大断面组合式顶管机掘进排渣离散元仿真

顶管法已在地下工程中广泛应用,但对新型超大断面组合式顶管机掘进排渣过程中土体的运动和力学响应仍缺乏研究。建立了世界最大断面组合式顶管机的等尺寸模型,利用离散元法模拟顶管机的掘进排渣过程,研究排渣速度对土体运动行为和力学响应的影响。模拟结果表明,最佳的掘进-排渣速度比约为0.6 cm/rev,土仓流动性受上下两个半截面底部两侧刀盘的影响,滞排时土压随掘进累积增大,存在地表隆起倾向;超排时土压小于静止土压力,上覆土体随掘进由局部破坏发展为整体破坏。

大断面矩形顶管在已运营建筑内接收关键技术——以上海市嘉亭荟城市生活广场一、二期地下通道工程为例

以上海市嘉定区嘉亭荟城市生活广场一期与二期地下车库之间的地下连通道工程为背景,针对高敏感环境且无工作井接收条件下大断面矩形顶管法在城市地下联络通道工程中的应用进行了探讨,特别是在已运营建筑内进行顶管接收的关键技术。包括使用土压平衡式矩形顶管机、构建门形框架结构以连接接收端原结构外墙和围护结构、采用特殊的高压旋喷桩工艺进行肥槽加固,以及实施“弃壳”法进行顶管接收,此外还探究了如何处理预制管节与现浇段的连接节点,以保证顶管隧道的强度和止水性。结果表明,在复杂的城市环境中,大断面矩形顶管法在不影响接收端建筑正常运营的情况下可实现顶管的顺利接收。

大断面矩形顶管近距离下穿河道开挖方案比选研究

大断面矩形顶管近距离下穿河道具有一定的风险性,需要在设计和施工中采用合适的方案来降低隧道开挖风险。依托陆翔路—祁连山路大断面矩形顶管地道工程,采用数值分析的方法分别对先顶进后抗浮工法和先抗浮后顶进工法进行分析,并基于施工流程、数值模拟结果等进行方案比选,确立了先顶进后抗浮工法的开挖方案。施工监测结果表明,贯通后一段时间内,顶管结构整体略有沉降,约2.5 mm,管节最大上浮量约30 mm。

大断面黄土隧道台阶法双层支护技术

依托郑西高铁高桥隧道小角度下穿既有南同蒲铁路施工实践,通过试验研究取得大断面黄土隧道台阶法双层支护体系的力学特性及施工技术关键,在砂质新黄土条件下成功解决埋深仅11 m的下穿运营铁路的超大断面(171m2)隧道施工,对类似工程的设计与施工具有重要参考价值。

大断面黄土隧道不同试验工法下的力学特性及变形特征研究

针对大断面黄土隧道的工法适用性问题,依托郑西客运专线陕西境内秦东、潼洛川和高桥等隧道,开展大断面黄土隧道中的CRD、双侧壁导坑、CD、留核心土台阶法及双层支护台阶法5种试验工法的试验,通过现场试验测试及数据分析,研究不同试验工法下的力学特性和变形特征。总结其变形特征为垂直位移显著,变形受封闭距离与支护刚度影响明显;分析对地表沉降的控制效果,受力特征分析显示型钢受压明显而锚杆受力较小;得到不同埋深下的围岩压力特征曲线;接触压力测试显示刚度大的双层支护较单层支护小。最后对不同试验工法的适用性进行综合评价。

双层大断面顶管法在上海轨道交通14号线静安寺站施工中的应用

针对上海轨道交通14号线静安寺站顶管工程的特点和难点,针对性地提出了复合管节设计、防水设计、抗震设计、管节耐久性施工、顶管装备研发、顶管近距离施工及环境影响控制等设计和施工关键技术,有效解决了14号线静安寺站顶管施工难题。

郑西客专高桥隧道下穿既有铁路设计与施工

郑西客专高桥隧道出口下穿既有南同蒲铁路段集成了特浅埋、大断面、新黄土、小角度下穿等技术难点,由于浅埋、新黄土隧道施工易发生较大变形甚至突然性塌方,为确保下穿段施工安全和既有线运营安全、同时保证隧道建设工期,通过技术经济比选,最终确定采用超前管棚+双层支护+台阶法方案。现场通过地表对既有线进行加固、洞内100 m长管棚超前支护和双层喷锚支护,以及仰拱快速封闭等技术手段,实现了采用台阶法安全、快速下穿通过既有铁路段的目的。文章介绍了方案比选情况和现场施工情况,对试验测试情况进行了总结分析,对大断面黄土隧道下穿既有铁路段采用双层支护台阶法的适用性进行了评价,并提出了其技术关键和相关注意事项,为类似工程提供了一种新的建设思路。

浅埋大断面铁路隧道穿越卵石土层施工优化研究

以新建铁路成都至兰州线(黄胜关)成川段红桥关隧道D2K253+935~D2K254+040段浅埋穿越卵石土层施工为背景,从隧道洞身所处的地质特性、浅埋偏压、周边环境等方面进行主要施工风险因素分析。在双侧壁导坑法开挖工法+拱部超前管棚支护的基本施工方案基础上,运用Midas-GTS有限元软件进行建模计算分析,隧道支护结构拱部沉降位移和靠山侧局部区域变形位移均较大;在基本施工方案基础上增设地表钢管桩,并在偏压严重地段增设抗滑桩等措施,以改善隧道赋存环境,保障隧道施工和支护结构的安全,降低隧道施工对周边基础设施正常使用的影响。

大断面矩形顶管上跨施工对既有地铁隧道变形影响研究

大断面矩形顶管上跨既有地铁隧道施工过程中,由于近距离开挖出土卸荷,导致既有地铁隧道产生上浮变形,危及地铁运营安全。本文以北京市通州区畅和西路(兆善大街—潞阳大街)综合管廊矩形顶管工程为背景,采用FLAC^(3D)有限差分软件建立了大断面矩形顶管上跨既有地铁隧道的三维数值模型,研究了双线矩形顶管上跨施工引起地铁隧道上浮的变形规律以及采用不同抗浮配重对既有地铁隧道的变形影响,并将模拟结果与现场监测数据进行对比,验证了数值模型的准确性。研究结果表明:双线顶管上跨施工引起地铁隧道的上浮变形大于单线顶管引起的上浮变形,且最大上浮变形均位于顶管隧道轴线处;施加与开挖损失土体近似重量的配重,可改变地铁隧道原有水平变形规律,导致先穿越的地铁隧道整体向始发井方向移动,后穿越的地铁隧道整体向接收井方向移动。随抗浮配重的增加,地铁隧道上浮位移减小,所受拉应力减小,且施加开挖损失土体重量50%的抗浮配重,可以将地铁上浮变形控制在1.4 mm以内;研究成果为该工程地铁隧道抗浮设计提供了参考依据。

复杂工程条件下浅埋矩形大断面顶管关键技术与应用研究

南京地铁3号线新庄站3号出入口通道采用大断面矩形顶管施工技术,在复杂地质及环境条件下施工难度大。顶管施工区段主要处于淤泥质黏土、粉土及冲积-洪积粉细砂地层,地下水丰富且承压水头高,在掘进中易产生排土不畅或造成砂层固结以及顶管进出洞施工风险较高等问题,对周边建(构)筑物及管线保护要求高,交通疏解难度大且管线迁改工期长。通过周密的现场调查研究,在顶管机选型、顶进参数与姿态控制、渣土改良、环境监测等方面采取一系列科学有效的关键技术措施,逐一攻克各个工程技术难点,确保工程的如期贯通。

城市CBD建筑群处大型地下铁路客运车站深基坑施工技术

以广深港客运专线福田地下车站(建设中)基坑施工为例,重点介绍城市CBD区大型地下车站超深、超厚地下连续墙的设备选型及施工技术特点、方法,大跨度、大截面型钢劲性钢筋混凝土结构柱的关键施工技术以及施工监控所采用的仿真检测和动态监控技术。有效地控制了施工过程中可能引起的周边高层建筑群稳定性畸变,保障了城市CBD区超宽、超深特大型地下空间工程实施的安全需求。

自由断面管幕法在饱和软土地区桂桥路站地铁工程的应用

为解决建筑空间拥挤、交通道路堵塞等一系列城市发展问题,开展地下空间开发和利用相关研究,并提出自由断面管幕法。饱和软土地区土层含水量大、压缩性高、自稳能力弱,目前在这些地区采用自由断面管幕法施工的工程案例较少。为此,依托上海市轨道交通14号线桂桥路站工程,针对饱和软土地区土层特性,开展带油脂的外锁扣管幕顶管顶进技术、软土地层土体水平加固技术和管幕内土体分层开挖技术等关键技术研究。研究表明,通过上述关键技术,可以确保管幕锁扣密封止水和有效连接,提高开挖土体的强度,减小施工对周围环境的影响。

浅埋大断面矩形顶管掘进面稳定性及支护压力分析

以苏州市轨道交通5号线某车站附属地下工程为背景,对矩形顶管掘进面稳定性问题进行研究.建立梯形楔形体修正模型,基于极限平衡理论,推导出有效支护压力表达式.通过最优化方法得到破坏模式及其对应的极限支护压力,并进行参数分析.结果表明:支护压力随土体强度参数增大而减小,随隧道几何参数增大而增大;与传统筒仓模型相比较,发现优化模型计算得出的极限支护压力值更大,且更有利于规避施工风险;工程实际支护压力(71.00~90.00 kPa)大于模型计算结果(51.36 kPa),说明仓内支护压力合适,由此推测,依托工程发生的地表塌陷或较大沉降是施工故障或不利地层条件引起的支护力不足造成的.

桃树坪隧道穿越富水粉细砂地层塌方处治施工技术

兰渝铁路桃树坪隧道为Ⅰ级铁路双线隧道,穿越上第三系富水粉细砂地层,由于粉细砂层成岩作用差,遇水呈流塑状自稳性变差,隧道施工困难,极易发生塌方,塌方处治难度极大,安全风险极高。为解决富水粉细砂层隧道塌方后砂层松散、流动性强、无自稳、塌方处治困难等一系列问题,确保安全快速通过塌方段,以桃树坪隧道3#斜井正洞塌方处治为工程实例,就如何采用"真空降水+双层大管棚+小管棚+双侧壁法"有效处治富水粉细砂层隧道塌方进行详细论述与总结,成功案例可为类似工程施工提供一定的技术参考和经验借鉴。

双舱大断面顶管在城市综合管廊中的应用

基于南京扬子江大道综合管廊工程,采用数值模拟方法,研究在软土地层中双舱顶管下穿已有大直径给水管期间对给水管的影响,对比加固和不加固条件下给水管的变形规律,并对比不同顶力下土体的位移变化情况。研究表明,地层加固可有效减少顶管顶进过程中既有给水管的变形;顶推力的变化对顶管施工所引起的地层变形影响较大。结合有限元分析结果对顶管施工过程中的变形控制措施进行提炼和总结,并在实际工程中验证,为类似工程提供参考。

西宁隧道下穿高速公路及老城区施工关键技术

兰新高铁西宁隧道断面大,进口段埋深浅,下穿既有高速公路和老城区。围岩主要为湿陷性黄土、圆砾土,地下水丰富,地质复杂,为一级风险管理隧道。施工中采用超长大管幕超前支护,双侧壁导坑法掘进,困难地段采用高压旋喷桩改良地层,不断调整施工方法,效果显著,最终得以顺利完成。文章对该隧道的重难点段落施工关键技术进行了介绍,供今后类似工程借鉴。

大断面矩形顶管穿越粉土黏土互层土体扰动试验研究

城市地下空间的综合利用使得顶管技术朝着异形大断面方向发展,如何有效控制异形断面顶管施工引起土体扰动的问题已成为当前顶管施工技术重要课题。本文依托实际工程,综合探讨了大断面、高水位矩形顶管在粉土、黏土互层地质条件顶进过程中引起的一系列土体位移与孔隙水压力的变化,并依据得到的变化规律,分析得到大断面矩形顶管施工引起土体扰动划分准则,揭示施工过程中土体的一般扰动规律,为类似工程提供参考与借鉴。

黄土地区城市浅埋暗挖大断面隧道开挖支护施工技术研究

在黄土地区修建城市地铁浅埋大断面隧道,选择一套安全可靠的施工方案及高效合理的施工方法十分重要.本文以西安地铁临潼线一期PPP项目为例,针对暗挖隧道大断面施工中存在的超长管棚施工精度低、工序转换多、隧道成洞效率低等问题,分析了工程施工的重难点,结合现场施工效果,提出了双侧壁导坑法隧道施工中长管棚高精度打设技术,而且通过对比暗挖隧道出土方式,发现上下导洞同时出土能极大地提高隧道成洞效率,为以后类似工程提供参考.