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。

大坡度小曲线地铁盾构钢套筒接收关键技术

盾构接收作为盾构隧道施工过程中一个重要工序,具有极高的安全要求。盾构在大坡度小曲线线形上接收,常规接收手段具有较高的风险性,如何实现安全稳定接收,是此类工程中需要解决的难题。依托北京市轨道交通某盾构工程,结合其盾构机在大坡度小曲线上穿越粉细砂等不良地质的特殊条件,采用钢套筒接收的工艺及玻璃纤维筋围护桩的加固措施对施工风险进行控制,其中钢套筒采用切线方向布置接收,有效规避了盾构隧道特殊线形导致的安全风险,同时合理调整盾构施工参数,确保端头土体的稳定性。工程结果表明,大坡度小曲线盾构钢套筒接收关键技术具有良好的工程效果,研究成果可为该类工程提供参考依据。

富水粉细砂层盾构接收综合施工方法

[目的]为了解决郑州地铁3号线隧道工程施工中因不明障碍物导致刀盘受损而被迫停工的施工问题,有必要对富水粉细砂土层条件下盾构接收综合施工方法进行研究。[方法]介绍了盾构接收综合施工方案,综合运用了双环冻结法、积极降水、矿山法及盾构空推施工等方法,结合现场监测数据对冻结温度变化特性及关键施工技术进行了分析。[结果及结论]该综合施工方法在处理富水粉细砂土层条件下的盾构接收问题是安全有效的。采用双环冻结法,结合积极降水可以有效防止矿山法隧道的涌水、涌砂病害问题。在对内环冻结壁采用吹蒸汽解冻的过程中,会导致外环冻结壁温度上升约5℃。当利用盾构空推法通过未完全化冻的矿山法隧道时,最大盾构推力为26 500 kN,小于盾构推进摩阻力理论计算值,此时的地面位移及隧道变形均满足控制要求。盾构空推时,盾构外壳与内环未完全化冻土体交界处的温度维持在3℃左右。当矿山法施工穿越冻结区时,距离隧道近处的地层产生了不同程度的沉降,而远离隧道的部分地层沉降趋势较为稳定。

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。

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。

地铁车站盾构接收区近接既有建筑物超宽扩挖施工技术

[目的]为解决地铁车站超大断面下穿扩挖施工引起的地面既有建筑物沉降控制困难的问题。[方法]依托成都地铁新建18号线倪家桥站盾构接收区下穿既有立交桥引桥工程,通过数值模拟分析方法,开展了地铁车站盾构接收区近接既有建筑物超宽扩挖施工技术研究,并采用现场监测数据进行了验证。[结果及结论]采用超前大管棚、12导洞分部扩挖法以及复合式衬砌等施工技术,能够在有效控制既有建筑物沉降的前提下,实现车站主体结构长距离扩挖,保证车站盾构接收区结构的吊装净空;对既有建筑物沉降变形造成主要影响的施工步骤是①、⑦导洞围护桩的破除,以及①、⑦导洞的开挖;既有建筑物在①、④导洞处沉降明显,最大沉降值为8.82 mm,是模拟结果沉降最大值的1.21倍;实测结果与模拟结果均满足安全控制要求。

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。

富水粉细砂层盾构接收端头补充注浆加固技术研究及实践

华北平原某地铁区间风井盾构接收端头所处地层从上到下主要为粉质粘土、粘质粉土、粉细砂,且地下水位高,流动性强。接收端头经高压旋喷注浆加固后水平探孔发现仍然存在涌水涌砂风险,盾构机刀盘在破除洞门时极易发生洞门间隙处涌水涌砂。为保证盾构机顺利贯通出洞,采取地表袖阀管注浆的方式,采用GX改性硅灌浆料固结粉细砂,对区间风井接收端头富水粉细砂地层进行针对性的补强注浆加固。经过处理后盾构顺利出洞,未发生涌水涌砂。

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。

Φ6 680 mm盾构在狭小暗挖隧道内解体技术研究

为解决盾构在狭小空间内受接收端头尺寸限制无法正常接收的问题,在暗挖隧道内需采取辅助措施将主要部件解体后沿原盾构隧道倒运回始发井吊出。北京地铁19号线1期工程平安里站—积水潭站区间左线工程采用Φ6 680 mm盾构进行施工,通过对接收端尺寸及预埋设计、暗挖空间内解体方案及顺序、解体过程中辅助吊装工艺、工期管理等方面进行研究,总结盾构在狭小暗挖空间内的解体方案及卡控要点,分析解体重难点及关键技术。研究结果表明:盾构在狭小暗挖隧道内解体技术,可保证工程施工安全和进度,解决盾构在暗挖狭小空间内施工的技术难题和安全问题。

盾构在泡沫混凝土中的接收及现场实测分析

泡沫混凝土盾构接收工法是利用泡沫混凝土为盾构接收掘进提供平衡条件,同时起到稳定洞口土体和防止突涌水等作用,其中盾构掘进参数的合理选取是该工法的关键点。以上海地铁14号线云山路站泡沫混凝土盾构接收为背景,通过现场测试,研究了盾构在泡沫混凝土中的关键掘进参数、端墙和侧墙的压力变化、泡沫混凝土深层位移变化规律及其相关性。分析发现:①盾构从加固体进入泡沫混凝土至最终顶进到位,推力、扭矩和土仓压力的量值和波动呈现先下降再上升的规律;②盾构推进在泡沫混凝土端墙产生的压力增量明显大于侧墙,侧墙压力增量为20~30 kPa,端墙压力最大增量达120 kPa,为初始值的6~7倍;③端墙上压力变化与盾构掘进状态呈现高度相关性,随盾构开停推进循环,墙上压力呈“锯齿状”累积上升;④随着切口接近端墙,单位推进距离产生的端墙压力增量变大,且盾壳全部进入泡沫混凝土箱体时,端墙压力发生突增;⑤盾构前方泡沫混凝土的侧向位移沿盾构推进方向最大约10 mm,呈现中间大、拱顶和拱底小的“凸分布”;端墙附加压力呈“梯形”分布,拱顶压力增量极小,中部增大约60 kPa,底部增大约120 kPa。实测分析成果可为泡沫混凝盾构接收工法的井壁设计、材料优化以及盾构参数的控制提供重要技术参考,工程的成功实施也为该工法的进一步推广应用打下了基础。

四川松潘—阿坝低信噪比地区采集方法研究

四川松潘-阿坝地区地表条件和地下地质结构复杂,资料信噪比低。针对这一问题,从该地区的表层结 构、浅层强反射界面的屏蔽作用以及地下地质结构等方面分析了造成信噪比低的原因,提出了采用浮动井深、变 道距相关半径调查和净噪音能量分析等方法来选择最佳激发和接收因素;同时还探讨了药柱与岩性的几何耦合 和阻抗耦合对震源激发效果的影响,提出了应注意的问题和改善措施;在资料处理上,提出了采用近地表地震散 射噪声正反演法来消除散射噪音,采用复合多域去噪技术消除线性噪音、压制区域异常、剔除多次波等。以上方 法和措施大大提高了资料的信噪比,改善了资料的品质。

整体接收装置在盾构到达施工中的应用

针对当前盾构始发与到达施工环境趋于复杂化,工程施工风险较大的特点,设计了一种在复杂环境下地铁盾构到达主动控制隧道施工风险的新型地铁盾构到达整体接收装置,并成功应用于实际工程。应用结果表明,整个盾构到达过程中盾构到达整体接收装置在压力状态下密封效果较好,装置处于安全可控状态,降低了盾构在到达过程中的施工风险,保证了盾构到达工程施工安全。

杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收技术

盾构接收是复杂软弱富含水地层盾构施工的关键风险点。针对某地铁车站端头隧道施工中所遇到的特殊工程地质条件,提出并采用了杯型水平冻结法端头加固与钢套筒辅助的盾构接收施工工艺。采用工程应用与实测相结合的研究方法,对水平冻结加固区的温度以及盾构接收期间地表沉降进行了现场实测研究。分析了冻结壁温度变化规律,判断安装和切割钢套筒时机,确保了钢套筒顺利切割。总结了软弱富含水地层钢套筒盾构接收技术的特点及难点,有效地避免了盾构接收过程中涌水、涌砂的风险,保障了盾构的安全接收。

玻璃纤维筋在盾构工程中的研究与应用

地铁车站或盾构井的围护结构一般采用钢筋混凝土材料,在盾构始发与接收前必须破除钢筋混凝土桩,破除过程中存在较大的施工安全风险,工期较长,且会削弱结构强度;在穿越区间既有附属结构时,也存在这些问题。在围护结构中用玻璃纤维筋局部替代钢筋而实现盾构直接切削进行始发,在国内外已经有了较为广泛的应用,在充分总结国内外研究与应用现状的基础上,提出玻璃纤维筋的应用前景,为进一步推广该方法奠定基础。