小转弯曲线隧道TBM选型与掘进姿态调控方法

小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟,确定传统类型TBM能适应的最小转弯半径。然后,对双盾敞开式TBM的推进系统和导向系统进行针对性设计,通过分析双盾敞开式TBM推进系统结构和实际施工,提出转弯时双盾敞开式TBM推进油缸内外侧行程差值的理论计算方法和施工过程中的姿态调控方法。最后,得出如下结论:1)当隧道转弯半径小于200 m时,敞开式TBM适应难度较大,需要采用双盾敞开式TBM;2)结合抚宁抽水蓄能电站项目实际施工情况,提出的双盾敞开式TBM的理论计算方法和姿态调控方法确保了转弯段隧道的轴线偏差在要求范围内。

基于小半径曲线隧道盾构施工的Peck公式修正及其工程应用

[目的]在城市轨道交通线路规划中,因受建筑物地基、地下管道和软弱土层等因素影响,通常会选用曲线隧道乃至小半径曲线隧道。与直线隧道相比,小半径曲线隧道盾构施工加大了地面沉降失控风险。因此,需对小半径曲线隧道盾构施工中地面沉降控制进行研究。[方法]通过计算曲线隧道盾构施工过程中的超挖间隙,推导出曲线段内每一环的超挖量;又通过引入地层损失率得出隧道半径与地层损失率的关系;根据现有Peck公式的适用性统计分析结果,结合基础地层损失率、总地层损失率、超挖导致额外地层损失率,以及沉降体积切片计算得出了适用于小半径曲线隧道盾构施工的修正Peck公式。以太原某地铁线路的工程实例为研究背景,将修正Peck公式计算结果与现场监测数据进行对比,验证了修正Peck公式的适用性。[结果及结论]工程实例验证结果表明,修正Peck公式对小半径曲线隧道盾构施工具有较好的适用性。

常州地区小半径盾构区间施工下穿建筑物的影响分析

盾构区间施工在下穿建筑物的过程中,会引起建筑物的沉降与倾斜。文章以常州轨道交通2号线某小半径曲线的双线盾构区间下穿建筑物为背景,采用数值模拟方法研究了盾构下穿过程中的建筑物沉降特性。研究结果表明:在盾构下穿后,1~3号楼均发生了不同程度的沉降变形,其中1号楼在侧穿情况下受到的影响较小,2号、3号楼在正下穿情况下受到的影响较大,最大沉降4.79 mm。各建筑物的沉降与倾斜均满足控制要求。

城市湖底超大直径盾构隧道施工重难点及关键技术探究——以武汉两湖隧道(南湖段)工程为例

针对超大直径盾构在岩溶强发育区、高黏性土和硬岩地层中的施工难题,依托武汉两湖隧道(南湖段)工程,通过现场勘探资料分析、文献调研以及专家咨询论证,总结归纳工程的施工重难点:1)盾构穿越岩溶强发育区施工风险高,极易发生盾构栽头与塌陷、突涌水等灾害;2)黏性地层盾构易结泥饼,造成盾构推力增大、掘进速率降低等问题;3)硬岩地层盾构刀盘易磨损,刀具易损坏,盾构掘进效率低;4)小曲线半径施工盾构姿态控制困难,导致隧道偏离设计轴线;5)大直径管片易上浮,致使管片错台、破损及渗漏。针对上述重难点问题,分析复杂地质条件下超大直径盾构选型技术,提出超大直径盾构穿越岩溶强发育区地层处理、高黏性地层超大直径盾构泥饼预防与处治、极硬岩地层超大直径盾构施工、小曲线半径盾构姿态控制和管片上浮预防等施工技术。

考虑盾构铰接作用的小半径曲线隧道开挖诱发地层沉降分析

目前针对小半径曲线隧道开挖诱发地层沉降的理论研究均将盾构机视为一个连续的整体,未考虑盾构机铰接装置带来的影响,由此不能正确评估小曲率盾构开挖路径变化带来的超挖效应等。首先,根据盾构机铰接位置以及盾构机与小曲率隧道开挖路径的几何位置关系,得到了小曲率隧道开挖过程中不同盾构铰接位置超挖量及盾构铰接角计算公式;其次,基于镜像法及Mindlin解,求解了铰接盾构施工时因超挖地层损失、盾尾地层损失、开挖面不均匀推力、盾壳不均匀摩擦力及盾尾处注浆压力等共同影响的地层沉降;最后,采用工程监测数据与理论解进行对比验证,得到较好的一致性。此外,针对隧道转弯半径、前盾长度、盾构铰接角及超挖量等进行了参数分析。分析结果表明:不考虑盾构铰接装置的影响将过高估计地层损失而导致地层沉降预测值偏大。随着转弯半径的减小,前盾长度、盾构铰接角及超挖量的增加,地层沉降增大,但其值变化均对开挖面前方沉降影响较小,对开挖面后方沉降影响较大。在开挖面后方,随着与开挖面距离的增大,当转弯半径取值较小,前盾长度、盾构铰接角及超挖量取值较大时,纵向地表沉降呈先增大后减小趋势。

填海区小曲线地铁盾构隧道设计施工关键技术分析

小曲线半径地铁盾构隧道施工难度大,尤其是位于填海区深厚淤泥和填石层时,其安全控制更是工程界亟待解决的难题。文章依托深圳地铁13号线工程,详细介绍填海区地层中修建小曲线地铁盾构隧道的设计施工关键技术,包括改造盾构机、定位加固地层、处理锚索和采用小幅宽管片等措施,相关经验可为其他类似工程提供参考和借鉴。

超小净距盾构隧道施工对既有隧道变形分析

近年随着我国双线地铁建设快速发展过程中,由于周围的地质情况和城市管线、建筑基础的布局等原因,常常会导致双线隧道间距过小。双线盾构开挖过程中两边隧道难免会产生相互影响。因此,研究双线近距盾构隧道开挖对邻近隧道内力和变形的影响,具有非常重要的实际意义。根据雄安新区至北京大兴国际机场快线工程金融岛站—第五组团站盾构区间工程实例,使用ABAQUS进行建模,模拟超小净距盾构开挖过程中双线隧道的位移变形。研究结果表明:在竖直方向,隧道位移分布均匀,隧道下部部分位移较大;横向位移隧道两端较小,中部较大,根据变形情况讨论该工程过程中可能产生的影响安全性的问题及应对措施。

不同曲线半径盾构隧道施工扰动特性研究

为了探究不同曲线半径盾构隧道施工的扰动特性,本文以与桥桩水平净距为3.6 m的急曲线电力盾构隧道为例,建立不同曲线半径(50 m、80 m、120 m、150 m)下的急曲线隧道侧穿桥桩的三维有限元模型,分析曲线半径变化对盾构隧道施工地层以及附近桩基扰动的影响。研究结果表明:当电力盾构隧道曲线半径从150 m减小到50 m时,管片衬砌的横向与竖向变形值均有所增大,同时管片衬砌结构的第一主应力基本保持不变,第三主应力数值略有增大,管片衬砌拱底和右拱腰是应力集中的地方,施工中应重点监测;地表沉降变形最大值约为1.30 mm,且最大值位置出现在曲线内侧,随着盾构隧道的曲线半径从150 m减小到50 m,地表沉降值增大0.17%~22.90%;急曲线盾构隧道近接侧穿施工引起桩基上部出现沉降变形,而下部出现上隆变形,随着曲线半径从150 m减小到50 m,桩基变形增大1.0~1.1倍,桩基最大沉降值约为1.2 mm,处于较低水平。

小曲率半径隧道盾构施工的地表沉降规律分析——以南昌地铁1号线为例

为探究小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的变化规律,利用Mindlin解建立小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的解析计算模型,以南昌地铁1号线盾构隧道工程为依托,通过与现场监测和已有Mindlin解析计算模型的对比分析,验证本文所建立沉降预测模型的合理性,并依次从盾构附加推力、盾壳不均匀摩擦力和地层损失对地面变形的影响进行分析。结果表明:本文所建立的小曲率半径隧道盾构施工引起的地表沉降解析计算模型可有效应用于实际隧道工程的沉降预测,提高了预测精度;盾构开挖过程中,横断面地表沉降槽呈V形,近似正态分布,施工产生的地层损失对地面沉降的影响更大;随着盾构路径两侧推力及摩擦力分布不均程度的增加,地面沉降槽中心偏移情况而增大,地面沉降与地层损失呈非线性相关。研究结果可为类似拟建和在建盾构隧道工程提供理论指导与参考。

小半径曲线段盾构隧道掘进过程中地表变形规律

依托西安地铁2号线正阳大道—北客站区间小半径曲线段盾构隧道工程,通过现场监测和数值模拟,分析了考虑千斤顶不对称推力和曲线内侧土体超挖情况下,小半径曲线段盾构隧道掘进过程中地表变形规律及曲线半径对地表竖向位移的影响。研究结果表明:在盾构掘进过程中开挖面前方22.1 m附近地表轻微隆起;隧道纵向地表沉降最大值出现在开挖面后方12 m处;隧道横向地表沉降槽呈非对称分布,曲线内侧地表沉降大于曲线外侧,沉降槽中心线向曲线内侧偏离隧道轴线,偏移距离为5.5 m;曲线半径主要影响开挖面后方地表沉降,隧道纵向、横向地表沉降最大值均随曲线半径减小而增大,曲线半径超过350 m后,半径变化对开挖面后方地表沉降影响较小。

盾构在硬塑性黏土中小半径曲线段施工技术的研究

随着城市轨道交通的发展,盾构工程在我国基础设施建设领域中的应用越来越广泛,所以盾构工程的施工质量及施工技术显得尤其重要。结合工程实际,对盾构机在硬塑性黏土中小半径曲线段的施工技术进行研究。总结的经验可供今后类似工程借鉴。

小半径曲线隧道盾构施工地表沉降特征研究

在小半径曲线隧道的施工中,由于土体与盾构机之间的相互作用更复杂,盾构转弯半径内侧土体容易发生超挖情况,导致地表沉降难以控制。针对小半径曲线隧道盾构施工引起的地表沉降问题,以实际的工程地质条件与施工参数进行三维建模,通过MIDAS/GTS软件模拟小半径隧道盾构施工工况,研究了不同曲率半径、地层损失率、隧道覆土厚度、隧道盾构施工参数等变量因素下小半径曲线隧道盾构施工对地表沉降的影响规律。结合合肥当地工程背景条件,分析不同开挖阶段下施工所造成的地表沉降,可为小半径曲线隧道盾构施工提供控制地表沉降的措施。

小直径超长距离隧道内现浇混凝土平台高效施工技术

以某小直径超长距离盾构隧道内现浇混凝土平台施工为例,从运输轨道、隧道内混凝土搅拌运输车、施工段划分、混凝土垂直运输、混凝土供应等方面开展深入研究和探索,提出了切实可行的小直径超长距离隧道内现浇混凝土平台高效施工技术。工程实例表明,该施工技术合理可行,操作性强,比原计划工期提前完成了现浇混凝土平台施工作业,可为今后类似工程提供指导和借鉴。

小曲率半径盾构隧道施工中辅助油缸千斤顶推力计算模型研究

在小曲率半径隧道盾构掘进施工时,千斤顶推力的作用会导致管片发生偏移和错台,从而引发安全事故的产生。为有效解决小曲率半径盾构隧道施工过程中由于千斤顶推力而对管片造成的不利影响,通过分析双模盾构机的掘进模式,建立了盾构隧道在掘进开挖过程中的辅推油缸千斤顶推力的计算模型,并将其应用于工程实践,对千斤顶推力进行计算分析,提出了减少或避免千斤顶推力对管片造成的不利影响的相关措施。研究结果表明:(1)双模盾构施工过程中,不同施工区间的辅推油缸千斤顶推力的取值有所不同,应根据工程实际情况确定该推力值。(2)单模盾构施工过程中,辅推油缸千斤顶推力随着贯入度的增大而增大,且增大速率呈逐渐减小的趋势。(3)提出依次从施工纠偏、管片拼装控制、掘进参数合理选取、盾构机姿态控制、盾构机推力控制、隧道纵向刚度的设置和管片质量等来控制和减小千斤顶推力对管片造成的不利影响,保证盾构施工的安全性,为类似工程的建设提供理论指导和参考。

小半径曲线隧道盾构施工测控技术分析

通过曲线始发的小半径曲线地铁盾构隧道施工测控过程,对盾构隧道曲线始发技术、施工过程管片受力情况、盾构机姿态控制方法等进行了分析。针对小半径曲线隧道盾构施工测控中出现的盾构机姿态与管片姿态出现偏差的问题,提出了盾构隧道“割线法”曲线始发技术。通过盾构机姿态的预偏量控制,管片最终稳定姿态与设计隧道中心线达到了最佳拟合,偏移量达到规范要求,为矿山、公路、市政、水电等隧道工程测控技术提供了参考。

曲线盾构隧道顶进过程地表沉降数值分析

为了探究小半径曲线盾构隧道顶进过程地表沉降的规律,对隧道结构施工过程进行数值分析,通过有限元软件分别建立直线和曲线隧道模型分析不同地层条件隧道地表沉降。研究结果显示,直线和曲线隧道在顶进力作用下地表沉降的规律不同,直线段沉降差值大致关于隧道轴线对称,而曲线段外侧有向上隆起趋势,内侧有向下沉陷趋势。研究结果对于今后小半径曲线的研究和施工有指导意义。

砂土互层盾构小半径磨削田头河改迁围护桩关键施工技术

为解决盾构在砂土互层中小半径磨削田头河改迁围护桩的施工难题,以深圳地铁16号线田头站~田心站区间盾构磨削田头河改迁工程围护桩施工为例,通过采取围护桩前方旋喷加固,优化刀具配置和螺旋机叶片,磨桩前主动查刀,中盾注厚浆,严控掘进参数等措施,形成盾构磨桩控制技术,保证盾构安全穿越田头河,有效解决了砂土互层盾构小半径磨桩的相关问题。

小曲率盾构隧道管片施工附加内力计算模型研究

由于盾构隧道施工阶段结构受力复杂,尤其是对于小曲率盾构隧道,千斤顶推力容易引起较大的附加弯矩。为了解决小曲率盾构隧道附加内力计算问题,以某地电缆隧道盾构施工工程为背景,对千斤顶推力进行简化分析,提出了千斤顶推力引起的附加弯矩计算公式。根据公式计算结果,附加弯矩随盾构机的外径和长度增大而增大,随盾构隧道转弯半径减小而增大。针对该工程项目的具体结构尺寸对千斤顶推力的设置提供建议,计算结果可为类似工程提供一定的参考。

小净空工作井盾构高效掘进施工技术总结

随着我国城市建设的快速发展,城市隧道工程越来越多的用到盾构施工技术,但城市空间有限,盾构始发井空间小,严重影响盾构掘进效率。结合福州220kV东台-盖山线路缆化工程电力盾构隧道施工,通过合理的施工组织,改造渣土车、管片车等施工设备,改进物料运输及掘进接收同井施工工艺,提高小净空工作井条件下盾构掘进效率,总结相应施工技术。

小盾构施工引起地表变形预测

小盾构施工引起的地表变形计算复杂,且在发生的过程中无固定规律可循,使用常规解法难以实现地表变形的预测。该研究使用土压平衡原理对小盾构施工过程中的土压力与土壤间的相互作用进行分析,设定施工过程中的空间假设,使用Mindlin解完成由不同荷载引起的地表变形预测公式推导,结合T市地铁8号线A站—C站区间的水文、地质条件,使用Midas civil完成模型的建立,将得到的荷载输入到模型中完成预测,最后将预测值与实际值进行对比。研究结果表明:在X-Z轴方向上,小盾构施工过程中由支撑压力引起的地表变形可以忽略不计;由地面应力变化引起的地表最大变形量的绝对值约为由盾构机外壳摩擦力引起的地表最大变形量的绝对值的2倍;由地面应力变化引起的地表变形>由盾构机外壳摩擦力引起的地表变形>由支撑压力引起的地表变形;预测值与实际值的最大误差满足工程需要。