清华园隧道大直径泥水盾构停机因素与防护措施分析

盾构停机是盾构法隧道施工过程中常见的现象,现有研究表明长时间停机是盾构掘进过程中影响地表沉降、土体变形、盾壳摩阻力和掌子面失稳等问题的重要因素之一。基于京张高铁清华园隧道大直径泥水平衡盾构工程,综合考虑盾构施工各工序时间,对盾构停机时间进行统计分析,总结停机时间的变化规律和影响因素。最终,提出了选择合适的停机位置、保持盾构机与外界接触部位的防水效果以及保证盾构随时恢复掘进是停机防护的关键措施。

膨胀土地层泥水盾构停机时开挖面破坏原因及防治措施研究——以扬州瘦西湖隧道工程为例

为解决扬州瘦西湖隧道泥水盾构在膨胀性黏土地层停机时开挖面失稳和地面塌陷的问题,采用膨胀试验和崩解试验,研究下蜀黏土的膨胀特性和崩解特性。利用现场实测资料和数值模拟结果分析和论证膨胀性黏土地层停机时地表塌陷的原因:泥浆持续渗透引起开挖面前方土体膨胀、崩解和剥落是导致开挖面失稳的原因;开挖面的失稳过程可以分为4个阶段,分别是泥浆渗透阶段、开挖面前方土体膨胀崩解阶段和开挖面上方土体塌落阶段、塌落发展到地表形成地表塌陷阶段。提出控制盾构掘进参数、多次短停、适当提高泥水支护压力和适当增加泥浆密度、黏度等防止泥水盾构在膨胀性黏土地层停机时开挖面破坏的措施,并指导现场施工,取得较好的应用效果。

富水圆砾地层土压平衡盾构停机地层变形特征实测分析

为分析盾构停机期间地层变形规律,依托某富水圆砾地层地铁区间盾构工程,对盾构停机前后地层沉降变形和掘进参数变化进行监测和研究,并计算单纯由盾体下卧层压缩引起的地层沉降。结果表明:盾构停机对盾体前方土体沉降变形影响更大,且沉降速率与停机时间密切相关;盾体后方土体沉降主要受盾构掘进地层损失影响,其沉降逐渐稳定,且土层深度越浅沉降越早稳定;对于近距离盾构下穿施工,下穿前停机造成的影响比下穿后停机造成的影响更大;盾构停机复推时由于总推力和上土舱压力大幅增大,地层沉降曲线出现先隆起再下沉的波动,深层沉降波动幅度显著大于地表沉降,表明富水圆砾地层盾构停机会放大对邻近深层土体的扰动影响,在盾构近距离下穿既有地下工程施工过程中应尽量避免停机。

基于欧拉-拉格朗日耦合方法的盾构停机影响范围分析

盾构机在复杂地层中掘进时,常发生停机事故。既有相关案例的监测结果表明,盾构停机将加剧对周围地层的影响,甚至引起开挖面变形失稳。基于耦合欧拉-拉格朗日法(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL),建立盾构隧道停机影响数值分析模型,研究盾构停机时刀盘前方地层土体在不同土舱填充率下的变形规律。结果表明:当填充率约为75%时,开挖面前方等效塑性应变和地层竖向位移变化率均发生突变,表明75%即为维持开挖面稳定性的临界土舱填充率。为减小盾构停机时对开挖面前方深层土体变形影响区范围,应保证盾构停机时土舱填充率,同时增大盾构在下穿既有地下工程前的安全检查距离。

考虑停机影响的软土盾构隧道施工变形性状分析

综合归纳了盾构停机阶段对周边环境形成扰动影响的主要因素,依此建立了考虑停机工况的盾构逐环推进有限元模型。随后对某引水盾构隧道下穿杭州市某地铁盾构隧道的监测数据进行了分析,并结合施工过程中盾构停机的实际情况,探讨了停机阶段对上方既有盾构隧道的附加影响。本文采用考虑停机工况的盾构逐环推进有限元模型对该盾构隧道相互穿越工程进行了验证。

软土地层中盾构长时间停机引发问题的处理技术

以西安地铁某标段土压平衡盾构因故在软土地层中长时间停机为背景,分析可能出现的风险事项。在盾构复推过程中针对盾体沉陷、铰接油缸缩回困难、推力过大等系列问题,针对性采取屏蔽局部推进油缸以利于调整盾构姿态;加大推力、提高推进速度并辅助调节铰接油缸行程,以保证成型隧道管片姿态、拼装质量满足盾构隧道的质量要求;根据实际施工数据总结提出土压平衡盾构在软土地层中长时间停机的优选处理方法,并提出盾构长时间停机引发问题的预防措施。

盾构不停机状态下联络通道施工技术

根据丰台东大街站～丰台北路站区间联络通道,在盾构不停机状态下结合矿山法施工的成功经验,可以缩短工期。按照矿山法施工的原则,同时对盾构内隧道进行支撑加固,保证联络通道的施工安全和矿山法的灵活运用,为今后类似工程提供借鉴。

富水圆砾卵石地层盾构被动常压换刀地面加固技术

盾构机在推进至富水承压圆砾卵石地层时,由于地层条件突变,导致盾构机被困而无法推进,开舱换刀面临地层自稳性差及地下水的双重干扰。基于此,结合实际工程案例,提出成套盾构被动区换刀地面加固施工方案,采用袖阀管进行压密注浆并在适当位置设置斜孔,为富水承压圆砾卵石地层停机开舱换刀问题提供新的解决方案与技术支撑,该技术可为今后类似地层的盾构换刀施工提供参考。