粉细砂地层双线盾构施工实测地表沉降规律分析与预测

依托南通地铁二号线某区间盾构隧道施工,针对盾构穿越典型粉细砂地层条件,对双线盾构隧道施工引起的地表沉降开展现场测试和规律分析,对经典Peck公式在南通地区粉细砂地层中双线盾构施工的适用性进行探讨,并研究先行线和后行线土体损失率和地表沉降槽宽度系数的取值及影响因素。研究结果表明,在粉细砂地层中,后行线隧道施工对地层的二次扰动效应会引起先行线轴线上方地表沉降的显著增加,且二次扰动效应明显强于其他软土地层,但弱于砂土地层;相较于淤泥质土地层,在粉细砂地层中盾构停机对地表沉降的影响更为显著;先行线和后行线施工引起土体损失率比值η_(1)/η_(2)在1~5倍范围内,平均值为2.3,先行线和后行线地表沉降槽宽度系数比值K_(1)/K_(2)在1~2倍范围内,平均值为1.4;砂土、粉细砂和粉土地层中土体损失率比值η_(1)/η_(2)均大于1,η_(1)/η_(2)和K_(1)/K_(2)与隧道覆土深度比(H/D)相关性较弱。

超细水泥-水玻璃双液浆性能及注浆止水效果试验研究

北京地铁14号线高家园站的站厅层和站台层采用暗挖通道连接,地层为富水粉细砂层。为解决暗挖通道采用普通水泥-水玻璃双液浆注浆止水效果差且地表隆起较大的问题,提出采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆止水的方案。首先对浆液流动性、凝结时间和固结体强度进行测试,根据测试结果确定了超细水泥-水玻璃双液浆的配合比:A液为超细水泥净浆,水灰比为1.0;B液为水玻璃溶液,波美度为20°Bé;缓凝剂为磷酸氢二钠,掺量为2.5%。A液约占总注浆量的80%,B液与缓凝剂各占约10%。采用颗粒流数值模拟方法,研究了超细水泥浆液中颗粒在地层中的运移距离与注浆压力的关系。结合浆液性能测试和数值模拟结果,提出了注浆压力0.5 MPa,注浆孔直径5 cm,间距50 cm,梅花形布置的注浆方案。经在暗挖通道现场注浆试验,采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆止水效果良好。

大断面干燥粉细砂地层浅埋地段变形控制及施工技术研究

文章详细阐述了双线高铁大断面隧道在干燥粉细砂地层中采用超前水平旋喷桩超前支护、三台阶临时仰拱+竖撑、直径89 mm大锁脚钢管、径向注浆及初支内侧增加套拱等施工技术的施工方案,攻克了双线高铁大断面隧道干燥粉细砂层这一地层难题,形成了一套适用于该地层的施工技术,旨在为安全、快速、标准化建设该地质类型隧道提供有力的技术支撑,进一步提升铁路隧道工程建造水平,为社会创造更好的社会效益和经济效益。

粉质黏土替代膨润土改性泥浆配比试验

为解决土压平衡盾构及车站基坑开挖过程中产生大量废弃粉质黏土的现状,提出一种利用废弃粉质黏土调制泥浆改良盾构渣土的新方案。以沈阳地区粉质黏土为研究对象,通过添加不同的外加剂对粉质黏土泥浆进行改性,研究泥浆土水比、外加剂种类及掺量变化对改性泥浆的漏斗黏度、酸碱度、滤失量和胶体率的影响。通过扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)研究了粉质黏土泥浆的微观改性机理。结果表明:纯粉质黏土泥浆自身稳定性差、泌水量大,无法有效改良渣土;碳酸钠和焦磷酸钠对粉质黏土泥浆的改性效果较好,合理掺入量为1%~3%;改性后的粉质黏土泥浆可有效改良砾砂地层渣土的塑流性,合理粉质黏土泥浆土水比为9∶11、焦磷酸钠掺量为3%,注入比为24%~28%。研究结果验证了粉质黏土泥浆用作盾构渣土改良剂的可行性,为废弃粉质黏土再利用提供了新思路。

纵向坡度对粉砂地层盾构隧道施工管片上浮的影响

V形超大直径盾构隧道在越江隧道中较为常见,有必要针对隧道施工过程中纵向坡度对管片上浮的影响展开研究。依托佛山市季华路西延线工程,建立粉砂地层考虑浆液时变特性的盾构隧道掘进数值分析模型,研究隧道纵向坡度对管片上浮的影响,通过改变推进系统荷载分布施加偏转力矩,分析不同坡度及覆土厚度下偏转力矩与管片上浮的关系。结果表明:1)管片上浮量随掘进环数增加而增加,后面变形趋于平缓。2)在浅覆土条件下,隧道下坡段掘进时管片上浮量最大,水平段次之,上坡段最小;在较深覆土条件下,坡度对管片上浮的影响不大。3)在不同坡度下,正偏转力矩均对管片上浮起抑制作用,且在较深覆土条件下抑制效果较好。

粉细砂地层PBA工法地铁车站管幕法超前支护施工技术

针对在粉细砂地层中,矿山法施工极易引起坍塌,而传统的超前小导管、深孔注浆、管棚等超前预支护措施,在粉细砂地层中难以达到地层加固效果的问题,结合北京地铁12号线蓟门桥站T型换乘节点进行研究,根据施工风险分析,采用管幕法超前支护方式,优化施工工艺,设计施工参数,明确施工控制要点,并经监控量测结果反馈,表明采用管幕法超前预支护,满足施工风险控制要求,同时为后续工程在粉细砂地层中管幕法超前预支护施工提供一定的参考借鉴。

新型注浆材料加固基坑粉细砂力学性质及影响因素分析

城市地下工程施工中,富水基坑边坡粉细砂地层稳定性较差,易出现涌水、涌砂等地质灾害。为研究富水基坑边坡粉细砂地层加固防渗技术,室内利用聚氨酯(PU)和粉煤灰材料制备了新型PU/粉煤灰注浆材料,并对新型注浆材料注浆加固的粉细砂结石体展开了力学试验和细观特征观察。试验结果表明:(1)养护龄期越长,结石体的抗压强度则越大。当粉煤灰掺量为10%、养护龄期为12 h时,结石体的抗压强度最大,达到6.89 MPa;(2)浸水后注浆结石体的抗压强度明显变低,试件的抗压强度与浸水时间之间成负指数关系。当浸水时间为9 d时,粉煤灰掺量为10%的注浆结石体抗压强度最大,此时其抗压强度为3.55 MPa;(3)含水率越高,则注浆结石体的内部结构越松散;而当水解时间达到9 d后,注浆结石体内部产生了大量的裂隙,结石体内部结构破坏严重,因此结石体的力学性质变差。

北京地铁10号线二期某区间粉细砂地层帷幕注浆效果评价研究

通过北京地铁10号线二期粉细砂地层帷幕注浆工程介绍帷幕注浆效果评价方法的应用,采用注浆资料分析法、注浆量分布特征法、浆液充填率反算法等常规方法进行注浆效果评价,并采用三维成像软件将浆液的注入情况进行直观表示,采用监测数据分析法和开挖验证法等注浆后评价法对上述3种方法进行验证性分析,从而综合评价注浆效果。

北京地铁粉细砂层PBA车站沉降规律研究

PBA工法工序转换复杂,易引起地表沉降,不同地层条件下的沉降规律难以掌握。尤其在含水粉细砂地层等不良地质条件下的地表沉降难以控制,对周边环境造成一定安全隐患。为研究粉细砂地层PBA车站沉降规律,通过调研北京地铁粉细砂地层PBA车站分布情况,基于监控量测数据分析不同降水条件下PBA车站地表沉降规律,并依据有限元方法进行计算验证,研究表明:1)大于相应地表沉降值的发生概率与地表最大沉降值的关系符合正态分布,有效降水和未有效降水车站地表最大沉降值分别为-85.31^-93.29 mm、-126.16^-131.35 mm,由数据拟合得出地表最大沉降值超过-60 mm的概率分别为53.30%、74.96%;2)沉降变形主要发生在导洞施工及扣拱施工阶段(约占90%),上导洞施工、下导洞施工、梁柱体系施工、扣拱施工阶段沉降比例约为4∶3∶1∶2;3)沉降槽与Peck曲线趋近一致,沉降槽宽度系数在9.82~15.51 m,有效降水车站的沉降槽宽度系数比未有效降水车站的大3~5 m;4)地层损失率普遍在0.56%~0.70%,沉降槽宽度参数受降水效果影响显著,普遍在0.51~0.89。研究结论可用于初步判断粉细砂层PBA车站的地表最大沉降。

沪通长江大桥天生港专用航道桥粉砂地层超长钻孔桩施工技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m的三跨连续刚性梁柔性拱桥,该桥4号主墩位于长江深厚粉砂层河床区,采用36根2.5m钻孔桩基础,桩长115m,钻孔深度为121.5m。针对4号主墩基础地层层序复杂、相变剧烈、厚度较大的特点,4号主墩钻孔桩采用钻孔平台方案施工,并采用大功率气举反循环钻机配合优质PHP泥浆进行钻孔,钢筋笼采用长线法制作,钻孔桩成孔后,采用气举反循环工艺进行第1次清孔,清孔后分节下放钢筋笼,进行第2次清孔,清孔合格后,采用导管法进行桩基水下混凝土灌注施工。4号主墩钻孔桩施工后,根据超声波检测及孔深数据测量,其桩孔孔径、孔斜及二清沉渣厚度均达到工程专项质量检验评定的标准,桩身均达到Ⅰ类桩的标准。

粉砂地层大断面盾构始发端头加固技术

杭州地铁1号线三期工程下沙风井盾构始发区域,采用了地面三轴水泥搅拌桩为主、高压旋喷桩为辅的加固方案,外包一层TRD+MJS止水帷幕。加固范围为纵向长19. 85 m,宽21. 3 m,纵向与横向各外搭接1 m。工程实践表明,采用该加固技术能够确保端头土体的稳定和止水效果。

富水粉细砂地层下穿既有铁路顶管隧道设计与施工

在富水粉细砂层中进行下穿既有铁路的顶管施工,由于施工降水会引起铁路路基的沉降,须采用安全快速、经济合理的工程措施和工法。本文以包头市一雨污水管下穿京包、集包铁路工程为例,详细介绍了所采用的"帷幕止水竖井+超长水平旋喷桩预加固+顶管工艺施工"方案。该方案实现了"零排水、微沉降",保证了施工安全,可为类似工程提供借鉴。

砂含量对低液限粉质黏土力学性能影响分析

针对低液限粉质黏土由于砂含量变化带来的不同工程问题,通过进行不同含砂率的三轴试验,分析不同围压条件下含水率和含砂率对低液限粉质黏土-砂应力应变关系、强度特性和破坏特性的影响.结果表明:当土样含砂率在50%以下,对土样强度影响的主要因素是粉质黏土;当含砂率达到70%以上时,土体抵抗变形的主体为砂;低液限粉质黏土-砂的初始弹性模量随着含砂率的增大而增大,且对于同一含砂率土样,围压越高,初始弹性模量越大;随着土样孔隙比的增大,土样的最大主应力差值由先急剧减小后缓慢增大变为先缓慢减小后急剧增大的变化规律.

砂卵石与粉质黏土地层PBA法地铁车站地表沉降对比研究

以北京地铁16号线甘家口站和8号线三期六营门站为工程依托,使用ABAQUS有限元软件对这两种地质情况下应用PBA工法修建地铁车站进行数值计算,同时对现场监测数据进行分析。以两种数值模拟计算结果为基础,对两种地层条件下车站的监测数据(最大沉降值、沉降速率、不同施工阶段沉降占比)进行对比。结论如下:在其他条件相同情况下,砂卵石地层中修建地铁车站引起地表沉降值小于粉质黏土地层;不同地层中各阶段沉降占比无较大差异;粉质黏土地层中不同施工阶段沉降速率均大于相同阶段的砂卵石地层。

土压盾构在富水粉砂地层中浓泥渣土改良技术研究

为解决土压盾构在富水粉砂地层掘进过程中存在的刀盘转矩过大、开挖面稳定难以控制及排土困难等问题,提高该地层盾构施工的安全性及稳定性,以无锡地铁3号线富水粉砂地层盾构区间为依托,提出土压盾构浓泥渣土改良技术,并开展土压盾构浓泥渣土改良现场试验,研究掘进过程中开挖面前地层中孔隙水压力、盾构掘进参数及地层沉降的变化规律。结果表明:1)向开挖面注入4 m3/环泥浆后,能够将渣土的坍落度由原来的7. 5 cm提高至14. 5 cm,降低盾构闭舱和喷涌风险,且能减小土压、推力及转矩的变化波动; 2)浓泥浆在开挖面形成泥膜效应,可以有效降低掘进过程引起的孔隙水压力,最大可减小20 kPa。掘进完成地层稳定后,与未添加浓泥渣土改良掘进的地层相比,地表沉降值减小26. 7%。

真空轻型井点降水在深埋隧道未成岩富水粉细砂层施工中的应用

真空轻型井点降水在基坑和浅埋隧道施工中应用较多,但很少在深埋隧道中应用,对其降水效果也难以判断。依托兰渝铁路桃树坪隧道洞内降水工程,通过降水管如何设计与施工对真空轻型井点在洞内降水进行了研究。实践证明轻型井点降水在深埋隧道能够达到无水施工的效果,保证了隧道开挖过程中的砂层自稳,并对后续施工提出了改进建议。对类似工程具有参考意义。

厚粉土质砂层灌浆对高围堰变形及防渗墙应力的影响

结合松塔水电站上游围堰,针对复杂深厚覆盖层基础上高土石围堰大变形和防渗墙高应力问题及其改善措施进行分析研究。采用非线性有限元方法,研究分析了粉土质砂层及其灌浆措施对围堰大变形和防渗墙高应力的影响,并对不同灌浆范围进行了计算分析。计算结果表明,覆盖层中厚粉土质砂层对围堰变形及防渗墙应力影响很大,通过局部灌浆可以很好地解决防渗墙高应力的问题;但对于围堰的大变形问题,必须大范围灌浆才能起到明显作用。上述所得结论可以为同类工程的设计施工提供参考。

蒙华铁路万荣隧道粉细砂地层施工关键技术

针对蒙华铁路万荣隧道在穿越粉细砂地层施工过程中遇到的掌子面溜坍、超前水平旋喷桩间不咬合易漏砂、初期支护钢架直接立于松散砂层上导致沉降变形大等影响工程质量、威胁施工安全的主要问题,采用阶梯法开挖支护施工技术,周边旋喷桩帷幕超前支护;在格栅钢架拱脚增设钢垫板以扩大拱脚受力面积,增加钢架的稳定,减小因拱脚砂层松动引起较大的沉降变形;利用长仰拱栈桥施工仰拱,使仰拱结构封闭成环距掌子面距离不大于20 m,二次衬砌距掌子面距离不大于50 m;采用高压水喷雾器提高空气湿度,防止粉细砂层水分散失,降低其自然稳定性;并通过初期支护背后回填注浆补强等技术措施,有效防止溜坍,将沉降变形控制在5 cm以内。现场施工结果表明,上述施工技术措施有效地保证了万荣隧道穿越粉细砂地层的施工质量和施工安全。

富水未成岩粉细砂层隧道降水技术研讨

富水未成岩粉细砂地层是极软岩地层中非常特殊的地层,因成岩不均匀,水动力环境复杂,地层力学特性差异性大,复杂多变,岩层整体缺乏自稳性,遇水易发生溜塌、滑移、涌水涌砂、基底软化承载力下降等问题,严重阻碍施工进度,危及施工安全。为解决该地层施工难题,以便安全、快速的施工,文章以兰渝铁路桃树坪隧道出口现场施工中采用的垂直深井降水+超前真空深孔降水+轻型井点降水的3级降水方法为例,总结在该地层条件下降水的设备、工艺、工法和技术参数,基本解决了富水未成岩粉细砂地层施工降水难题,可为类似地层条件下隧道洞内降水作业提供技术参考和经验借鉴。

超细水泥-水玻璃浆液在富水粉细砂地层暗挖隧道中的注浆止水效果研究

针对富水粉细砂地层中暗挖隧道采用普通水泥-水玻璃浆液注浆止水效果差且导致上方道路隆起变形超标的问题,提出了超细水泥-水玻璃浆液注浆方案。采用可根据设定的注浆压力调整注浆量的注浆设备实现注浆流量和压力的可调可控,确定了浆液配合比、注浆参数、注浆孔布置等,并将该方案用于北京地铁14号线一联络通道工程。注浆加固后开挖揭露的掌子面特征表明,超细水泥-水玻璃浆液注浆取得了良好的止水效果,可为浅埋富水致密粉细砂地层暗挖隧道工程提供参考。