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。

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题,通过开展室内缩尺模型试验,研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应,并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用,探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明:在超大地面荷载作用下,盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大,以受压的形式承担了大量的荷载效应,导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移,进而在围护结构底部发生失稳,导致整体破坏;主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力;通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量,由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。

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.

近海淤泥地层超大直径盾构工作井设计

随着城市建设的推进,超大直径盾构隧道逐渐涌现于各种重大工程之中,而大尺寸、超深工作井也得到了应用。如何更好地对工作井的围护及结构进行设计,成为超大直径盾构研究的重点之一。以珠海某近海淤泥地层超大直径盾构工作井为例,通过启明星软件对其围护结构的安全性及侧移进行了分析计算。同时采用Midas Civil软件建立三维模型,计算其结构弯矩及剪力。结果表明,该工作井方案能满足各规范的要求,可为类似工程提供借鉴。

宁波地铁7号线110 kV高压线下明俞盾构工作井施工技术研究

城市轨道交通工程往往受管线改迁工作制约,影响工程实施进度。通过优化施工方案避免重大管线迁改,可有效推进工程进展并节约工程投资。基于此,文章以宁波地铁7号线明俞工作井110 kV高压线下施工为例,通过低净空成槽机成槽、钢筋笼分节吊装、MJS垂直加固及盾构平移等施工工艺,成功实现了110 kV高压线下(限高9 m)盾构工作井的安全快速施工,有效地避免了管线改迁,产生了良好的社会效益,可供类似工程参考。

超深圆形盾构工作井结构分析与设计实例

华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目黄河穿跨越工程的河东侧盾构工作井埋深41.5 m,地下水位高;工作井为圆形结构,受力体系复杂,需对开洞工况下工作井结构进行分析与设计,以保证结构的安全性与经济性。基于此,文章针对中框架与底板之间的工作井结构,采用二维简化模式、简化梁单元模式与三维模式进行分析,结果表明:工作井开洞位置局部的情况类似拱形构件,随着暗柱等构造措施约束效果的增强,工作井开洞位置附近的受力和变形变小,但暗柱位置处负弯矩增加;设计时应通过设置暗柱、开洞位置内衬加厚的构造措施来改善结构的力学性能,并应合理选择暗柱的尺寸。

地铁盾构区间穿越活塞风道回填过井工艺研究

针对城市地铁区间穿越活塞风道工艺进行研究,创新提出一种盾构机回填过井快速施工工艺。通过多方案比较,回填过井法相比其他传统施工工艺具有明显优势,具体表现为工期占用短、施工成本低、施工质量高、安全风险低、效果显著。文章首先介绍回填过井法的工艺原理及工艺流程,接着阐述盾构机回填过井施工操作要点,然后通过效果检测分析发现该工艺在工期、经济、质量和社会效益方面效果显著,值得大力推广,最后通过对施工过程进行沉降及位移变形监测,证明盾构机推进参数控制合理,穿越风道结构安全,对周边环境影响较小。

坑外降水条件下软土地层深大盾构工作井稳定性研究

采用合适的计算方法确定有效的围护方案是基坑设计中的难点。以南京纬三路过江隧道江北盾构工作始发井为依托,采用空间地基板法反演分析得到各地层m值,通过编制DLOAD子程序实现主动区与被动区的判别和相应荷载的施加,得到坑外降水条件下软土地层深大盾构工作井围护体系的受力与变形特征。计算结果与现场实测值较为吻合,从而证明采用空间地基板法配合反演得到的地层m值可有效预测工作井围护体系的变形与受力特征。为进一步优化设计方案,选定连续墙厚度、支撑截面尺寸及底板以下5 m范围内土体m值3个参数,通过正交试验进行参数分析,得到影响连续墙水平位移及支撑轴力的主要因素。计算方法及相关计算结果可为同类工程设计提供参考。

盾构竖井深基坑工程风险识别与评估

随着盾构法的广泛应用,迫切需要对盾构竖井深基坑在设计与施工过程中所存在的风险进行合理评估,以指导相关单位采取动态管理和风险管理等措施的实施,从而实现快速、安全施工。结合北京市南水北调配套工程南干渠3#盾构竖井深基坑工程,并根据该工程地质特点及周边环境等条件;采用工程分解结构法(WBS)对该工程分解;然后应用故障树法(FTA)对该工程的风险事件和风险因素进行识别;最后利用综合集成评估方法,计算出该工程风险等级,结果为三级,属较高等级;该评估方法可为同类工程参考借鉴。

工作竖井与隧道连接处支护结构横向地震响应

建立了工作竖井与盾构隧道、明挖隧道相连的空间交叉结构三维模型,采用FLAC3D对该复杂结构进行了横向地震响应分析,得到了工作竖井与隧道连接处支护结构关键点的位移和应力响应规律。通过对地震横向激励过程中竖井与隧道连接处支护结构收敛位移和关键点主应力峰值的分析,对该结构的横向抗震性能做出了评价。

工作竖井与隧道连接处纵向地震响应数值分析

建立工作竖井与盾构隧道、明挖隧道相连的空间交叉结构三维模型,采用FLAC3D对该复杂结构进行了纵向地震响应分析,得到了工作竖井与隧道结构连接处关键点的位移和应力响应规律.并通过对地震纵向激励过程中竖井与隧道结构连接处收敛位移和关键点主应力峰值的分析,对该结构的纵向抗震性能做出了评价.

大直径泥水平衡盾构机12‰下坡隧道双机同井洞内始发控制技术

通过广深港客运专线深圳至香港连接隧道深港隧道12‰下坡段2台9.96m泥水平衡盾构机,在皇岗公园工作井先后同井始发的施工实例,从盾构机的吊装与井下组装、洞内长距离空推、反力墙的设计及优化等方面进行重点阐述,采用Midas空间有限元软件对3600kN龙门吊基础受力和变形进行检算,采用Ansys空间有限元程序对混凝土反力架进行空间分析和优化计算,解决了2台大直径泥水平衡盾构机在12‰下坡隧道双机同井洞内始发难题,为类似工程提供借鉴。

油气长输管道越江盾构隧道结构设计与建造技术

结合国内油气长输管道越江盾构隧道的工程实例,对穿越水域的管道盾构隧道结构设计和建造技术进行分析。总结了油气管道越江盾构隧道工作井结构形式、水底段隧道预制管片设计参数和拼装方式及洞内油气管道安装与防腐处理方法,可供类似条件下油气长输管道越江盾构隧道结构设计和建造提供借鉴。

南湖路湘江隧道盾构井设计

南湖路湘江隧道河东盾构工作井长25 m,北线开挖深度为19.446 m,南线开挖深度为23.828 m,南北线合并开挖总宽36.622 m,为超大、超深基坑工程。阐述了工作井设计思路及支护手段,通过对其围护结构进行受力计算及稳定性分析,证明支护参数合理可靠。

江阴靖江长江隧道工作井侧墙抗裂防渗研究与应用

为解决工作井侧墙混凝土收缩开裂及侧墙顶部与环框梁结合部位不密实而引起的渗漏问题,首先,采用考虑材料、结构、环境、施工等多因素耦合机制模型,量化评估混凝土开裂风险,提出抗裂性控制指标;然后,通过综合运用黏度调控、水化历程与膨胀历程双重调控技术,实现了工作井侧墙中低胶材混凝土自密实性能与抗裂性能协同;最后,结合入模温度控制、冷却水管、控制布料间距与浇筑速率以及保温保湿养护等工艺措施,提出了超长大体积、分步浇筑的工作井侧墙抗裂防渗成套技术方案。工程应用结果表明,工作井侧墙与环框梁结合密实,单边最大长度为53.6 m、一次性浇筑累计长度达120 m、厚1.5 m的工作井侧墙未出现裂缝及渗漏。

新加坡地铁滨海线C822标盾构吊装下井施工技术

以新加坡地铁滨海线C822标为背景,针对该工程工作井及周边场地的特殊环境条件,提出了适合工程实际情况的盾构吊装下井方案,并对吊装方法和吊装顺序作了详细的介绍。

暗挖隧道盾构竖井小半径曲线空推分体始发技术

城市地铁施工技术已日趋成熟,但在施工中经常会因征地拆迁或极硬岩等特殊地层的影响无法按时提供盾构始发场地,进而影响整个工期。针对此情况,通常会在区间线路上增设竖井,并采用矿山法和盾构法相结合的施工工艺。通过厦门地铁1号线1标段文灶站—将军祠站区间盾构始发的工程实例,介绍了盾构竖井小半径曲线分体始发和空推技术,并对施工过程中的关键工序控制进行阐述。

大跨度盾构工作井过境阶段侧壁力学特性研究

随着城市超长盾构隧道的不断发展,大跨度工作井结构的安全性就显得尤为重要。本文依托上海北横通道工程梧州路工作井实例,以侧壁在过境阶段的力学特性为专题开展研究。通过对比设置与未设壁柱对大跨度井壁的影响,得出壁柱能够有效分担部分侧向压力,从而改善叠合墙的受力性能。基于设置壁柱后井壁内力分布特点,以及考虑地下连续墙接缝的影响,提出建立正交各向异性的三维结构模型,通过计算结果考察盾构过境前后非开洞井壁、开洞井壁以及壁柱的受力特征。研究成果能为今后类似工程的设计优化和施工实践提供理论支持与指导。

南方电网首条海底电缆专用隧道之难点与创新

介绍了南方电网首条海底电缆专用隧道——220 kV华能汕头电厂至汕头市区月浦变电站电缆隧道工程建设情况及实施难点,针对工程施工地质条件复杂的特点,采用了内径为2.9 m的盾构隧道,并创新采用了海上冰冻法、全断面高气压法施工。海上冰冻法成功解决了工程隧道盾构机进水的问题,克服了海上钢平台搭设困难、冻结管搭设遇石块阻碍等难题;全断面高气压法不仅提高了盾构推进速度,而且有效控制了盾构坡度。海上冰冻法、全断面高气压法的应用保证了隧道建设的顺利完工。

盾构法综合管廊工作井小尺寸深基坑变形与受力特性研究

为辨明小尺寸深基坑支护结构的变形及受力规律,以宁波市通途路综合管廊工程工作井小尺寸深基坑为研究对象,对2#工作井基坑开挖关键工况的地表沉降、地连墙墙顶及深层变形、内支撑轴力、土压力等监测成果进行分析。而后基于三维数值模型,重点对比了工作井基坑长度、宽度方向上的空间变形特性和土压力计算结果。研究结果表明:盾构法综合管廊工作井土方开挖顺序宜先中间后两边,内支撑应随挖随撑,并尽量缩减暴露时长;基坑宽度方向空间效应较长度方向显著,而在不同深度处空间效应影响范围基本一致;采用弹性支点法进行支护结构设计偏于保守,而三维有限元法可较好反映软土地区小尺寸深基坑施工过程变形及受力特性。