软硬不均地层盾构隧道荷载模式研究

系统考虑隧道埋深、滑移面形式、侧压力系数与地层的关联,提出一种适用于软硬不均地层的盾构隧道荷载模式。对于浅埋隧道,基于椭球体理论推导极限状态下滑移面为椭圆的侧压力系数及竖向松动土压力表达式,并构建力学平衡方程推导侧压力计算式;对于深埋隧道,考虑软硬不均地层突变性并对太沙基理论滑移面宽度进行合理修正,推导对应的围岩压力计算式;再结合软硬不均地层分界线位于隧道水平中线上方、下方2类典型工况,推导出隧底反力表达式;最后结合工程实例对所提荷载模式进行验证。结果表明:与修正惯用法荷载体系相比,所提方法得到的软土-硬土隧道顶部、下半拱竖向土压力与实测值的误差分别缩小74%和172%;相较于软土-硬土隧道,该方法应用于土层-岩层隧道时,计算得到的下半拱竖向土压力、隧底侧向土压力与实测值的误差更小,即所提荷载计算模式更符合隧道实际受荷状态,且当隧道埋深与开挖直径之比较大以及下部地层越坚硬时,其适用性越强。

软硬不均地层沉管隧道碎石基床力学特性研究

为揭示软硬不均地层下沉管隧道碎石基床力学特性,通过有限元分析及理论计算,对沉管隧道纵横向地基沉降及刚度的分布规律、参数敏感性及结构纵向受力响应问题进行量化分析,结果表明:岩基段基底压力分布中间小两侧大,中间位置会出现脱空,软基段为两端小中间大,结构两端会出现脱空;岩基与软基的基底应力值较为接近,但地基刚度相差较大,岩基段为软基段的14倍;岩基段地基纵向刚度受垫层厚度、模量及预压荷载等参数影响变化大,应以岩基段垫层设计厚度作为全线的控制标准;软基段接头平均剪力约为岩基段的3倍;软硬不均地层沉管隧道碎石基床力学特性研究为沉管法隧道在复杂地质条件下推广应用提供了重要参考意义。

大埋深长距离软硬不均水工盾构隧洞开挖技术

当盾构机在大埋深、长距离软硬不均地层中掘进水工隧洞时,由于其开挖掌子面的岩土强度差异较大,极易出现刀具磨损异常、掌子面塌陷、盾壳抱死受困、螺机喷涌及滞排等问题,进而导致工期延误,影响施工安全和质量。依托珠三角水资源配置工程多台盾构机顺利掘进软硬不均地层的成功案例,总结了大埋深、长距离软硬不均地层中盾构法开挖水工隧洞的技术控制要点。

深埋长距离软硬不均地层盾构掘进技术控制研究

盾构机在长距离软硬不均地层掘进时,由于掌子面岩土强度差异大,极易出现刀具异常磨损、掌子面塌陷、盾壳抱死受困、喷涌、滞排等问题,造成工期延误,且对掘进施工安全、质量产生影响。依托珠江三角洲水资源配置工程多台盾构机在软硬不均地层顺利掘进的案例,总结出深埋长距离软硬不均地层掘进盾构机的针对性设计、掘进参数选择、盾构姿态方向控制、提前规划开仓或换刀位置等技术控制要点,为以后类似工程提供参考。

软硬不均地层复合盾构的研究及掘进技术

针对广州地铁二号线越秀公园—三元里区间的软硬不均地层的盾构施工,提出复合盾构的设计思想,并对复合盾构的功能及技术参数进行研究,分析刀盘、刀具与地质的适应性。研究复合盾构掘进模式的原理、掘进参数及模式之间的转换技术,解决了软硬不均地层的掘进难、效率低、成本高、地层变形不易控制等技术难题。为了有效地控制掘进方向和盾构姿态,分析盾构掘进方向偏差的原因,研究相应的控制方法,达到了防止管片裂损和控制错台的目的。为防止黏性地层掘进的“泥饼”现象及富水地层掘进的“喷涌”现象的发生,研究相应的渣土改良技术。通过盾尾环形间隙同步注浆技术的研究及采用可靠的技术措施,并加强施工监测,及时变更掘进参数,控制地层的变形,确保京广铁路正常运营及临近建构筑物的安全。

软硬不均地层盾构姿态控制及管片防裂损技术

广州地铁二号线越—三盾构区间的地层软硬不均,加之曲线多、坡度变化大,盾构掘进技术难度大,掘进方向与盾构姿态的控制困难,防止管片开裂和局部破损以及错台具有一定的难度。为了有效地控制掘进方向和盾构姿态,研究了盾构掘进方向发生偏差的原因,并对越—三区间盾构掘进的偏差实测数据进行具体分析,得出了偏差的原因和规律;研究了盾构掘进姿态的控制方法。为了防止盾构管片的裂损,采用数值模拟方法研究管片裂损的规律及其主要因素,提出了有效控制管片裂损的主要方法。

软硬不均地层盾构隧道管片力学行为研究

盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。以深圳地铁5号线软硬不均地层盾构隧道施工为研究背景,通过现场测试,对衬砌所承受的轴力和弯矩进行分析,以此来探究盾构隧道管片的力学特性。研究结果表明:软硬不均地层侧压力系数和抵抗变形的能力不同,导致试验环左右两侧土压力并不对称,同时拱顶压力比拱底压力大得多。管片刚拼装上时,试验环内力较小;当管片脱出盾尾时,其内力达到最大值;稳定后的管片内力一般相较刚脱出盾尾时稍小。在水压力计刚装上后,各测点水压力值逐渐增大,大约2 d左右,孔隙水压力值趋于稳定。

软硬不均地层盾构技术的思考

软硬不均地层盾构施工难题一直考验着工程技术人员的智慧,业界为此付出的代价频现报端。文章以发展的眼光,梳理了国内盾构在软硬不均地层施工的曲折历程。从什么是软硬不均地层、软硬不均地层盾构施工所面临的问题、软硬不均地层为什么易发生掌子面坍塌入手,引出了国内软硬不均地层盾构技术发展,详细阐述了深孔爆破预破碎方案对盾构施工所带来的次生危害,提出了新形势下软硬不均地层盾构技术的思考。主要结论如下:以盾构装备技术发展实现软硬不均地层顺利掘进,而不再进行预处理,符合科技进步规律与社会发展要求。

盾构穿越软硬不均地层技术研究

随着盾构法施工技术在我国城市地铁的发展,盾构法越来越多的应用到各种复合地层中,文章以深圳地铁5号线5301标段前海湾~临海站盾构区间为工程实例,介绍了城市地铁中软硬不均地层的盾构法施工技术,对施工过程中刀具磨损、盾构轴线偏移、地面沉降等施工难点作了分析,提出了解决方法,同时对类似工程有一定的借鉴作用。

广深港客运专线益田路隧道软硬不均地段盾构管片力学分析

近年来,盾构法隧道特别是大直径盾构隧道得到了迅猛发展,并且隧道所穿越的地层也越来越复杂。益田路隧道盾构段就是穿越复杂地层的一个实例,其部分盾构段位于全风化与中、弱风化地层交界的软硬不均地层,由于软硬不均地层特殊的地层特性,造成处于该段的盾构隧道受力特征发生变化,从而影响结构安全。通过对不同基岩厚度的盾构隧道进行力学分析,研究软硬不均地层对隧道结构的受力影响规律,从而可以准确界定该地层隧道的力学特征,指导设计,也为降低工程造价、减少工程浪费提供依据。

软硬不均地层地铁盾构姿态超限剖析及控制方法研究

以徐州地铁2号线盾构区间为背景,介绍了区间岩土层相关岩土设计参数,提出在掘进参数获取及盾构姿态控制方面掘进姿态监测手段,剖析了不良地质环境下盾构姿态超限原因,提出在复杂地层环境下盾构姿态控制方法及纠偏方案,相关施工经验可应用于类似工程。

软硬不均地层盾构法施工技术措施

针对复杂的地质条件、技术难度较大、施工风险突出的工程特点,指出采用盾构法施工应当制定完善的施工方案,并对施工过程进行实时监测和动态管理,从而保证了掘进过程的安全平稳进行以及工具设备的经济有效使用。

软硬不均地层盾构施工泡沫剂使用分析

以南京地铁三号线秣周路站～明挖岔线段盾构区间施工为背景,当盾构处于软硬不均淤泥质地层中时,通过分析泡沫剂的比例、推进速度、刀盘扭矩、油缸总推力、土仓压力等重要参数的变化趋势,摸索总结出不同地质条件下与之相适应的泡沫剂使用变化规律,最大程度地保证盾构的正常推进。

城市地铁穿越岩溶区软硬不均地层加固技术

隧道及地下工程穿越裂隙、岩溶、断层等不良地质体时,应采取有效措施加固地层,钻孔灌注桩可对软硬变化较大地层进行地基加固,在岩溶勘察的基础上,轨道交通4号线穿越岩溶区软硬不均地层,采用素混凝土钻孔桩加固地层,加固范围为隧道外轮廓外1 m范围内,此范围内采用C30素混凝土实桩,跳桩施工,防止邻桩施工塌孔;严格控制混凝土的材料质量和坍落度,保证混凝土的强度,软硬不均段加固效果良好,满足了工程需要。

软硬不均地层地下连续墙成槽质量控制研究

地下连续墙是地铁车站的常用围护结构形式,软硬不均的特殊地层结构容易造成施工中塌孔或塌槽、槽壁垂直度低等现象,施工质量和进度难以保证。以南京福建路地铁站地下连续墙为例,针对成槽施工中关键环节进行探讨分析,包括成槽机械选择、土层成槽、岩层成槽、槽段检验等;为提高泥浆护壁性能,采用新型泥浆材料配浆并对泥浆分离设备和工艺进行改良;从成槽作业、泥浆护壁、减小附加荷载以及缩短已开挖槽壁暴露时间等不同角度提出成槽施工质量控制措施。

软硬不均地层对盾构刀盘受力计算方法与分析

盾构掘进软硬不均地层过程中刀盘承受偏载、应力集中等非均布荷载,引起刀盘局部损伤、刀具异常磨损等问题,特别是超大直径刀盘受力不均现象更加显著。针对上述问题,重点考虑软硬不均地层承载力容许值、面积比两个主要特征变量,提出了一种盾构掘进软硬不均地层的刀盘受力计算方法。依托某超大直径盾构隧道工程,利用该方法计算出软硬不均地层对刀盘作用力,结合数值仿真方法进一步得到刀盘整体应力与应变分布规律,进而提出了刀盘过载的刀盘总推力合理值。该计算方法不仅反映了软硬不均地层与刀盘刀具耦合作用特征,而且方便进一步计算刀盘整体应力与应变分布情况,确定刀盘推力,避免刀盘局部受力过大。

软硬不均复杂地层的盾构施工技术研究

本文结合依托工程的孤石和软硬不均等地质特点,对包括盾构机选型和刀具配置等盾构机主要技术参数进行较深入的探讨。同时,对掘进模式的优选、掘进参数、盾构机姿态的控制等方面的技术措施进行了研究,对盾构施工过程中存在的问题进行了分析,并提出了相应的对策,形成了一套较为成熟的施工技术方法。

软硬不均砾岩水工隧洞项目若干问题分析

第三系灵山组砾岩胶结程度较差,且软硬不均,该地层中修建水工隧洞难度颇大。保定市大水系湾子隧洞主洞全长4468m,在第三系地层中修建如此规模的隧洞在河北省尚属首例。煤矿悬臂式非全断面掘进机在该工程中的应用,为水工隧洞施工提供了新思路和成功范例。以此为例,说明在第三系砾岩等类似特殊地质条件下修建水工隧洞,在满足相关规范的基础上提高勘察精度、加强施工地质工作、引进或应用先进方法,以及解决由此带来的诸如相关定额和规范的修编等问题,是水利水电工程顺利进行的重要条件。

基于强度折减法的软硬不均地层隧道开挖方法转换时机研究

为确定隧道穿越软硬不均地层区段中隔壁台阶法向三台阶七步开挖法的工法转换时机,以某地下公路隧道为工程背景,考虑掌子面与软硬地层分界面不同相交位置关系,应用强度折减法对不同工况下隧道安全系数进行计算,获得掌子面与地层分界面相交位置改变时隧道安全系数的变化规律,通过数值计算,分析不同工况下隧道支护结构的变形及应力特征,进而确定隧道开挖及支护方法转换的合理时机。研究结果表明:1)当基岩覆盖拱顶厚度达4 m后,隧道安全系数增长速率减慢并很快进入稳定状态;2)基岩覆盖拱顶厚度达3 m后,支护结构变形及应力基本进入稳定状态;3)确定当基岩覆盖拱顶厚度为4 m时由中隔壁台阶法转换为三台阶法,并通过工程实践对此转换时机的可靠性进行了验证。

软硬不均地层盾构近接下穿施工掘进参数优化分析

盾构法修建城市地铁时,盾构掘进参数对于控制地表沉降、保证施工安全等具有重要影响。以深圳地铁7号线盾构隧道下穿既有2号线为工程背景,针对在软硬不均地层情况下盾构隧道下穿既有隧道及过街通道,运用ABAQUS建立三维计算模型,对盾构施工进行全过程模拟及掘进参数优化分析。研究结果表明:(1)土仓压力及注浆压力对过街通道沉降相对于地表影响较大,施工过程中应当注意对过街通道底部进行监测;(2)对于软硬不均地层盾构下穿既有隧道及过街通道采用0.30~0.40 MPa土仓压力以及采用0.25~0.30 MPa注浆压力施工较为合理。