上软下硬地层地铁盾构施工地表沉降模拟分析

为了研究上软下硬地层地铁盾构掘进引起的地表沉降规律,以某地铁工程大岭山东站—松山湖站区间盾构掘进项目为依托,通过实测和数值模拟,对比分析上软下硬地层盾构掘进及硬层比对地表沉降规律的影响。结果表明:单双线盾构掘进地表横向沉降规律分别呈V形和W形变化;盾构掘进时对前后地表变形影响的范围约为40 m,其中前方5 m至后方15 m范围内的地表沉降变化率最大;地表沉降随地质硬层比的增加逐渐减小,硬层比为16.7%~83.3%时,地表沉降变化较大,可将硬层比83.3%、16.7%作为上软下硬复合地层研究的上下限。

上软下硬复合地层隧道开挖围岩变形及应力特征研究

软岩隧道开挖时围岩变形较大,且容易发生失稳破坏。以桂林市某引水隧洞工程为例,基于现场监测及数值模拟的方法分析隧洞开挖后围岩的稳定状态。为进一步探究开挖断面区域上软下硬地层不同占比条件下,隧道开挖围岩稳定状态的变化机制,通过有限元分析软件ABAQUS对开挖断面区域软岩地层占比分别为0%、25%、50%、75%、100%五种工况条件下隧道开挖围岩的稳定状态进行研究。研究结果表明:数值模拟和现场监测数据吻合性较好;隧道开挖后最大主应力在地层分界处有明显分界现象;随着上部软岩占比的增大,监测断面处水平位移由向外扩张变形转为向内侧的收敛变形,拱顶沉降逐渐增大,底板隆起在占比为75%之前变化不大,在全软岩断面时变形量会远大于其他模型。

上软下硬地层富水浅埋隧洞破岩技术与初期支护沉降控制

在上软下硬地层富水浅埋暗挖小断面隧洞中,因中、下台阶破岩困难,且上台阶拱脚未坐落于基岩上,初期支护未能及时封闭成环易导致上台阶初期支护发生整体下沉。针对此问题,以龙泉隧洞出口段为工程背景,通过设置开挖试验段,以破岩效率为主要指标,对比分析改装炮机破岩、液压劈裂、CO_(2)相变致裂、膨胀剂致裂4种破岩技术的适用性,并对采用改装炮机破岩技术后隧洞的水平收敛及地表沉降规律进行分析。结果表明:1)CO_(2)相变致裂破岩效率约为6 m^(3)/h,效率最高;改装炮机次之,约为4 m^(3)/h;液压劈裂和膨胀剂致裂的破岩效率最低,分别为2 m^(3)/h和1.1 m^(3)/h。2)改装炮机破岩技术的地层适应性好、振动可控、易修边,采用改装炮机破岩后,地表沉降和拱顶沉降均大幅减小。

青岛某隧道盾构法与矿山法施工交界处围岩快速加固方法与应用

隧道开挖遇到上软下硬地层等不良地质条件时,常采用多种开挖方法交替施工,不同开挖方法交界处的围岩若采用单一加固方式如隧道内超前注浆、洞内帷幕注浆等易引起隧道围岩的涌砂与塌方,甚至引起突水风险。本文基于青岛地铁某区间隧道围岩较为破碎且含水丰富等特点,提出了上软下硬地层、左右线地质条件差异较大以及地下水丰富(连通海水)等不良地质情况下盾构法与矿山法隧道交界处的一种安全、稳定且快速的加固方法。实践证明,该加固方式提高了围岩的力学性能,从而保证了隧道的安全施工,并减少了开挖引起的地面沉降。

灰岩夹页岩地层隧道爆破技术优化

针对在灰岩夹页岩地层隧道爆破开挖时,上软下硬岩体中存在底部欠挖和特大尺寸块石的问题,与隧道现场爆破实验相结合,对爆破参数展开了优化,从而有效地解决了原爆破方案典型试验段下隧道掌子面中底部欠挖、产生大尺寸块石、拱部超欠挖等工程问题。采用了增加掏槽孔数量、减少单孔装药量、周边眼采用长短孔钻孔结合等方法,提高了隧道爆破开挖的效果,对隧道超欠挖的问题得到了有效的控制,从而降低了初期喷砼的损耗量,为隧道施工创造了最好的效益。

全断面硬岩及上软下硬复杂地层盾构掘进技术应用

以青岛轨道交通L6一期工程石山路站—黄海学院站盾构区间为工程背景,详细介绍在全断面硬岩、上软下硬、孤石及基岩凸起等复杂地层条件下,盾构掘进过程中遇到的刀具异常磨损、刀盘卡机、螺旋机主轴断裂和盾构姿态异常等主要技术难题。针对各项技术难题深入研究和分析,总结提出对应的优化解决措施。在施工过程中切实保障盾构掘进安全、优质、高效,值得在类似地质条件的项目中进行推广应用。

南宁地铁2号线盾构选型设计与适应性分析

盾构的选型与设计对地铁区间盾构施工具有重要意义,其选型的合适与否直接影响到盾构施工的成败。针对南宁地铁2号线所遇到的黏土层、硬岩层、夹杂碎石砂砾层、上软下硬地层及岩溶地层等多种地层相结合的特殊复杂地质条件,提出盾构选型总体要求,开展对盾构动力设备、刀盘、刀具等关键部位的选型研究,同时优化防泥饼、螺旋输送机、小倾角皮带机和同步注浆设计方案以及地质加固方案。通过实际掘进参数和地表沉降数据分析,结果表明盾构设备选型及优化设计方案对南宁地区特殊复杂地质条件适应性良好。

上软下硬特殊地层的加固换刀方法

在地铁盾构法施工中,最难通过的应属"上软下硬"地层,其表现为刀具损伤快且无法常压及压气换刀。针对深圳市填海区施工的特殊性在实践中采用旋喷桩将盾构切口环及刀盘前方进行加固及仓内砂浆回填的方法,彻底解决了"上软下硬"地质条件下的换刀难题,保障了换刀人员的安全,同时实现了低成本及短时间恢复掘进。

上软下硬地层暗挖地铁隧道合理岩跨比探讨及实例分析

岩跨比选择是上软下硬地层地铁隧道规划设计中的关键技术问题之一,文章在对上覆软弱地层厚度、隧道跨度和下卧围岩质量进行深入分析的基础上,采用经验公式与数值计算相结合的方法,对地铁隧道合理岩跨比进行了综合探讨,并结合工程实例进行了验证分析。结果表明：地铁隧道合理岩跨比受上覆软弱地层厚度影响较小,受隧道跨度和下卧岩层质量影响较大;隧道跨度越大、岩层质量越好,合理岩跨比值越小;将0.27-0.3和0.5-0.6作为青岛微风化岩层大跨地铁车站隧道和中风化岩层塔柱式地铁车站隧道合理岩跨比范围有可靠理论依据。

青岛城市地下空间稳定性三度区域划分研究

针对青岛独特的上软下硬地层城市地质环境特征,文中采用基于有限元强度折减的数值计算方法和基于现场监测数据的统计分析方法,对青岛城市地下空间稳定性区域划分进行了系统研究。从围岩稳定性角度出发,提出了"难区域(R_(D1))—易区域(R_E)—难区域(R_(D2))"三度区域的概念,并指出上软下硬地层城市地下空间稳定性区域划分问题的研究重点是RD1与RE分布范围及分界覆岩厚度Hr(D1-E);软弱地层厚度Hs越大,开挖跨度D越大,R_(D1)分布范围越大,R_E分布范围越小,H_(r(D1-E))越大,反之H_(r(D1-E))越小。研究成果为城市地下空间的合理开发利用提供了理论基础和依据。

上软下硬地层隧道围岩分级方法研究综述

随着我国城市化进程的加快和隧道工程逐步向深部开发的必然趋势,上软下硬地层隧道工程将会越来越普遍。围岩分级是上软下硬地层隧道工程勘察、设计、施工的基本依据,也是保障工程施工安全、运营安全的基础,其对隧道工程来说是基础性的工作也是关键性的工作。在概括了解围岩分级概念的基础上,从国内外围岩分级的发展史出发描述了当前上软下硬地层隧道围岩分级的研究现状,针对性地阐述了目前在我国常用的三种围岩分级方法:Q系统、RMR分类方法以及公路隧道围岩分级BQ法。指出围岩分级研究中存在的一些问题,发现在目前的研究中还没有建立专门的上软下硬复合地层隧道围岩分级方面的研究体系,最后指出未来我国隧道围岩分级的发展趋向。

厦门地铁上软下硬地层盾构施工引起的地表沉降研究

针对厦门地铁1号线莲坂站~莲花路口站盾构区间隧道工程,通过现场监测和数值模拟,研究在上软下硬地层中过渡区盾构法隧道施工对地表沉降变形规律的影响。研究结果表明:上软下硬地层地表横向沉降受硬层比的影响比较明显,基本上表现为随硬层比增大,地表沉降量整体减小且沉降槽变浅的趋势。其中隧道轴线正上方以及轴线附近监测点的沉降量受硬层比的影响相对于远离隧道轴线的监测点要大;上软下硬地层地表纵向沉降受硬层比的影响主要表现在地表纵向沉降量及开始和结束的位置变化上,随着硬层比的变大,盾构施工对地表纵向沉降量及其影响范围都在缩小;通过研究隧道轴线正上方监测点地表最终沉降值与硬层比的关系,建议将硬层比15%~85%视为开展上软下硬地层地表变形研究的阈值。

上软下硬地层隧道破坏规律数值模拟

在进行地下工程施工的过程中,往往会遇到复杂的工程地质问题,特别是上软下硬地层的地质问题,更是地下工程研究的重点。运用数值模拟的方法,采用实际工程浏阳河隧道的地质岩层的物理参数,进行模型的构建以及隧道分步开挖的模拟,分别针对隧道处于上软下硬地层3种位置不同开挖条件下隧道围岩的应力、应变、剪力云图的对比分析,得出了上软下硬地层条件下隧道围岩的破坏机理。

上软下硬大跨车站隧道施工方案研究

依托大连地铁二号线兴工街站,充分组合使用超前大管棚与小导管注浆、双层初期支护、增设大拱脚、拱部后期径向注浆和纵梁底岩体注浆加固多种控制措施对围岩变形进行控制。利用有限元软件对组合变形控制措施的施工效果深入分析,发现随着支护措施的逐渐增强,地表最大沉降值逐渐减小,控制效果明显;双层初期支护和增设大拱脚对控制地表沉降效果最好。结合监控量测进行现场实证变形控制效果,实测结果与数值模拟的地表沉降规律非常相近,证明了数值模拟结果的合理性。研究成果可以为此类隧道修建积累实践经验,指导今后的隧道设计与施工。

上软下硬地层基坑支护型式-吊脚桩支护结构分析

结合青岛地铁一期工程(3号线)人民会堂站对青岛地区典型的上软下硬地层常用的支护结构—吊脚桩支护结构进行分析,总结了此种支护体系中两个关键设计参数,桩体嵌岩深度和锁脚锚索预加力对支护体系的影响规律,并与施工现场监测数据进行了对比分析,为以后的工程实践提供一定的参考。

短距离硬岩及上软下硬地层盾构法施工技术

结合广州地铁3号线工程实例,介绍了城市地铁中硬岩和上软下硬地层的盾构法施工技术,对盾构在不同地层的掘进参数和注意事项进行了讨论。只要工程实施前期做好详细的地质勘查工作,摸清工程地质条件,通过有计划地更换刀具,在施工中选择合理的掘进参数,在硬岩和上软下硬地层采用盾构法施工是完全可行的。

上软下硬地层小净距双线矩形隧道减震措施研究

为了提高上软下硬地层中小净距双线矩形隧道的抗震性能,依托某小净距双线矩形隧道工程,利用有限差分软件FLAC^(3D),分别研究了半包、垫层、全环减震层的减震效果。研究结果表明:半包减震层可以使横向位移减小29.9%,拱顶位移减小22.9%,最大、最小主应力减小8.0%、8.1%,最大剪应力减小22.5%,最小安全系数提高44.2%;垫层减震层可以使横向位移减小23.5%,拱顶位移减小13.7%,最大、最小主应力减小10.8%、1.3%,最大剪应力减小1.4%,最小安全系数提高5.0%;全环减震层可以使横向位移减小19.5%,拱顶位移减小20.6%,最大、最小主应力减小22.5%、4.7%,最大剪应力减小4.8%,最小安全系数提高30.4%。综上,施设半包减震层的减震效果最优,因此推荐本工程采用此措施进行抗震设防设计。

青岛地铁上软下硬岩层区间隧道断面设计优化

以青岛地铁3号线宁夏路站—敦化路站化区间隧道上软下硬岩层段为工程背景,利用数值模拟对三种断面隧道施工沉降、衬砌结构受力、塑性区分布、断面开挖面积和配筋面积的变化规律进行研究,并结合模拟结果与现场监测数据对隧道开挖断面进行综合优化。研究结果表明:拱部削尖马蹄形断面能保证隧道施工安全,且断面配筋面积最小,经综合考虑隧道施工的安全性与经济性,为最优断面方案。

上软下硬地层盾构掘进模式的研究

广州市轨道交通四号线南延段[施工3标]土建工程塘坑站~大涌站盾构区间采用复合式土压平衡盾构机施工。目前,关于盾构掘进比较成熟的工艺仅限于单一地层,而类似于本标段有关上软下硬地层条件下盾构掘进研究相对滞后。国内、外许多在上软下硬地层条件下盾构掘进时出现不同程度的喷涌、刀盘结泥饼、刀具损坏甚至地表坍塌等现象。经本标段的现场实践,在能实现半仓气压法掘进的情况下,采用该方法进行施工,能有效地降低刀盘扭矩和刀具损坏的速度,减少喷涌和地表坍塌的风险,极大地提高掘进效率。

盾构穿越上软下硬及硬岩段施工技术分析

在城市轨道工程施工过程中,经常会遇到上软下硬的地质环境,对盾构的正常施工造成了比较大的影响。以实际工程为例,对盾构穿越上软下硬地层的施工风险和问题进行分析和探讨,然后提出了相应的应对措施,保证了盾构穿越上软下硬以及硬岩段的施工质量和施工安全,可供参考。