,通过对国内地铁施工典型事故案例分析,验证FMEA法评估风险的有效性。

盾构始发与到达端头加固范围研究——强度与稳定性准则

盾构始发与到达端头加固理论的研究主要是用强度与稳定性准则研究加固范围的合理性问题。建立端头加固土体的力学模型，利用弹性力学轴对称问题的求解思路和叠加原理，求解基于强度准则的纵向加固范围。根据稳定性准则的基本要求，分析土体滑移失稳理论对纵向加固范围的要求。同时，不能忽视土体的横向扰动，利用土体扰动极限平衡理论和松动圈的相关知识分析稳定性对横向加固的要求。

盾构始发与到达端头地层加固方法选择与稳定性评价

盾构法作为当前城市软土隧道最常用的修建方法之一,相关工程事故却屡见不鲜,究其原因,多是由于端头地层的稳定性未能得到有效控制所致,因此,端头地层失稳成为盾构始发和到达施工的一个主要风险点。为降低该风险,保证盾构工程的顺利进行,基于相关工程资料和研究成果的总结分析,结合作者的工程设计经验,针对盾构始发与到达的端头地层稳定性加固控制问题,通过研究得到以下成果:1)提出了一个盾构始发与到达的加固方案库,并以此为基础,通过程序构建了一套盾构始发与到达加固方案的自动推理方法;2)考虑有水和无水2种情况,根据各类土的类型特性和关键参数指标,对盾构始发与到达工程中的各单一类型土层分别进行了稳定性分析与判别;3)根据各类土的地层稳定性分析与判断结果,提出了盾构始发与到达地层的综合稳定性判别方法。

盾构始发与到达设计与施工决策分析系统研制

为了控制盾构施工的风险和提高盾构设计与施工的决策效率,采用资料分析、理论计算和软件开发的方法,对盾构始发与到达施工决策相关基础与应用问题进行了全面研究。得到以下研究成果:1)提出盾构始发和到达的风险分类,并以此为基础,研究了不同加固方案下盾构始发与到达施工存在的风险问题;2)通过对端头地层稳定性的研究,提出端头地层稳定性分析与判别方法,构建始发与到达加固方案知识库;3)建立一个包含100个工程的案例数据库,为决策系统提供了数据库支撑;4)基于工程案例数据库,研制具有地层稳定性判别、加固方法选择、加固范围确定、反力架支撑验算、风险分析、施组设计标准化等功能的盾构始发与到达设计与施工决策辅助系统,有助于工程设计与施工方案的科学分析与决策。

考虑尺寸效应的盾构始发与到达端头加固研究

分析和总结了既有端头加固模型的不足,针对其局限性,考虑尺寸效应对盾构始发与到达端头加固的影响,建立了适用于大直径盾构端头加固计算的荷载等效模型,将侧向梯形荷载等效为均布荷载和三角形反对称荷载的叠加。同时,应用既有模型和荷载等效模型对典型的黏土与砂土地层进行端头加固计算,分别讨论了应力及纵向加固范围与盾构直径之间的关系,分析了尺寸效应对端头加固的影响。研究结果表明,当盾构直径小于等于10 m时,两种模型应力及纵向加固范围变化曲线几乎重合,既有模型的误差较小;当盾构直径大于10 m时,既有模型的应力和纵向加固范围明显小于荷载等效模型,且随着直径的增大,两者的差值不断增大。因此,对于直径大于10 m的盾构隧道,使用荷载等效模型进行端头加固计算更科学、更符合实际,结论更可靠。而且基于盾构始发与到达端头加固理论提出了大小盾构的分界点,为将来进一步研究类似问题提供了参考。

盾构始发与到达风险分析

盾构始发与到达时掘进工序在在隧道建造过程中处于关键地位,它直接关系到周围建筑物的安全和整个施工过程的安全,同时,这个阶段也是施工过程中最容易出现问题的阶段,如何在施工中采取合理的措施,尽量避免危险事故的发生,是值得注意的问题。本文阐述了盾构的概念和采取的常用方法,指出了盾构始发与到达施工中容易出现危险的因素。

盾构平衡始发与到达施工技术解析及风险控制对策

盾构平衡始发与到达环节是盾构施工最为关键的环节之一,其所面临的风险较大,需采取相关应对措施。基于此,本文结合某地铁盾构施工项目,从密闭始发与到达及水土中始发与到达两个方面探讨地铁隧道施工存在的风险,并提出具体解决措施,旨在为类似工程盾构施工提供参考。

基于强度与稳定性的端头加固理论模型及敏感性分析

为确保盾构始发与到达的顺利进行,避免施工过程中发生端头土体失稳,引发地表沉陷、塌方等工程事故,基于土体强度与稳定性的基本理论,作者就如何确定端头土体纵向加固范围和建立砂土复合地层端头滑动模型进行了研究。在具体分析了现有端头加固理论模型的优缺点后,提出一种基于强度理论的荷载等效模型和基于稳定性理论的砂性土端头滑动模型。该端头加固理论模型,与已有的计算模型相比,更真实地反映了端头土体的受力状况,因而与工程实际情况更为接近,且具有地层适应性。同时,为了检验新强度理论模型的合理性,分别对新旧模型进行实例比算,并对2种模型的主要影响因素进行了敏感性分析。研究结果表明:当盾构隧道直径较小时,已有模型和新提出模型的计算结果误差较小,计算结果较为接近;随着盾构隧道直径的不断增大,已有模型的荷载简化会引起较大的计算结果误差,如将其结果应用于工程,可能会引发较严重的工程事故;对于大直径盾构,特别是盾构隧道直径大于10m时,建议采用本文提出的改进理论模型进行端头加固设计和验算,由此得出的加固范围更加符合工程实际情况,对工程有很强的指导意义。同时基于强度理论提出的荷载等效模型为非对称荷载问题的研究提出了一种新的研究方法和求解思路,对今后类似问题的求解具有较好的借鉴意义。

基于端头加固理论的盾构尺寸效应及界线研究

分析和总结了既有端头加固模型的不足,针对其局限性,考虑尺寸效应对盾构始发与到达端头加固的影响,提出了改进的荷载等效模型。基于既有模型和改进模型,对粉质粘土、粉土、砂土及与砂卵石等四种地层进行端头加固统计计算,讨论了应力及纵向加固范围与盾构直径之间的关系,验证了端头加固的尺寸效应,给出了大小盾构的分界线。研究结果表明:直径小于10 m和大于10 m盾构隧道端头土体的纵向加固范围、最大拉应力及最大剪应力同直径的关系曲线呈现明显不同的变化特征,10 m直径可以作为大小盾构的有效分界线。对于直径大于10 m的盾构隧道,使用改进模型进行端头加固计算更科学、更符合实际,结论更可靠。基于盾构始发与到达端头加固理论提出的大小盾构尺寸界线,可为将来进一步研究类似问题提供了参考。

盾构隧道端头加固技术研究与应用进展综述

盾构始发及到达是盾构隧道施工的关键环节,端头土体加固方案直接关系到盾构是否能够顺利始发及接收,适宜的加固方案不仅能够缩短施工周期,同时能节约建设成本。文章结合近年来国内盾构端头加固方面的研究及技术应用情况,分析了盾构端头加固范围理论、加固范围取值、加固方法及加固效果评价等四个方面的研究进展。提出了随着施工环境的复杂化,传统的理论研究已无法满足确定加固范围的需要,以理论分析为基础,采用仿真模拟及工程经验相结合的方法对不同工况条件下纵向、横向合理加固范围进行界定将是新的发展方向。从传统单一的端头加固工法向多元化新型组合工法转变,也是盾构隧道端头加固研究的未来方向。