TBM豆砾石回填灌浆层性能与密实度对支护效果的影响

双护盾TBM采用预制管片、回填豆砾石和灌浆的方式进行支护施工,豆砾石回填灌浆层的性能和密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标。以西北某双护盾TBM施工的引水隧洞为工程依托,基于室内试验研究了不同部位豆砾石回填灌浆层的力学性能,并通过数值模拟分析了豆砾石回填灌浆层性能与密实度对支护效果的影响。结果表明:受灌浆密实度不均匀的影响,豆砾石灌浆体的弹性模量和单轴抗压强度存在较大差异;在衬砌与豆砾石不存在脱空状态的条件下,豆砾石回填灌浆层参数取值不同对衬砌受力分布规律影响不大,但衬砌各个部位的应力有所变化;衬砌与豆砾石脱空部位受力状态与不脱空时存在显著差异,在脱空部位管片出现了较为明显的受力情况,部分区域应力超过衬砌混凝土的抗拉强度设计值,衬砌混凝土可能出现裂缝。在隧洞施工中应重点关注衬砌与豆砾石之间结合是否紧密,加强豆砾石回填、灌浆的质量监督。

TBM隧道管片-豆砾石组合支护特性研究

在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。

TBM隧道豆砾石-地层抗力系数计算方法研究

豆砾石回填与灌浆技术在护盾式TBM施工的隧道中获得了广泛应用,但是豆砾石填充层对地层抗力系数以及管片结构受力的影响有还有待研究。本文利用厚壁圆筒弹性应变理论和温克勒假设,首先建立轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式并对影响该公式的因素进行了分析。在此基础上,考虑了豆砾石填充层的非均匀分布,建立了非轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式。研究表明:(1)是否考虑豆砾石填充层的存在以及豆砾石填充层是否均匀分布对地层抗力系数具有重要影响;(2)不同岩性条件下,豆砾石填充层弹性模量均存在一临界值使豆砾石-地层抗力系数的性质发生突变;(3)豆砾石填充层厚度的增加则具有强化豆砾石-地层抗力系数性质的作用。

全断面掘进机(TBM)施工中豆砾石回填灌浆技术

针对全断面掘进机(TBM)施工过程中豆砾石回填灌浆存在的问题,结合传统工艺,提出了用充气软管进行分段施工的方法。文中详细介绍了该工艺的技术细节及具体措施。实践证明:该工艺具有便于施工、回填灌浆效果好、造价低等特点,且已成功应用,可保证长距离引水隧洞工程的安全运行。

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。

TBM豆砾石回填灌浆密实度对支护效果的影响研究

双护盾TBM(tunnel boring machine)采用预制管片、回填豆砾石和灌浆的方式进行施工,使管片、回填层与围岩形成整体的支护结构。豆砾石回填灌浆的密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标,但实际工程中回填灌浆的密实度往往较低。为了研究不同回填密实度对围岩变形、屈服状态及衬砌受力等的影响,基于多雄拉隧洞掘进的数值仿真,提出一种随机单元模型,用于模拟不同的回填灌浆密实度,对豆砾石回填灌浆的密实度与围岩、管片支护结构的力学状态的关系进行分析,并根据对围岩变形的影响将回填灌浆密实度划分为A^E 5个等级,同时给出相应的回填灌浆密实度建议。此外,对顶部和侧部局部不密实对支护效果造成的影响进行模拟和分析。通过分析可知:回填灌浆密实度过低,会导致管片应力分布不均匀且产生较大拉应力,也会产生较大的围岩变形和屈服区分布;对于Ⅲ类围岩及以上围岩,建议回填密实度在70%以上,对于比Ⅲ类围岩质量差的围岩,建议回填密实度在80%以上。另外,通过计算可知顶部回填不密实的风险大于侧部,且当回填不密实比例为1/6时应力分布最不均匀。研究成果可为类似工程提供密实度评价及为补灌处理提供借鉴。

引黄工程北干线1号洞出口豆砾石回填灌浆施工

结合工程实例,介绍了豆砾石回填材料、回填设备及其回填步骤,为了取得豆砾石回填灌浆的有关参数,在长2 300 m洞段作为灌浆试验段进行了灌浆试验,并分别对两次试验方案进行了分析,最终取得了合适的灌浆参数,可供类似工程参考。

某工程对TBM豆砾石回填灌浆检验标准的探索

豆砾石回填灌浆技术作为TBM施工的主要施工环节之一,目前我国还没有相关规范参考,相关施工工艺尚在探索中。本文结合某工程TBM豆砾石回填灌浆质量检验情况,提出了适合该工程的检验标准,可供类似工程参考。

输水隧洞TBM豆砾石回填灌浆施工工艺探讨

豆砾石回填及灌浆技术是全断面掘进施工(TBM)中最重要的一环,决定了隧洞成型质量,是TBM施工项目成败的关键工艺。文章以引绰济辽工程输水隧洞施工项目为例,通过室内外回填灌浆工艺试验,结合引绰济辽工程实际,对豆砾石回填与灌浆施工工艺进行了研究和改进,对于类似水工隧洞TBM豆砾石回填及灌浆施工项目具有一定的指导和借鉴意义。

隧洞工程全段面掘进机施工的豆砾石回填灌浆及质量控制

豆砾石回填灌浆在隧洞洞室施工中是隧洞结构的重要组成部分;豆砾石的及时回填和灌浆,对洞室及管片的稳定和安全起着重要的作用。文中简要介绍了隧洞在正常掘进中豆砾石的回填、回填灌浆施工及质量控制。

管片壁后填充材料与管片姿态对比研究

以神华神东补连塔煤矿二号辅运平硐工程为基础，在混凝土管片壁后分别填充混凝土、豆粒石、单液浆、双液浆等四种材料后，对管片的沉降和扭转进行了对比研究。结果表明填充材料为混凝土时管片的姿态控制最佳。

双护盾TBM隧道豆砾石注浆层防水性能研究

管片支护结构以结构自防水为主,外防水为辅。豆砾石注浆层作为结构外防水体系的一部分,在防止地下水流入方面具有一定的积极作用。一直以来,限于施工工艺,豆砾石注浆层的防水作用往往被忽略。对此,研究对豆砾石注浆层进行了抗渗试验,通过试验确定了豆砾石注浆层的防水等级及豆砾石填充体积对其防水能力的影响,相应研究成果可以为双护盾TBM隧道防水设计提供借鉴。

双护盾TBM管片豆砾石回填灌浆问题分析及针对措施

结合厄瓜多尔科卡辛克雷水电站输水隧洞管片豆砾石回填灌浆存在的问题,如灌浆区间开放灌浆压力无或很小、豆砾石质量好坏对灌浆质量的影响、隧洞掘进及管片安装质量对灌浆质量的影响、浆液自泳特性对控制灌浆质量的影响等。采取针对措施,灌浆效果非常明显,厄瓜多尔科卡辛克雷水电站输水隧洞灌浆压水试验全部合格,合格率达100%。

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。