软流塑地层盾构施工参数对地表竖向位移的影响

为研究盾构法施工引起地表变形和对周边建筑及地下管线产生的影响,以佛山地铁3号线创意园站—驹荣北路站区间软流塑地层盾构隧道为背景,研究盾构穿越3种土层时不同盾构施工参数对地表竖向位移影响。根据现场实测数据,分析盾构施工对软流塑地层地表竖向位移的影响规律,得出盾构施工参数变化与地表竖向位移关系。结果表明:盾构工作面平衡压力主要影响盾构切口及切口前20 m,平衡压力与地表竖向位移基本呈正比线性关系,而对盾尾后地表竖向位移影响不明显;地表竖向位移日变量随盾构总推力的变化无明显规律,且当盾构总推力设定为15 000 kN,各土层的竖向位移日变量相对较小;刀盘切口后10 m内受盾构刀盘扭矩影响较大,在3种不同的土层中,当刀盘扭矩在1 100~1 600 kN·m时,测点竖向位移日变量为-4~3 mm;注浆压力主要影响盾尾后10 m范围内地表竖向位移量,注浆量控制在6.5~7.0 m^(3)/环能有效控制盾构推进后地表变形。

复合交互地层地铁盾构施工参数引起的地面变形分析

地铁盾构施工参数间的相互关系,对地面变形存在不同程度的影响。以天津某地铁盾构区间复合交互地层作为研究对象,采用SAS软件对盾构施工参数间的相关性进行分析。运用灰色关联理论计算引起地面变形的盾构施工参数相关性系数,并与现场地面沉降结果进行对比验证。结果表明:土舱压力与千斤顶推力的相关性最高,其相关性系数达到0.872;从粉质黏土地层到复合交互地层,千斤顶推力平均值变化最大,增加了63.1%;地面变形实测相关性系数与灰色关联系数较为接近。地铁盾构施工参数的调整可降低施工对地面变形的影响。

盾构施工参数对地表沉降的因素敏感性分析

依托北京地铁8号线某区间盾构隧道工程,首先从盾构施工参数的关联性进行分析,选取4个相对独立的施工参数。之后采用灰色关联分析方法,对盾构施工条件下引起的地表沉降进行因素敏感性分析。分析结果表明,各施工参数对地表沉降的敏感性从大到小依次为土仓压力、同步注浆量、刀盘扭矩、同步注浆压力。可为类似工程盾构施工参数优化和沉降控制研究提供借鉴。

基于复杂网络的盾构施工参数时间序列研究

研究目的:地铁盾构施工是一个复杂过程,地质条件对盾构参数有重要影响。为研究地质条件对盾构参数的影响,本文以某市地铁过江隧道为例,对砂性、岩性两种地质条件下的贯入度等4种参数构建复杂网络,分别从微观和宏观两个维度对其进行研究,分析不同地质条件下各种盾构参数的演化规律。研究结论:(1)验证了将地铁盾构参数时间序列转化为复杂网络进行研究的可行性;(2)在不同地质条件交汇处,各参数网络的节点度明显增大,说明盾构系统在此处有较大波动;(3)砂性地质条件下的网络相较于岩质地质条件下更不稳定,且气仓压力对外界变化更为敏感,可用于监测盾构系统的稳定性;(4)本研究可为地层识别提供支持。

盾构施工参数对地表沉降的影响及控制措施

依托武汉地铁11号线光谷四站—光谷五站工程区间,研究盾构施工参数的选取对隧道开挖附近的地表沉降及土体变形的影响,并提出相应控制措施。盾构掘进中,围岩压力的变化、土体的松动程度、注浆质量的变化及盾尾间隙的选取等都会对地表变形产生影响。采用Abaqus有限元软件对该工程典型掘进段进行精细化仿真,得到沉降模拟值,并运用三维Peck公式得出沉降计算值,最后与施工过程中典型监测点的沉降监测值进行对比,总结施工参数对地表沉降的影响规律,为施工过程中的地表变形预测与控制提供理论支撑。结果表明,围岩条件、土体卸荷程度和注浆质量对地表沉降的影响较大,盾尾间隙对地表沉降的影响较弱;典型监测点的变形规律与数值模拟规律更为接近,说明数值模拟预测与仿真分析的合理性与适用性。

盾构施工参数对隧道收敛变形的影响研究

依托武汉地铁11号线光谷四路站到光谷五路站施工段,研究盾构施工参数的选取对盾构管片力学行为的影响,并针对可能出现的问题提出相应的控制措施。采用Abaqus有限元计算软件对该工程中的S形曲线典型段的施工过程进行精细化仿真模拟,结合施工过程中典型监测点的长期监测资料,总结施工参数对隧道整环管片变形的影响规律,为施工过程中的隧道整环管片变形预测与控制提供理论支撑。结果表明,围岩地质条件、注浆质量、土仓压力对盾构管片力学行为的影响较大,盾尾间隙对盾构管片力学行为的影响较小。将监测值与模拟值对比分析,发现两者规律基本一致,说明对隧道工程进行数值模拟预测和仿真分析具有合理性和适用性。

泥岩和砂卵石交互地层盾构施工参数优化研究

在交互地层中进行盾构隧道施工是一种常见的隧道开挖工程,而盾构施工参数应与开挖地层条件相互适应。为了研究在泥岩和砂卵石交互地层中盾构施工参数的选取区与优化,文章以成都轨道交通10号线双流机场2航站楼站—双流西站盾构区间二期工程为背景,提取成都地铁盾构区间隧道下穿机场滑行面施工现场盾构机记录数据,通过数理统计方法分析了5个现场实测盾构施工参数的变化规律,结合相似工程和实际地质条件确定了各施工参数的控制范围,盾构机总推力为10~15 MN,刀盘扭矩为2.5~4.6 MN·m,掘进速度为20~50 mm/min,刀盘转速为1.0~1.5 r/min。

盾构近接施工对既有隧道影响参数分析及近接度分区研究

隧道下穿既有隧道近接施工将会使土体原有应力释放,引起既有隧道附加应力,分析不同影响因素对既有隧道结构的影响至关重要。本文通过FLAC3D反转应力释放法模拟盾构施工对地层的扰动,建立盾构下穿既有隧道三维模型,对盾构施工参数进行精细模拟,分析各主要因素对既有隧道应力增量与变形产生的影响。随着中间地层弹性模量的增大与土舱压力比的增加,既有隧道横向应力增量和拱底水平位移增大。研究隧道近接施工对既有隧道的影响程度,建立近接度分区公式,基于既有结构应力增量准则,进行关于隧道间距比和埋深比的近接度划分。近接影响分区结果表明,埋深比越大,隧道间距比越小,影响度则越大。根据近接度分区结果,提出一套相应的盾构下穿施工安全控制对策。

盾构施工参数与沉降变形关系模型构建

针对盾构施工参数变化对施工引起的地表变形的重要影响,该文构建了盾构施工参数与地表沉降变形关系模型。以北京市某地铁盾构区间施工过程中的实测数据为基础,分析了不同盾构施工参数与地表沉降变形的关联度和相关性,得到不同参数对沉降变形贡献值的大小;之后,利用多元回归模型方法建立主要影响参数与地表变形的关系模型,并进行模型的合理性检验;最后,利用该模型得到的沉降量与实测数据进行对比分析,结果显示符合性较好。

盾构下穿既有隧道位移控制施工参数多目标优化

盾构施工下穿既有隧道工程建设规模日益扩大,为研究盾构隧道下穿对既有隧道的安全影响和变形控制,建立GA-LSSVM与NSGA-Ⅱ算法相结合的多目标优化模型,以主要盾构施工参数为研究对象,对下穿施工引起的既有隧道底部水平和沉降变形为控制目标,进行施工参数优化控制分析。首先,基于收集的土仓压力、泡沫量、同步注浆量等6个盾构施工参数及对应的隧道底部位移样本数据;然后,利用GA改进LSSVM模型实现既有隧道底部水平和沉降位移高精度预测,并将GA-LSSVM预测得到的盾构施工参数诱发下穿既有隧道变形的非线性映射关系,作为NSGA-II适应度函数;最后,建立NSGA-II调用GA-LSSVM非线性预测函数的一套完整智能算法框架,结合数据范围进行施工参数多目标优化。以某地铁项目为例,研究结果表明,盾构下穿既有隧道底部水平和沉降位移预测模型泛化能力强、预测效果快速精确,通过多目标优化得到的盾构参数组合符合工程实际要求,既有隧道水平位移和沉降位移分别减小了约34%和10%,隧道变形得到有效控制。

黄泛区盾构下穿高铁沉降分析及施工参数控制

为研究盾构下穿施工影响下的既有高铁线路的沉降规律及控制沉降的盾构施工参数,结合黄泛区富水粉砂层地质条件下淮安地铁1号线淮安东站—盾构工作井区间土压平衡(EPB)盾构隧道下穿连镇高铁线路的施工参数和现场实测资料,分析盾构下穿施工中高铁路基及站台沉降的变化规律,探究盾构施工参数与地表沉降的关系。结果表明:站台区域的沉降槽呈V形,以隧道为轴线左右对称,左、右宽度均约为15 m;路基区域的沉降槽深、宽均较大于站台区域的沉降槽。穿越富水粉砂土为主的地层时,盾构通过测点期间的沉降量约占总沉降量的54%,盾尾过断面20 m后,沉降趋于稳定。对盾构施工参数的调控可有效控制因盾构下穿施工引起的地面沉降,在类似富水粉砂层地质条件和隧道埋深的情况下,本工程选用的施工参数可作为参考。

盾构隧道管片施工期上浮影响因素的现场试验研究

针对盾构掘进施工时常面临的管片局部或整体性上浮问题,依托宁波地区2例施工期发生较大上浮的地铁盾构隧道工程实例,选择地层特性、埋深等外部条件相似的区段建立掘进速度、总推力反力的竖向分力、同步注浆压力等盾构施工参数以及同步注浆浆液配比的现场试验段,并结合试验段管片上浮的现场监测数据分析上述不同单一因素对施工期管片上浮的影响规律。研究结果表明:管片下半侧注浆压力高于上半侧注浆压力时,管片上浮量增大,当压力差达0.3 MPa时,管片上浮量增加约20 mm;总推力反力变化不大的基础上,其竖直向上的分力增大时,管片上浮量相应增大,当分力增加260 kN,管片上浮量增加约15 mm;在同步注浆胶凝材料总量不变、且非胶凝材料掺量不变的基础上,随着粉灰比、水灰比的减小,浆液抗压强度、黏聚力提高,初凝时间缩短,管片上浮量减小,当每3 m3浆液中水泥的相对掺量增加100 kg,管片上浮能减小19.8 mm;掘进速度单因素对施工期管片上浮无明显影响。

基于RF-NSGA-Ⅱ的盾构施工地表沉降安全控制多目标优化

为有效调整盾构施工参数,指导盾构安全高效施工,建立随机森林(RF)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的多目标优化模型,以主要盾构参数为研究对象,以地表沉降和刀盘磨损为控制目标,优化控制分析施工参数;选取控制地表沉降的9个盾构参数作为RF预测模型的输入指标,得到盾构施工参数与地表沉降的非线性关系,作为NSGA-Ⅱ适应度函数,选择刀盘磨损作为第2个优化目标,设定施工参数约束范围进行多目标优化;以岩溶地区某地轨道交通项目为例进行验证。结果表明:采用RF算法模拟训练工程实测数据,得到的地表沉降预测模型的精度较高;基于RF-NSGA-Ⅱ模型智能算法对地表沉降和刀盘磨损的优化效果显著,该模型能够得出相应岩溶地区盾构施工参数控制范围。

考虑盾壳与土体摩擦力的盾构下穿既有地铁隧道施工控制研究

摩擦力是盾构下穿对既有结构施工力学行为影响的重要因素。为明确盾构下穿过程中土舱压力、注浆压力、摩擦力对既有隧道变形的影响规律,给出合理的施工技术参数,考虑盾构自重及土压力分布特征,推导了摩擦力计算公式,分析了摩擦力分布特征,将此计算结果通过Fish语言写入FLAC 3D有限差分软件,结合实体工程,对盾构下穿既有地铁隧道施工技术参数进行了系统研究,并通过实测数据验证了研究成果的可靠性。研究结果表明:1)盾壳与土体之间的摩擦力沿盾壳四周不均匀分布,量值随土体内摩擦角、重度及隧道埋深的增大而增加;2)盾构下穿过程中,既有结构竖向位移表现为先隆起、后沉降,其中土舱压力、摩擦力是造成既有结构隆起的主要原因,隆起量随土舱压力、摩擦力的增大而增大;3)盾尾脱离后既有结构沉降主要受注浆压力、摩擦力的影响,沉降量则随注浆压力的增大、摩擦力的减小而减小;4)与不考虑摩擦力的数值计算模型相比,考虑摩擦力的模型计算结果与工程实测数据吻合更好,且既有2号线运营地铁隧道结构变形满足规范所要求的控制标准,验证了研究成果的合理性与适应性。

大直径泥水盾构下穿机场的施工控制

上海仙霞西路隧道穿越虹桥机场绕滑道工程采用直径11.58 m泥水盾构施工。通过分析盾构穿越的风险,给出相应的控制措施。在盾构正式穿越前,通过现场推进试验研究盾构施工参数的调控规律,指导盾构穿越的施工参数设置,最终沉降达到了机场滑道的控制要求。为解决穿越飞行禁区对地表沉降监测范围和频率的限制,采用非开挖技术设置地层水平测斜监测断面,该方法可以及时、准确地了解盾构推进对上方土体的扰动情况。监测数据分析表明非开挖水平测斜监测方法可以在飞机不停航条件下反映盾构穿越机场的土体变形规律,通过该方法可避免监测对机场运营的干扰,对类似工程有重要借鉴意义。

盾构隧道施工管片上浮因素分析及控制措施

为了研究软土地层管片上浮问题及控制措施,本文以上海轨道交通13号线108标学林路站—张江路站区间隧道为例,研究盾构机总推力、刀盘扭矩、刀盘转速、土压力、同步注浆和二次注浆等因素对管片上浮的影响,得到软土地层管片上浮规律和施工控制措施。

浅谈富水砂层盾构施工控制措施

通过相同富水砂层地带地质掘进施工,探索盾构施工参数,进行沉降分析,掌握沉降变化规律。对过程中突发事件做好应对措施,为顺利穿越富水砂层地带的既有建筑群提供可靠的技术依据。

全断面卵石地层盾构近距离下穿地铁区间隧道施工技术

在盾构法隧道施工中,经常遇到侧穿、下穿运营中的地铁既有线工程,如何评估其安全性、是否需要进行轨道防护,以及如何控制盾构施工参数、确保监控量测各项指标安全可控,意义重大。文章结合南水北调南干渠工程盾构下穿地铁4号线大兴段工程实例,阐述了盾构在全断面卵石地层中穿越地铁既有线工程前期的技术准备,以及盾构近距离下穿施工中所采取的土压力、掘进速度、同步注浆和二次补注浆等控制标准和调整施工参数、加强监控量测等关键技术措施,对以后类似工程有借鉴意义。

砂性土层盾构掘进面前土体改良现场试验

针对土压平衡盾构在砂性土层掘进时常面临的闭塞、喷涌、刀具严重磨损、掘进速度过慢及刀盘扭矩过大等难题,依托上海某盾构在高含砂率砂性土层中掘进的工程实例,在盾构掘进面前方掺加肥皂水、泡沫剂进行现场试验,通过试验前后盾构施工参数的反馈分析结果,确定出土体改良最佳方案。将试验成果应用于相似地层,通过长距离改良前后掘进速度、刀盘扭矩以及刀具磨损变化来检验试验成果。研究结果表明:肥皂水改良效果不明显,泡沫剂改良效果优于肥皂水,适量浓度泡沫剂能大幅度提高掘进速度、降低刀盘扭矩和减少刀具损耗。

超大直径盾构推进引起周围土体变形和土水压力变化分析

本文以上海市中环线上中路越江隧道Φ14．87m超大直径隧道工程为背景,阐述了超大直径气压平衡泥水盾构推进施工过程中,不同施工工况条件下周围土体的土压力、水压力和土体位移等参数的变化过程,分析了超大直径泥水盾构在软土地区施工时,盾构施工对周围土体的影响规律,给出了不同断面上土体的沉降历时曲线,为今后同类工程施工提供了有益的借鉴。