双护盾TBM施工隧道豆砾石回填层对地表沉降影响机理

采用双护盾TBM施工浅埋隧道时,管片壁后吹填豆砾石至注浆前地表会出现较大的持续沉降。针对该问题,采用现场实测、土工试验和连续单元—离散单元耦合算法,分析施工过程中地表沉降规律及豆砾石回填层对地表沉降的影响机理。结果表明:受豆砾石状态影响,地表沉降可分为超前沉降、快速沉降、持续沉降和稳定4个阶段;豆砾石单位充填体积越小,持续下沉阶段地表沉降占总沉降比例越大;豆砾石的抗压缩变形能力与其孔隙率成反比,管片壁后豆砾石在未压实之前,无法有效地为围岩提供支撑;豆砾石颗粒自上而下的迁移能改变管片壁后豆砾石孔隙率分布,降低隧道顶部围岩受到的支护力,并为地层损失提供空间,导致地表沉降增加。根据青岛地铁双护盾TBM施工隧道实际工程,将豆砾石充填状态分为密实、变形后密实、始终不密实3类,并给出其单位充填体积的建议值。

豆砾石回填灌浆层缺陷的工程影响研究

豆砾石回填灌浆层是护盾式TBM施工隧洞衬砌体系的重要组成部分,研究豆砾石回填灌浆层中不同类型的施工缺陷对工程带来的影响具有理论价值和工程应用价值。文章以一双护盾TBM施工的引水隧洞为工程依托,归纳总结了豆砾石回填灌浆层中常见的缺陷类型及其分布规律;针对不同缺陷类型在不同工程条件下对管片应力及位移产生的影响,进行了系统的模拟分析。结果表明:常见的缺陷类型主要包括空洞、灌浆不密实、纯水泥以及灌浆体岩粉含量过高;空洞缺陷的影响最大,过程中应尽量做到满填满灌;管片竖向位移对施工缺陷比较敏感,有压隧洞中受内水压力作用,管片水平向和竖向位移差异减小;Ⅱ类围岩条件下各种缺陷的影响均较小,除空洞缺陷需要尽量避免外,其余缺陷的影响可忽略;Ⅳ类围岩对管片位移及受力起控制作用,同时会放大缺陷的影响效应,需要采取应对措施;内水压力与地质条件综合作用进一步放大了施工缺陷的影响,Ⅳ类围岩下管片的位移约为相应的Ⅱ类围岩条件下量值的2~3倍,其中空洞缺陷的影响效应尤为凸显。