上软下硬地层盾构施工掌子面顶推力技术研究

针对济南地铁2号线北园路站至七里堡站地质条件复杂、地层软硬不均等问题,易导致盾构机姿态难以控制,出现超挖、欠挖,严重影响围岩稳定性,引起地表沉降。通过现场调查、数值模拟穿越上软下硬地层,重点研究盾构开挖掌子面顶推力控制技术。结果表明,盾构穿越上软下硬地层时,适当调整掌子面上下部顶推力有利于控制地表沉降。

不同盾构施工参数对地表沉降影响的数值分析

为研究盾构隧道施工阶段不同施工参数对地表沉降的影响规律,文中依托杭州某盾构隧道工程,运用Midas GTS NX数值软件建立盾构隧道施工三维模型,分析施工阶段注浆体弹性模量、注浆压力、掌子面推力等施工参数对地表沉降的影响。结果表明,不同施工参数工况下地表横向沉降曲线皆呈现倒V形,且最大值均位于隧道拱顶正上方;适当增大注浆压力、掌子面推力可以减小地表沉降量;注浆体弹性模量大小与地表沉降量成反比;不同施工参数对地表沉降量的影响作用由大到小排列依次为注浆压力、注浆体弹性模量、掌子面推力,研究成果可为相关工程提供参考借鉴。

考虑施工过程的盾构隧道沉降数值分析

地铁隧道施工引起的地面沉降已成为我国城市地面沉降的主要根源之一,威胁着地铁沿线附近建筑物和地铁隧道上方地下管线的安全,因此,准确预测盾构隧道施工引起的沉降对维护地铁施工安全至关重要。基于K.M.Lee等提出的等效地层损失参数法,利用数值分析方法研究注浆压力和掌子面推力这2个重要参数对盾构隧道施工沉降的影响规律。并在此基础上将注浆压力对于隧道上覆土体的重力及掌子面推力对土体侧向静止土压力进行归一化处理,提出可以考虑施工因素对隧道沉降的计算方法。算例与数值计算结果的对比,证实提出的修正计算方法的有效性。

杭州地铁4号线盾构下穿电力隧道直接切桩沉降分析

以杭州地铁4号线盾构下穿电力隧道切削桩基工程项目为背景,结合三维数值模拟和实测沉降数据进行分析,研究盾构下穿电力隧道切削桩基对地表的沉降影响,并以掌子面推进力、同步注浆压力为施工参数进行数值分析。数值模拟数据表明:切桩期间地表的沉降量大且沉降速率快,沉降量及沉降速率均随监测点离隧道轴线距离的增大而减小,由于电力隧道结构的特殊性,切桩过程中产生的沉降量占总沉降量比重较小。掌子面推进力的变化对切桩前地表的隆起影响较为显著,对切桩时地表产生的沉降量影响相对较小;注浆压力的变化对切桩前地表的隆起和切桩时产生的沉降量影响均不够显著。通过比较实测数据与模拟数据发现,实测数据中由于切桩产生的地表沉降有一定的滞后性。根据数值模拟结果,建议在施工过程中当盾构机与桩基础的距离大于6 m时,适当增加掌子面推力以减小地表的最终沉降;距离小于6 m时,恢复掌子面推力为1倍静止土压力,以减小桩身水平位移确保切桩工作顺利进行。

盾构施工参数对地铁穿越公路桥梁桩基的影响

为了提升地铁穿越公路桥梁桩基的稳定性,考察了盾构施工过程中开挖步数、掌子面推力和注浆压力对桩基变形的影响。结果表明,随着开挖步数的增加,桩基横向水平位移与桩身埋深关系曲线逐渐转变为“鼓凸”状,且随着开挖步数增加,桩基横向水平位移呈现逐渐增大的趋势。掌子面推力不会对桩基横向位移造成明显影响,但随着掌子面推力逐渐增大,桩基纵向位移呈现逐渐增大的趋势;随着注浆压力增加,桩体横向位移逐渐增大而纵向位移逐渐减小。在对地铁穿越公路桥梁桩基进行盾构施工过程中,可以通过调整注浆压力来对桩体变形进行控制,从而最大限度的保证桩体的稳定。