浅埋极软地层超大直径盾构隧道施工期上浮控制措施及实测数据分析

管片上浮控制是极软地层超大直径盾构隧道施工控制的关键难题。为了研究极软地层超大直径盾构隧道施工期管片上浮特征及其影响因素,本文依托珠海隧道工程,制定4种抗浮措施,比较分析了不同措施的抗浮效果,优选了抗浮措施。本文基于实测数据,研究管片上浮过程变化特征,揭示了施工期管片上浮变化规律;利用散点图进一步分析了管片错台量、掘进总推力、隧道埋深等因素与管片上浮量的相关性。

珠海隧道超大直径盾构浅埋极软地层施工关键技术

浅埋极软地层超大直径盾构施工存在冒顶漏浆、管片上浮、管片渗漏水、盾构姿态控制困难等重难点问题。依托珠海隧道工程,针对盾构始发一侧隧道埋深浅、周边地层极为软弱的特点,制定并采取了地层预加固处理、盾构机针对性设计、同步双液注浆系统改造及注浆方法优化、改进管片防水体系等系统性措施,浅埋极软地层重难点问题得到有效控制。单一的地层预加固措施对浅埋段管片上浮控制效果有限;厚浆与双液浆组合使用的分区注浆方法可实现缩短顶部浆液初凝时间和早强效果,有效解决了管片上浮及渗漏水;控制管片不均匀上浮可以避免管片渗漏水和裂缝漏水问题。

极软地层巷道围岩变形机理与控制技术研究

为了解决北皂煤矿海域二采区回风巷围岩强度低、自承能力差、变形速度快、难以维护的难题,从围岩力学特性、软岩巷道流变特性、扰动影响、巷道底鼓、围岩失水风干崩解等方面进行了研究。研究结果表明:在揭示该类巷道围岩变形机制基础上,提出了高强度钢管混凝土支架支护方案,巷道断面采用圆形,钢管混凝土支架支护钢管选用Φ194 mm×8 mm钢管,接头套管选用Φ219 mm×8 mm的钢管,充填标号C40混凝土,支架壁后辅助钢筋网支护和混凝土喷碹支护,监测出支架的变形量为20~80 mm,最大变形也只达到80 mm,支架没有明显变形,钢管混凝土支架支护方案能够控制北皂煤矿海域二采区回风巷围岩变形,保持巷道围岩的稳定。

极软地层煤巷支护方案

针对新安煤矿1206工作面极软岩煤巷两帮收敛变形大、底鼓严重、顶板下沉量大等变形特点,分析了巷道破坏机理,提出了相应的控制对策。

浅埋极软地层加固对大直径泥水盾构开挖面稳定性影响研究

为研究地层加固对浅埋极软地层大直径盾构隧道施工中开挖面稳定性控制的影响,依托珠海隧道工程浅埋极软地层段,选择地层加固前和加固后两种工况,借助数值分析方法,对两种工况分别开展考虑泥水比重和支护压力分布两个因素影响下的开挖面变形特征计算,通过对不同因素下地层加固前、后开挖面变形特征进行比较分析,确定了开挖面变形最小的泥水支护压力分布区间。结果表明:地层加固前,较小、适中和较大的泥水支护压力对应的开挖面变形分别呈“C”、倒“S”和倒“C”形态,不同形态的变形均较大,开挖面存在失稳风险;地层加固后,仅在未加固的开挖面区域存在较大变形,合理的泥水支护压力可以较好地控制开挖面变形量;地层加固前、后,保持开挖面变形较小所需的开挖面中点的泥水压力与同位置静止土压力的比值分别位于区间(0.85, 0.95)和(1.15, 1.25)内;提高泥水比重有利于开挖面变形控制。

极软流塑地层盾构隧道施工技术研究

为解决盾构在低标贯值极软流塑淤泥层掘进中出现的盾构姿态控制困难、管片碎裂、渗漏水、水平收敛超限等问题,依托杭州地铁2号线庆菱路站—建国路站区间隧道,结合现场实践对极软流塑地层中盾构施工的难点进行分析,提出从主机类型、刀盘开口率、主机重心与形心关系等设备选型入手,辅以掘进前的配重、管片超前量控制、设计优化和掘进中的推力分配、同步注浆、土压力和掘进管理,及掘进后的二次注浆、管片拼装和螺栓复紧、拉板拉紧等措施。经杭州地铁6号线枫桦西路站—之江海洋公园站区间、杭海城际铁路工程实践表明,采取上述措施能够有效解决极软流塑地层的盾构施工难题,降低成型隧道渗漏水率,并减小盾构垂直姿态偏差和水平收敛。

适合极软淤泥土中掘进及适应破除混凝土纤维墙钢套筒始发接收的盾构选型

福州地铁5号线金华路站—金山站区间工程始发与接收处于富水砂层,采用钢套筒来应对涌水、涌砂风险,会遇到刀盘切削玻璃纤维筋混凝土墙。此时,配有滚刀刀盘的内置注浆盒的盾构更便于切削及穿越混凝土墙。但本区间隧道的隧底有85%的强度为45 kPa的极软淤泥地层,会引起机头下栽、盾构姿态较难控制的状况。此时应该选用尽可能轻的软土刮刀刀盘而非重一倍的复合滚刀刀盘。同时,注浆盒外置的盾构开挖直径较小的盾构,由于刀盘开挖轮廓与盾体的间隙较小,对地表沉降的影响也相对较小。注浆盒外置带来的问题是容易被混凝土墙体卡住。一旦卡住,处置相当困难。因此,为了满足这两种互相矛盾的需求,进行了针对性的刀盘选型和穿越墙体时的防卡设计。

极软流塑地层盾构隧道施工技术研究

为了解决“庆建区间”区间隧道洞内的地层施工时,盾构机在极软流塑地层施工时,易发生盾构上浮、管片开裂等现象,施工风险高、难度大等目的,通过研究增大盾构机的自重或配重,可以有效地克服极软流塑地层的上浮能力,对于防止盾构上浮和管片开裂等现象具有很大的作用;适当地加大对盾构隧道施工数据的监控和反馈,有利于对隧道收敛变形进行控制。以此为相关施工提供参考。

既有建筑对极软岩地层中土压盾构的施工影响

基于土压盾构在极软岩地层中近距离下穿既有建筑的背景,采用ABAQUS有限元数值模拟与现场实测相结合的方法,从地表和建筑物竖向位移变化及其控制的角度出发研究既有建筑对盾构施工的影响.实测结果表明:地表和建筑物在盾构下穿过程中会呈现出先隆起后沉降的趋势,其中在盾尾脱出阶段地表和建筑物会产生较大速率的沉降.数值模拟结果表明:建筑物改变了地层原有的应力场,使地表最终沉降峰值向靠近建筑物方向偏移并增大,沉降槽宽度也在一定程度上增大.本研究对于土压盾构穿越地层敏感区域具有较强的理论指导意义.同时,在工程实践方面,也对土压盾构采用施工参数调节与补强注浆来进行沉降控制提出了具体的指导方案.

极软流塑地层盾构施工技术研究

盾构在复杂工况下软流塑地层中施工时容易出现盾构上浮、管片开裂等问题,施工风险高、施工难度大,针对上述问题提出一些解决办法:增加盾构重量或配重,可以有效克服极软流塑土层的上浮力,对控制盾构上浮及由此造成的管片开裂破损非常有利;适当增加施工期间数据监测和反馈有利施工过程中的变形控制。