上软下硬地层浅覆土超大直径盾构扰动规律研究

为揭示上软下硬地层中浅覆土盾构施工引起的扰动规律,以深圳市妈湾超大直径海底隧道始发段为依托,建立了浅覆土段双线盾构三维数值模型,根据地表沉降数据验证模型并分析了浅覆土双线盾构的地表沉降规律。基于莫尔-库伦强度理论提出强度余量的概念,重点分析了不同掌子面支护力、注浆压力下双线盾构显著扰动范围交叠区内土体单元的强度余量变化历程。结果表明:浅覆土段双线盾构分别诱发的地表沉降交叠范围较小,地表呈现“ω”形沉降;随着后开挖线盾构掌子面支护力的提高,双线间土体单元在盾构到达前至盾构穿越过程中的强度余量下降更大,更接近塑性;随着后开挖线盾构注浆压力的下降,双线间土体单元在盾尾脱出3环内的强度余量下降更大,更接近塑性;计算结果表明,当后开挖线盾构掌子面支护力相比土压提高50kPa时或盾构注浆压力低至160kPa时,双线间土体单元已接近塑性。

浅埋松软地层管棚注浆施工引起地表沉降分析

基于ADINA有限元程序构建三孔框构式引水隧道洞口段的二维计算模型,分别对无支护、注浆、管棚和管棚注浆加固等支护条件下隧道施工引起地表非线性变形进行数值模拟分析,揭示不同支护条件下的地表变形响应程度,管棚注浆支护引起地表沉降值的最小,其次是管棚支护和注浆支护。利用现场监测管棚变形和地表沉降,地表和管棚变形得到有效控制。研究结果表明,管棚注浆支护在浅埋松软地层隧道施工中取得良好的支护效果,从数值计算理论层面上,浅埋松软地层隧道采用管棚注浆技术是可行的,监测结果也验证管棚注浆支护技术的有效性和可靠性。

浅埋深薄基岩高强度开采工作面压架机理分析

为解决浅埋深薄基岩高强度开采影响下引起的压架事故,采用数值模拟和理论分析的手段,分析了工作面推进过程中覆岩的破坏过程及压架事故发生机理。结果表明:在煤层开采过程中,不同岩性的岩层中应力分布差异很大,其破断冒落条件也不相同;覆岩中上行裂隙、下行裂隙同时发育贯通是压架事故发生的前提;覆岩载荷传递因子的变化、基本顶破断岩块架后切落、地表厚风积沙的存在以及水沙对基本顶破断岩块运动形式的影响,均增加了顶板沿煤壁大范围切落并导致压架事故发生的概率。通过对乌兰木伦煤矿31402工作面局部压架事故进行分析可知,采高增大而破断岩块长度减小,基本顶结构仅以单关键块形式出现,是基本顶结构容易发生切落的主要原因。

浅埋软弱围岩双连拱隧道合理复合衬砌研究

结合某隧道出口浅埋软弱段工程,采用荷载-结构-弹性抗力模式对隧道支护结构承载能力进行了计算与分析,在此基础上,采用数值分析方法,对隧道初期支护结构与围岩的刚度耦合关系进行了研究,给出了喷射混凝土层不同厚度下的应力变化取值和钢拱架采用不同钢型参数对支护效果的影响取值,并据此对隧道初期支护设计参数提出修正意见。此外,论文还对连拱隧道合理二衬参数进行了探讨。

软土地层浅埋盾构施工的精细化数值模拟

滨海软土地层稳定性受外界施工影响显著,为阐明浅埋盾构隧道工程对地层的扰动机制,基于有限差分平台建立模拟盾构动态开挖的精细化数值模型,分工况研究各施工因素对地层的扰动效果。模型考虑刀盘摩擦力、开挖面支护力、盾尾注浆压力和盾壳摩擦力对周围土层的综合作用,并参考实际工程中注浆层的性态变化,将盾尾注浆时压力消散和浆液凝固间的关系分为3个阶段,分别模拟浆液的流动状态、初凝状态和终凝状态,进而将对应参数分区段赋予计算模型中新建隧道外注浆层,且伴随开挖过程对注浆参数进行实时调整。由此,真实地反映了盾构全过程,实现了对施工的精细化模拟。借助厦门地铁1.0D(D为隧道外径)埋深盾构隧道工程,通过现场监测验证了数值模型的可靠性,计算对比了浅埋开挖过程中以上4类施工因素对软土地层的扰动影响,总结了各因素在扰动变形中的作用效果。结果表明:刀盘顶推作用使前方土体径向扩张;盾尾注浆阶段,在开挖空间两侧各1.0D范围内形成沉降槽,隧道侧面土体水平位移在注浆层凝固期间,出现近场回弹和远场扩张现象。刀盘摩擦力和盾壳摩擦力的增大会进一步加剧地层扰动变形,而开挖面支护力及盾尾注浆压力增大时,地表沉降有所减缓,侧面水平位移显著增加。研究成果对盾构浅埋开挖扰动预测及参数选取具有一定的指导意义。

软土浅埋暗挖矩形隧道地层变形规律研究

文章以厦门嘉禾园湖光路暗挖地下通道为工程背景,采用有限元数值模拟方法,研究了不采取预加固措施条件下软土浅埋暗挖矩形隧道地面和地中变形规律,通过分析地面横(纵)向变形,得出了隧道开挖引起的地面横(纵)向变形规律及曲线形态,并结合变形方向、变形速率及变形量,对地面变形进行了分区;通过分析地中横(纵)向沉降和水平变形,得出了地中横(纵)向沉降及横(纵)向水平位移随不同深度的变化规律及曲线形态。研究成果可为软土浅埋暗挖矩形隧道预加固机理研究、设计参数选定等提供借鉴。

上软下硬岩质地层浅埋大跨隧道松动压力计算

针对现有方法在上软下硬岩质地层中浅埋大跨隧道松动压力计算方面存在的问题,通过离散元数值模拟和正交试验,分析了围岩的松动破坏机制、风化层厚度和岩体中节理分布状态对隧道松动区形状和范围的影响规律及敏感性。结果表明:影响松动区的主要因素依次为风化层厚度、隧道埋深、贯通倾斜节理的倾角和间距、风化层水平节理间距;松动区可分为拱形和塌穿形两种类型,其边界曲线分别可用抛物线和乘幂函数近似表示。针对塌穿形松动区,通过回归分析建立了地表松动宽度和拱顶松动土条水平长度的计算公式。按照应力传递原理,在松动区内以梯形微分岩土条为对象,通过分层积分,推导出可反映节理产状和风化层厚度影响的浅埋大跨隧道围岩松动压力计算公式。工程实例计算表明,与现有方法相比,所提方法计算的松动压力值最小。

富水软土地层浅埋大跨隧道设计

本文以一座设计开挖宽度近 2 0 m,而覆盖层仅 3m左右的地下过街通道为例 ,分析判断富水软土地层中采用浅埋暗挖法隧道设计施工存在的问题和解决的方法。

软土地层浅覆土大直径盾构施工参数分析

依托杭州文一路地下通道北线盾构施工监测数据,对盾构开挖过程中地表最大隆沉变形及施工参数变化情况进行分析研究。结果表明:①监测区段地表最大隆沉值在允许范围以内,说明盾构施工参数控制较好,相应的施工参数可以为类似工程提供参考;②随着盾构掘进深度逐渐增大,切口压力逐渐增大,压力变化梯度小于周围土体重度;③同步注浆总量基本稳定,浆液在盾尾间隙中的流向以自上而下为主;④软土地层中的浅覆土大直径盾构工程较易发生隧道上浮引发的地表隆起,在监测区段管片上浮量和地表隆沉值之间存在一定的相关性。本文分析结果可以为类似工程施工提供参考。

上软下硬地层浅埋暗挖隧洞侧穿建筑物沉降控制技术研究

隧洞开挖会引起周边地表与建筑物的沉降,影响建筑物的安全与正常使用。为了减小隧洞施工带来的影响,依托昆明滇中引水工程龙泉隧洞出口段,研究了上软下硬地层浅埋暗挖隧洞侧穿建筑物的沉降控制技术。采取FLAC3D数值仿真对洞外地表注浆与隔离桩的控制措施影响规律进行分析,并通过现场监测数据验证其准确性与应用效果。研究结果表明:地表注浆与隔离桩联合加固能显著减少地表与建筑沉降,采用钢套管隔离桩的综合效益最佳,其对建筑物沉降减小的幅度可达到54%;地表注浆宽度存在一定的有效影响范围;隔离桩在入岩1~2 m后就有较好的沉降控制效果;隔离桩与建筑物间应有一个最佳的控制距离,不仅能对建筑物沉降有较好的控制效果,而且其对隧洞周围地表沉降的控制效果也与当大于这个最佳距离时相差不大;在上软下硬地层中隧洞位于软弱地层部分的掌子面开挖产生的地表沉降约占70%~80%;现场采用基于模拟分析得出的最佳洞外加固方案有效控制了建筑物及其周围地表沉降。研究成果对滇中引水工程现场施工与类似工程具有一定指导和借鉴意义。

上软下硬浅覆土条件下土压平衡盾构下穿密集建筑群施工技术研究

为解决土压平衡盾构在上软下硬浅覆土情况下穿越密集建筑群易引起建(构)筑物损坏的问题,文章以长株潭城际铁路?9.34 m土压平衡盾构下穿南湖五金大市场施工为例,提出了不良地质情况下盾构下穿密集建筑群施工技术,介绍了建筑物地基加固技术、盾构掘进控制技术、碴土改良技术、设备适应改造、房屋评估鉴定措施。应用效果表明,通过多种施工方法的组合,建筑群的变形得到有效控制,未造成房屋开裂、倾斜、倒塌等不良社会影响,保证了盾构施工顺利进行。

用浅埋暗挖法在软土地层中施工人行过街地道

软土地层中采用浅埋暗挖法施工,一直是个比较难解决的问题。不仅限制了地下工程暗挖技术的发展,也限制了地下空间开发的步伐。针对上海轨道交通M8线(杨浦线)1号、2号出入口过街通道在软土地层中采用的浅埋暗挖法施工,介绍了大管棚加小导管注浆为超前支护手段,开挖采用CRD分部开挖工法,附以掌子面全断面注浆加固等辅助工法,使工程获得成功。

上软下硬地层Ⅴ级围岩超浅埋隧道开挖技术

针对城市地铁超浅埋隧道的工程特点,以传统交叉中隔壁法及三台阶七步开挖法为基础,研发出十字支撑加强三台阶分步开挖法。将该方法应用于贵阳地铁一号线将军山—云潭路站区间暗挖隧道。结果表明十字支撑加强三台阶分步开挖法在加快进度、降低成本的同时,有效控制了拱顶沉降和地表沉降,保证了施工安全,为今后类似隧道的施工奠定基础。

浅埋偏压软岩地层隧道半明拱进洞施工技术研究

厦蓉高速公路龙门隧道左洞洞口浅埋严重偏压段,地质条件差,若采用常规施工方法开挖进洞,需要进行大范围的边坡开挖和防护,施工周期长、成本高,且安全风险极高。基于以上背景,研究出一种浅埋偏压软岩地层隧道半明拱进洞施工技术,该施工方法在减少或不破坏地表的情况下,将隧道衬砌结构外露部分所"缺"围岩以钢筋混凝土结构"弥补",同时,该施工方法开挖量小,不会对隧道周边围岩产生明显影响。目前,该隧道洞口按照此方法已经施工完毕,实践证明该施工技术是可行的。

软弱地层大跨度超浅埋过街通道暗挖设计

针对本项目的工程地质条件和复杂的周边环境,遵循"管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测"的原则,通过选取合理的施工方案、可靠的支护措施和合适的监控量测方案,进行了软弱地层大跨超浅埋过街通道暗挖设计,最终确保了通道安全竣工,并保证了地下管线、相邻地铁和地面交通的安全运行.

软土地层浅埋暗挖矩形大断面隧道施工力学响应特征

[目的]为探究在城市软土地层中安全有效地施工浅埋暗挖矩形大断面隧道的技术方法,以实现施工过程的安全性控制。[方法]以某地铁区间隧道工程为例,提出4导洞开挖和“中导洞”先行6导洞两种开挖方案。利用有限差分软件建立三维数值仿真模型,模拟了隧道施工过程并详细分析了隧道施工过程中的地层竖向位移和初期支护内力变化。通过与现场监测数据分析对比,验证了所提工法的合理性与有效性。[结果及结论]在导洞开挖阶段,隧道顶部和底部的地层竖向位移最为显著,且相邻导洞的开挖对位移影响有限。采用6导洞开挖方案,与4导洞开挖方案相比,底部最大位移值显著减少了21.5%,同时在施工过程中,底部的竖向位移速率也降低了6.1%。特别是在中导洞施工期间,地层竖向位移变化速率是侧导洞变化速率的1.2倍左右,这表明中导洞对地层的影响更为显著。6导洞开挖方案在控制施工期间地层变形和结构受力方面更为有效,特别是在中导洞施工阶段,需要特别关注并加强监控和支护措施。

上软下硬地层浅埋大跨地铁车站施工技术

针对上软下硬地层浅埋大跨地铁车站施工技术需求,融合双侧壁导坑法和拱盖法,提出一种适用于上软下硬地层的浅埋大跨地铁车站施工方法。在提炼出一些创新技术内容的基础上,开发出一套上软下硬地层浅埋大跨地铁车站施工技术。通过工程应用案例示范,给出了具体施工工序和施工参数。