盾构始发与接收对工作井围护结构的影响研究

[目的]一般情况下,盾构机均在盾构工作井主体结构施工完成后才进行始发或接收,由于诸多因素的限制,往往需要考虑盾构工作井主体结构尚未施工时进行盾构始发或接收的情况,因此需研究盾构始发与接收对盾构工作井围护结构的影响。[方法]以成都地铁某标准地下三层岛式车站为例,研究盾构工作井在未施作主体内衬结构状态下实现盾构始发与接收时的围护结构受力及变形情况,并分析了盾构始发与接收对围护结构稳定性的影响。[结果及结论]研究结果表明:无内衬状态工作井盾构始发与接收时,围护结构桩体水平位移最大值及弯矩最大值均发生在盾构工作井端墙中跨第4道钢支撑处,围护结构剪力最大值发生在盾构工作井端墙中跨底板处;当盾构工作井未施作主体内衬结构时,围护结构桩体变形及受力均有所增大,但其位移及力学指标均满足规范要求;围护结构在剪力及弯矩作用下能够满足承载能力及强度要求;无内衬状态下的工作井盾构始发与接收可提高施工效率,有效节省工期,节约工程成本。

盾构钢套筒接收技术在有水地层近距离下穿及邻近既有线等复杂工况中的应用研究

盾构钢套筒接收技术在有水地层近距离下穿及邻近既有线等复杂工况中的应用研究主要探讨该技术在解决施工中的挑战和保证施工安全方面的效果。研究发现,盾构钢套筒接收技术能够有效应对有水地层近距离下穿施工中的水压、水流等问题,保证施工安全。在邻近既有线等复杂工况中,该技术需要充分考虑既有线的稳定性和安全性,确保施工过程不对其造成损害。合理的施工布置和控制措施能够确保施工的安全性和效率。

中国澳门轻轨延伸线横琴线隧道盾构区间施工关键技术研究

以中国澳门轻轨延伸线隧道盾构区间施工为研究背景,针对盾构隧道穿越建(构)筑物、盾构接收以及联络通道冷冻法施工3个方面的施工关键技术展开研究,盾构穿越建(构)筑物段,采用MJS工法桩加固隔离,并控制土压力、盾构推力等掘进参数,运用二次注浆控制地表变形;盾构接收段分5个阶段控制盾构推力、推进速度和刀盘转速等掘进参数;联络通道冷冻法施工段则从冻结范围、冻结孔布置、泄压孔布置以及制冷参数方面提出了相应的施工技术。结果表明:所提出的施工关键技术保证了隧道盾构区间的顺利贯通,该成果可为类似条件地铁盾构隧道提供参考。

超大直径泥水盾构水中接收关键技术研究——以汕头海湾隧道为例

为解决超大直径泥水盾构在临海富水淤泥、砂层接收洞门的涌水、涌砂、涌泥地层存在的技术难题,以汕头海湾隧道工程超大直径泥水盾构在富水地层采用的接收关键技术为例,分析超大直径与小直径盾构水中接收的区别。基于超大直径盾构接收流程,阐述了超大直径泥水盾构在接收工作中端头加固、接收井封堵墙施工、接收基座施工、单层玻璃纤维筋洞门破除、贯通测量、接收掘进与注浆、洞门封堵等方面的解决方法,从盾构姿态控制、掘进参数控制、注浆控制、管片复紧、洞门临时封堵几个方面对超大直径盾构接收关键技术进行分析;通过采用设置砂浆接收基座为盾构接收提供足够的反力,保证盾构机出洞安全;借助同步注浆和二次注浆封闭补强质量,加强管片复紧,确保盾构隧道结构强度稳定;在最后5环使用多孔特殊环管片,提高注浆效果。然后,通过排水清砂并从上及下逐次施作钢筋骨架加喷射混凝土封堵洞门、降低无封堵洞门暴露时间、确保洞门施工安全等措施,保障水中接收的安全性。

建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收关键技术研究

建筑物下方常规矿山法地铁隧道盾构接收无地面注浆加固及井点降水条件,为避免地表及建筑物变形过大且确保盾构接收无水条件,提出超前大管棚+两道端头墙+洞内回填砂浆+洞内潜埋井降水的盾构接收方案。以成都地铁5号线科园站—九兴大道站区间建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收工程为背景,运用有限元方法分析研究建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收地表及建筑物的沉降变形规律,并辅以现场实测手段验证。研究结果表明:基于洞内回填砂浆体及潜埋井降水的盾构接收方案地表沉降极值为3.81 mm,小于地表沉降控制值,且距矿山法隧道端头墙约35 m范围盾构掘进对地表沉降影响显著,施工期间应加强监控量测;盾构接收段正上方建筑物沉降极值为8.52 mm,亦小于建筑物沉降控制值,地表及建筑物沉降极值均位于盾构隧道轴线正上方,且现场实测值与计算值基本吻合,该洞内盾构接收技术方案合理可行且安全可靠。

滨海砂性土层顶管隧道接收挡土止水关键施工技术研究

接收过程是顶管隧道工程施工的关键环节之一,尤其在渗透系数较大的滨海砂性土层中,挡土止水措施处理不当很容易导致水土涌入,以致发生地面沉降塌陷,道路、管道管线或其他设施破坏等事故。在上海临港某商办项目顶管西通道砂性土层顶管隧道接收不当导致地表塌陷的背景下,借鉴盾构法盾尾钢丝刷的使用,结合二次进洞、土中进洞及备用辅助降水措施的联合实施,取代原设计方案中帘布橡胶板加弹簧钢板的挡土止水的方式,优化施工工艺,成功实现了东通道的安全接收。

富水地层土压平衡盾构接收盾尾二次注浆(环箍)施工技术研究

随着盾构施工技术的逐渐成熟,在地下空间施工中,盾构施工技术的应用越来越广泛。现场根据图纸完成工作井施工及盾构推进。在盾构接收时,为降低富水地层盾构接收风险,一般情况下,需要对盾构盾尾部位进行二次注浆(环箍)。根据不同的施工工艺,二次注浆材料也不同,其根本目的为止水,以减少盾构机接收风险。

盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响,以某盾构隧道工作井为依托工程,通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型,基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式,提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法.通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析,并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为,基于工程实例形成了盾构近接控制原则.研究结果表明:1)工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大,且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内,盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响;2)总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主,占比分别约1/3和2/3,同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计;3)总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致,验证了计算方法的合理性,同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右,在盾构接收施工中应予以重视;4)基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果,在工程接收关键区间(10~0环)中采取了“低推速”接收原则,保障了盾构的安全接收,可为同类工程提供参考.

特殊工况下盾构机出井吊装施工技术研究

为了解决在特殊情况下进行管片外径为8.8 m的盾构机接收、拆解和吊装作业问题,结合施工现场实际情况,对特殊工况下盾构机吊装出井技术措施进行研究。首先对吊装过程中最不利因素进行分析,其次提出了在结构未完全完成工况下盾构机吊装解决方案,同时进行了有、无措施的吊装作业对现有不完整井结构变形影响的数值模拟分析,并分析了在有措施的工况下吊车支腿地基承载力及基坑侧压力,最终提出了在接收井结构不完整情况下盾构机接收、拆解、吊装出井及施工监测的技术措施。结果表明:实际工程应用中,所提盾构机出井吊装施工技术措施可行可靠;有限元分析结果与实际监测变形规律基本一致,变形可控。研究结果丰富了特殊工况下盾构机吊装作业的施工技术,可为类似情况下的隧道工程吊装作业提供借鉴。

北京地铁8号线泥水盾构接收端洞门受力计算及支撑分析

在泥水盾构接收过程中保持洞门的稳定是盾构接收工程的重点。以北京地铁8号线王府井站—前门站区间泥水盾构接收为工程背景,基于弹性力学的Mindlin应力解公式得出盾构推进过程中对洞门压力的计算公式,分析盾构逐渐接近接收端的过程中对洞门引起的附加应力,结合工作舱压力的变化进而得出洞门的工字钢斜撑轴心压力大小。最后,根据轴心压力的变化,分析工字钢斜撑的稳定性和变形情况。研究表明:泥水盾构接近洞门的过程中,洞门压力呈先增加后减少的变化,当洞门压力升高到一定程度时,工字钢斜撑变形逐渐加剧直至失去整体稳定性。考虑洞门压力的最大值,增加支撑是保证洞门稳定的关键。建议支撑尽量根据洞门中心位置对称设置,且横撑的添加很有必要。

超深基坑无主体结构盾构接收技术的应用——以广州地铁7号线大沙东站工程为例

针对地铁车站主体结构进度滞后导致盾构无法按期接收的难题,以广州地铁7号线大沙东站为依托,提出超深基坑无主体结构盾构接收技术。首先,将基坑开挖至设计标高处,暂停端头井主体结构施工;其次,在仅有围护结构及底板垫层的条件下,采取调整接收井支撑位置、安装地下连续墙洞门密封装置、固定接收托架等措施;最后,通过连续监测端头井处地下连续墙变形和位移,实现全过程风险监控预警,确保盾构能顺利接收、平移、吊出。现场应用表明:1)可减少钢筋用量142 t、混凝土用量644 m^(3)、石方开挖量1680 m^(3),洞门预埋钢环2个,节省工期约160 d。2)大沙东站端头井处最大变形量21.2 mm,小于规范要求的预警值24 mm;最大变形速率1.5 mm/d,小于规范要求的预警值2.4 mm/d。该技术既可以保证超深基坑盾构接收时的安全性,又能很好地解决盾构无法按时“出洞”导致工期滞后的问题,有效避免长时间停机造成“栽头”、盾尾漏气、“裹死”等风险。

富水粉细砂地层土压盾构安全接收技术

太原地铁2-1号线联络线盾构隧道穿越富水粉细砂地层,由于地层稳定性差、地下水位浅及隧道上方地层中存在电力排管,因而接收施工风险突出。为保证盾构能够顺利安全接收,通过对端头井地层加固、在封门处安装翻板+橡胶帘布的组合密封装置、安装固定接收钢托架、根据降水井中水位确定端头井中的灌水液面高度、调整盾构机出洞掘进参数,实现了盾构机水下安全接收。盾构接收过程中地表沉降监测结果证明了水下接收方案的有效性,为今后类似工程提供借鉴经验。

水平注浆技术在盾构接收端头加固中的运用

为解决绍兴市轨道交通2号线某区间盾构接收端头地面加固区域因存在大量抛石、方桩、管桩等障碍物而不具备地面加固条件的难题,采取水平注浆技术对盾构接收端头的土体进行加固,以保证盾构顺利接收,缩短施工工期。经检测,盾构接收端头水平注浆加固的强度满足规范要求,洞门探孔和洞门破除后均未出现涌水现象,证明了水平注浆技术在地下水、地层固结、增强地基强度上起到了良好的效果,有效提高了盾构接收端头土体的自稳能力和止水效果,可为后续类似工程提供借鉴。

基于有障碍物复杂地层条件下盾构隧道接收井端头加固方式研究

盾构隧道接收井端头加固是盾构隧道建造过程中的重要环节。以温州市域铁路S2线瓯江北口隧道江北接收井端头加固为背景,考虑端头加固范围内地层复杂且分布有障碍物,在原有端头加固方案基础上对三轴搅拌桩弱加固+旋喷强加固+接缝旋喷及冻结方案和高压旋喷桩+接缝旋喷桩方案进行对比优选。结果表明:在有障碍物复杂地层条件下,三轴搅拌桩+旋喷桩+冻结的加固方案技术上不满足施工需求。提出的两种端头加固方案适用于有障碍物复杂地层条件,方案二比方案一在技术上可行,经济上合理,加固效果良好,可作为江北接收井端头加固方案。

特殊地质下地铁盾构施工钢套筒接收技术研究及应用

特殊地质下地铁区间施工,盾构接收端接收技术的合理选用十分关键。南京地铁7号线D7-TA02标土建四工区盾构区间接收端地层为淤泥质软弱地层,地质条件差、易沉降、周边安全风险源大,经过对钢套筒及三轴搅拌桩组合加固接收技术的数值模拟,并对钢套筒结构强度、刚度等进行计算分析,进而给出了钢套筒接收掘进各阶段掘进参数和控制要点。钢套筒接收技术的合理应用将大大降低地铁盾构出洞时的工程风险,该技术可为同类地质环境下的盾构接收端接收提供良好的借鉴和参考。

富水砂层运营车站航站楼下盾构接收施工技术探讨

为规避萧山机场站航站楼下富水砂层盾构接收可能出现的接收端渗漏突涌、运营隧道变形、航站楼沉降等风险,依托杭州地铁机场快线7号风井~萧山机场站盾构接收工程实践,提出了端头控制性降水、WSS水平注浆加固、短套筒接收、盾尾弃置快速封堵等系列确保盾构接收安全和控制周边变形的方案与技术措施,有效解决了航站楼下富水砂层盾构接收可能出现的重大风险,控制了运营地铁隧道和航站楼地面建筑变形。

软弱富水地层盾构接收冻结法加固施工技术

软弱破碎地层盾构接收施工风险较大,常用冻结法进行地基加固处理。以上海市轨道交通14号线云山路站端头井盾构接收冻结加固项目为背景,探讨在软弱富水地层中采用杯型冻结壁进行地层加固的盾构接收工艺及施工要点,保障盾构接收顺利完成,可为类似工程施工提供参考。

盾构钢套筒始发和接收关键技术研究

为实现无端头加固条件下盾构钢套筒的始发和接收问题,解决盾构始发和接收过程中存在的安全和经济问题,针对目前盾构钢套筒始发和接收过程中存在的问题,采用类比分析、仿真计算和工程试验等手段对钢套筒的刚度、密闭性、保压性和施工关键技术进行分析研究,并对钢套筒设备进行改进,将反力调节装置和三通管装置应用于盾构钢套筒中。工程实践表明:1)采用3个长弧形+3个半圆形组块对钢套筒进行改进设计后,施工更加便利、整体性更强;2)反力调节装置能有效减少钢套筒与洞门环板连接处以及钢套筒拼装缝处的变形和位移,提高钢套筒的密闭性能。

盾构始发与接收时顶力的数值模拟研究——以北京地铁15号线某盾构直接切削玻璃纤维筋桩工程为例

盾构顶力是盾构始发和接收过程中的主要控制参数。以北京地铁15号线某6 m盾构直接切削玻璃纤维筋桩工程为背景,采用有限差分软件FLAC3D研究分析了盾构始发与接收时不同刀盘正面顶力作用下围护桩体受力以及地表变形规律。研究结果表明:盾构始发中在切割玻璃纤维筋桩体时,若顶力大于10 000 k N,会引起地表隆起;盾构接收中在切割玻璃纤维筋桩体围护结构时,由于桩的一侧为临空面,当盾构顶力大于8 000 k N时,会引起桩体发生向临空侧的倒塌破坏,存在一定的安全隐患。该研究对洞口处玻璃纤维筋桩体的设计和盾构安全施工具有较大的指导意义。

郑州轨道交通2号线盾构法施工钢套筒接收技术

针对黄河路站—紫荆山站区间左线盾构到达端头埋深大、水位高、地质全断面粉砂及场地狭小等特点,需采取盾构接收辅助措施,方可保证工程施工安全。从方案的适用性、安全性、施工难度、工期及经济性等方面,对盾构常规接收方案、盾构土中接收方案、钢套筒接收方案进行了比选,最终选用钢套筒接收方案。从筒体、反力架、洞门连接等方面对钢套筒进行了设计研究,同时对盾构法施工钢套筒接收关键技术进行了详尽论述,主要包括确定合理的端头加固方法及范围、洞门凿除工序设计、钢套筒各部件安装技术分析、盾构进洞段的分阶段掘进等。