富水砂层小净距盾构隧道端头井加固技术数值模拟分析

盾构始发接收在隧道掘进过程中是十分关键的环节,因此,针对富水粉砂土层中三线小净距隧道盾构掘进中始发接收端头井处的加固措施展开了数值模拟研究。其结果表明:小净距隧道施工时地下水的存在会增大地表沉降量,而采用水泥系和冻结法联合加固,则能够同时减小地表沉降量以及沉降分布范围;此外,端头井的重复施工会影响地下水的流场分布,进而降低地层承载力;冻结法加固可有效保持地下水位,减小渗流和地表沉降。

冻结加固技术在类矩形盾构洞门中的应用研究

文章以某轨道交通线郑州东站冷冻加固类矩形盾构进、出洞土体为背景,介绍了冷冻法在进、出洞施工中的应用,包括方案设计、难点布置,冻结施工部署、工艺技术及解除冻结相关要求。该技术解决了类矩形盾构短距离同时始发和接收、近距离运营线路施工及洞门土体水平加固的难题,为类似工程提供了参考和借鉴。

人工土层冻结法加固在盾构出洞施工中的应用

软土地区盾构出洞施工中洞口土体易失稳、渗水,上海明珠线二期工程浦东大道站至张扬路站区间,隧道在盾构出洞施工中,为确保地面建筑及地下管线的安全及正常使用,首次采用了人工土层冻结加固,取得了良好的效果;本文介绍了该工程出洞口土体加固的方案选择、关键技术处理及实际取得的效果,并探讨了人工土层冻结加固在含水松软土层的地下工程中的应用前景。

冻结辅助工法在泥水平衡盾构进洞施工中的应用

以上海延安东路隧道盾构进洞工程为背景，系统介绍了我国首次利用大型泥水平衡盾构穿越冰冻区的冻结设计、施工、检测以及盾构相关参数的控制等技术，并提出控制地层冻结影响周围环境的技术措施。同时，现场实测所得温度、应力、位移场的分布与变化规律，对于今后冻结工程具有重要的指导意义。

琼州海峡隧道盾构对接冻土帷幕受力状态力学分析

采用三维有限元的方法对冻结法在盾构对接施工地层加固中所形成的冻土帷幕的应力状态和变形进行分析与安全评价,分别探讨单排管与双排管2种不同冻结方案的情况。对于盾构对接施工中刀盘拆除情况进行了模拟,分别选取圆周方向上一次性拆除不同长度的刀盘,研究其对冻土帷幕应力强度、径向变形和主应力的影响。研究结果表明,利用冻结法加固盾构对接是可行的;双排管冻结方案相比单排管冻结方案,安全性上有很大提高;圆周方向一次性拆除刀盘的长度对冻土帷幕的各个指标影响较大。利用计算结果,可为盾构对接施工时冻结法地层加固提供参考依据。

软弱富水地层盾构到达端头加固技术

为克服盾构接收端软弱富水地层传统处理技术的不足,保证盾构在软弱富水地层中高效、安全接收,在盾构接收井的洞门前端采用抗压强度为0.1~0.5 MPa的固化灰浆建造防渗墙,与接收井井壁构成封闭的前室,将室内、外地下水隔断;在前室内设置真空降水井,采用水循环真空泵抽排井内空气,保证降水井内持续真空,将室内软弱富水地层中水分快速排出,使土层固结自稳;在前室内接收井洞门附近采用抗压强度为2.0~4.0 MPa的旋喷桩加固,以减小结构薄弱部位土压力;防渗墙及旋喷桩采用低强度材料建造,有利于刀具磨损严重的盾构机切碎通过。湛江跨海隧道盾构接收端采用该技术进行加固,保证了已掘进2 750 m隧道、刀具磨损严重的盾构顺利、安全进入接收井,完成接收。该技术可供同类工程参考。

谈冻结法在盾构进洞中的应用

结合类似工程经验,探讨了冻结法在盾构隧洞端头加固施工中的应用,详细介绍了冻结法的施工方法,对计算结果及效果进行了分析,经实践证明该方法效果显著,确保了施工质量。

湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究

湖相沉积软土在昆明地区分布广泛,工程性质极其特殊,在该场地中盾构施工风险性极高,易引发端头失稳,涌水涌砂灾害,探究软土场地盾构端头施工关键控制措施成为亟待解决的问题。采用经验分析法并引入正交试验对端头加固工艺及加固范围进行分析,得出适用性最优工艺与最优加固范围计算模型,给出各工艺应用建议、端头稳定敏感性排序及加固范围理论解。针对现有洞门密封止水系统涌水涌砂风险较大的问题,提出了一种由三道密封构件与两道主动措施组成的新型永久密封止水系统。将所得结论与创新型止水系统应用于昆明轨道交通5号线会宝区间端头,采用MidasGts与对数螺旋滑动计算模型对端头土体进行数值模拟与稳定性计算,所得位移云图及安全系数与实际施工情况相吻合,由此实现端头加固范围理论解与工程解的统一。从施工现场来看,新型止水系统应用效果非常理想,有效保证了盾构进出洞安全,可为相似盾构工程设计与施工提供借鉴。

冻结法在盾构接收端头土体加固中的应用

研究目的:地铁盾构法施工过程中,端头区是盾构机始发、到达事故多发地带,其加固关系到盾构的始发与到达的安全问题。针对松散不稳定的冲积层和裂隙发育的含水岩层以及淤泥、松软泥岩以及饱和含水和水头特别高的地层。如何合理运用好冻结法施工方法和必要的加固监测,是保证盾构法隧道顺利施工的重要环节。研究结论:对于含水量大于10%的松散、不稳定地层,均可采用冻结加固;采用冻结法加固,以温度控制强度是施工成败的关键;冻结法端头土体加固与一般地基加固的不同之处是有冻结温度要求,只有保证冻结温度,才能保证端头土体强度,涌沙涌水风险才能得到有效控制;盾构机穿越端头土体时,为避免发生事故,需采取慢速,小推力,慢切削和防刀盘被冻死等措施。

盾构隧道端头垂直杯型冻结壁温度场数值分析

本文对盾构隧道端头垂直杯型冻结壁加固结构作了简单介绍,对该垂直杯型冻结壁的温度场进行了数值分析,主要得出:该垂直杯型冻结壁适合作为软土地区富含水砂层端头的地层加固方式,可有效解决该地区常规加固方式加固效果不佳的问题;数值模拟结果表明:当冻结30 d后,冻土帷幕平均厚度大于1.6 m,该工法可行;随着导热系数不断增大,数值模型到达相变的时间缩短,相变时间也相应缩短;在相同冻结时间内,容积热容越大土体温度越高,降温速度越慢;随着原始地温的升高,土体降温所需要的冷量增大,降温时间增长。所得结果可为今后类似工程设计提供技术参考依据。

双圆盾构隧道杯型冻结壁温度场数值优化分析

为得到双圆盾构隧道始发端头应用水平杯型冻结法进行加固时的温度场变化规律,该文结合上海市轨道交通6号线某双圆盾构隧道区间工程,通过使用有限元数值模拟软件建立数值模型,分析初始模型设计102根冻结管时双圆盾构隧道端头杯型冻结壁温度场的发展规律,并提出2种优化方案:方案1为内圈、中圈、外圈冻结管根数分别减少2、4、6根;方案2为内圈、中圈、外圈冻结管根数分别减少4、6、10根,分析对比初始模型以及2个优化方案的冻结效果。结果表明,在冻结开始后,冻土帷幕围绕各冻结管呈圆柱形逐渐向外延伸,距离冻结管越近,冻结效果越好;冻土帷幕依次按外圈管到中圈管,再到内圈管的次序开始交圈,冻结第18天形成一个形状规则、强度分布均匀的近似双圆杯型冻结壁;双圆杯型冻结壁杯底长度10.2 m,杯身高度4.4 m,杯壁厚度2 m,杯底厚度2 m;优化前初始冻结方案使用102根冻结管符合施工要求,冻结效果良好,在实际施工中具有可行性,但偏于保守,2种优化方案在减少冻结管数量后依然满足盾构始发杯型冻结壁杯体要求。

小间距平行盾构隧道加固方法实例分析

结合天津地铁2号线某区间小间距平行盾构隧道并行的工程实例,以控制后施工隧道对已施工隧道结构的影响为目标,通过对旋喷桩加固和冻结法两种工程措施进行对比分析,确定采用冻结法配合隔离桩加固的方法对此小间距隧道进行加固。简要介绍了工程难点、关键技术方案及施工应急预案等工程实践,为此工程顺利实施提供依据和指导,可供类似工程参考。

盾构隧道接收端冻结温度场的演化规律

为了研究哈尔滨地铁大有坊街站—太平桥站区间左线盾构接收端水平冻结温度场的演化规律,通过开展接收端土层热物理试验,建立ABAQUS三维数值模型,研究了杯型冻结壁有效厚度、平均温度及温度场发展与分布规律,并结合现场监测验证了接收端冻结工程方案的可靠性。结果表明:冻结过程中,杯型冻结壁的外圈管、内圈管和中圈管依次完成交圈;积极冻结25 d,杯型冻结壁有效厚度和平均温度均已满足方案要求,继续积极冻结至30 d,杯底厚度发展至3.74 m,平均温度可达-18.99℃;杯身厚度发展至1.81 m,平均温度可达-14.12℃。可见,该加固方案安全可行,研究结果可为相同地层环境下盾构接收端冻结工程提供参考。

盾构始发端头水平冻结加固方案设计研究

以南京地铁四号线锁金村站右线盾构始发端头加固为例,经多种加固方案比选确定了水平冻结加固法。通过实测杯型冻结壁温度场,分析了干管、分支回路盐水温度变化规律,以及不同深度、不同冻结加固区和不同土质的土体温度变化特征。结果表明:分支回路中盐水温度均匀,其变化与干管盐水温度变化一致;在整个冻结期间,任意时刻冻结壁杯体加固区温度始终高于冻结壁杯底加固区;同一测温孔中,冻结前期距地连墙水平距离越远温度越高,冻结后期距地连墙水平距离越远温度越低;在相同冻结能量和冻结时间内,淤泥质粉质黏土比混合土温度高。

盾构“液氮冷冻加固+钢套筒”始发冷冻区脱困技术

针对盾构“液氮冷冻加固+钢套筒”始发施工中遇到的盾构被冻住的技术难题,研究采用型钢将盾构机与车站底板连接固定以提供反力,通过盾构铰接回缩,使盾构刀盘后退并脱离开挖面,刀盘后退一定距离后转动刀盘,实现盾构刀盘在液氮冻结体中的快速脱困,效率高,降低了盾构施工风险,取得了良好效果。

冻结水泥土桩法在端头加固中的数值模拟研究

针对高埋深富水砂性土层盾构隧道施工中土体的加固困难,提出了一种采用冻结水泥土桩法对端头进行加固的方法,并以某引水隧洞工程为例,基于FLAC 3D模拟分析了冻结水泥土桩法加固后的盾构始发端头土体的位移变化。研究表明,-5、-10、-15、-20℃等4种冻结工况下,洞门凿除后掌子面土体纵向最大位移和塑性区面积均较小,土体稳定性较好,且变形明显减小的转折点在-5^-10℃之间。对比传统的常温水泥土桩加固,洞门凿除后掌子面土体纵向最大位移减小97%,说明采用冻结水泥土桩法相比传统方法加固效果大大提升。冻结水泥土桩加固后,盾构穿过加固区后的隧道拱顶向上的土体位移很小,表明冻结后加固区土体的强度增大,大大提高了盾构开挖后周围土体的稳定性。

盾构隧道端头箱型冻结壁温度场演变数值优化分析

为合理选择施工现场盾构隧道端头加固方式,本文针对盾构隧道端头箱型冻结这种新型加固方式,运用有限元软件分析箱型冻结壁加固结构温度场发展规律,并对其进行优化设计。研究表明:冻结40 d时可形成一个完整的箱型冻土帷幕,其冻结壁厚度最大约为2.12 m,平均温度在-10℃以下,平均厚度大于1.6 m,该工法可行。通过增加冻结管间距来减少冻结管的数量,优化对比3个冻结方案得出:冻结管间距在1.0 m变化范围内,冻结壁形成效果与原模型相似,冻结管间距为1.0 m时所用的冻结管数量较少,更具经济性,故冻结管间距1.0 m为最佳方案。通过分析冻结管间距和冻结40 d冻结壁厚度的关系,得出两者的变化呈线性相关。

冻结法加固土层在盾构出洞中的应用

针对盾构出洞难的问题,利用人工地层冻结加固技术,采用垂直局部冻结方案,所加固的土体强度高、均匀性好、隔水性好,取得了理想的施工效果。

浅谈盾构法施工中端头加固的设计

结合具体的工程实例,探讨了端头加固方案的选取,详细介绍了端头土体加固的设计方法,并对其计算结果和效果检查进行了分析,经实践证明该加固方法效果显著,确保了工程质量。

盾构出洞冻结法加固施工技术

冻结法作为盾构进出洞土体加固的一种可靠方法,得到广泛的应用。以上海复兴东路隧道盾构出洞加固工程为例,介绍加固方案、冻土帷幕设计、冻结系统设计和施工工艺供设计、施工和研究人员参考。