基于组合权重与灰色关联度分析法的地铁深基坑开挖稳定性评价

伴随着城市的快速发展,地铁深基坑工程越来越多。在开挖过程中如何对其稳定性进行评价,是当前需要重点关注的问题。以成都地铁十七号线凤溪站深基坑支护开挖工程为依托,利用层次分析确定的主观权重与利用熵值法确定的客观权重计算获得组合权重,并与灰色关联度分析法相结合,通过现场数据采集并进行综合评判,客观评价地铁深基坑开挖的稳定性。结果表明,各监测项目对基坑稳定性的重要程度从大到小依次为桩顶水平位移(0.29)、地表沉降(0.24)、建筑物沉降(0.19)、桩顶沉降(0.18)、内支撑轴力(0.10),基坑稳定性综合评判结果等级为"非常好"。所建立的评价模型可为类似地铁深基坑开挖稳定性评价提供新的方法。

富水圆砾地层盾构隧道联络通道加固技术研究

联络通道施工是盾构隧道施工中的事故多发阶段,选择合理的土体加固方式提高周边土体的稳定性是保证联络通道施工安全的关键环节。本文介绍了联络通道常见的施工方法和加固方式,并针对南宁市富水圆砾地层特性,结合南宁地铁2号线三苏区间联络通道的施工,对适应该地层的盾构隧道联络通道加固工法进行比选分析,最终采用地下连续墙加膏浆注浆技术进行预加固处理。通过对加固后的地层沉降变形、地下水位和联络通道净空收敛等实测数据的分析,验证了地下连续墙加膏浆注浆对圆砾地层注浆加固的可靠性,为今后富水圆砾地层盾构隧道联络通道施工提供了一定的参考。

富水砂卵石地层大直径盾构刀具的磨损与适应性

以北京地下直径线盾构隧道试验段工程为依托,基于现场实测数据,系统分析了富水砂卵石地层大,直径盾构施工刀具的磨损规律及磨损原因,并对不同类型盾构刀具在该地层条件下的适应性进行了研究.结果表明:地层中卵石和砂的含量变化明显且存在强度很高的胶结物是刀具产生严重磨损的主要原因;单刃滚刀除有一小部分偏磨损坏外,其余均未出现严重磨损,更换较少,对该地层具有较好的适应性;重型撕裂刀在短距离掘进后即发生刀头脱落的情况,对该地层的适应性差;正常掘进过程中,外周边滚刀掘进距离约为120 m,刀盘中间部分的滚刀掘进距离约为230 m,可据此数据确定合理的刀具检查及更换距离.盾构隧道试验段研究成果可为本工程后续施工起到重要的指导作用.

富水砂卵石地层泥水盾构施工地层变形规律

研究目的:富水砂卵石地层颗粒间空隙大、无黏聚力且灵敏度高,在此类地层进行大直径盾构隧道施工所引起的地层变形规律尚不明确。本文以北京地下直径线为依托,通过对地表沉降和深部土体水平位移的实测和分析,得出富水砂卵石地层盾构隧道施工引起地层变形的基本规律。研究结论:(1)通过对盾构刀盘改造,可使富水砂卵石地层泥水盾构施工引起的地表沉降显著降低,隧道两侧深部土体的水平位移也相应降低,说明合理的盾构刀盘设计对富水砂卵石地层变形控制至关重要;(2)盾构隧道掘进过程中,最大沉降发生在盾构通过阶段,地表沉降的纵向影响范围约为盾构隧道工作面前方1.25倍隧道洞径和工作面后方4.15倍隧道洞径;(3)盾构刀盘改造前后,Peck公式均可以很好地拟合地表沉降槽曲线,但地层损失率和沉降槽宽度系数有一定变化;(4)研究成果可为类似工程提供借鉴及参考。

富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术

成都地铁1号线的盾构掘进表明，在砂卵石地层中开挖刀具的磨耗非常严重，平均120～150m需全面更换一次刀具。结合成都地铁1号线盾构3标项目，对浅埋富水砂卵石地层条件下的土压平衡盾构带压换刀技术进行了有益尝试并获得成功，从而形成了相关成套技术。主要包括带压换刀工作气压值的经验计算公式，膨润土泥浆的配合比和制备流程，以及按“到达预定换刀地点前”、“到达时”、“换刀结束后的恢复掘进”三阶段控制的施工工艺。

南昌富水砂砾石地层土压平衡盾构渣土改良技术研究

以南昌轨道交通1号线土建六标工程项目的彭家桥站—师大南路站区间施工所采取的渣土改良技术为背景,对富水砂砾石地层条件下土压平衡盾构施工渣土改良系统的优化创新、渣土改良剂的选择、配合比试验、添加剂注入量的确定等措施进行了详细的研究试验,实践结果表明,通过该项渣土改良技术改良出的渣土具有良好的流塑性和止水性,有效地减小了刀盘扭矩,控制了地表沉降,并安全地下穿了浆砌块石基础的老石拱桥。

渠式切割水泥土连续墙(TRD)在赣江某综合整治工程中的应用

在水利防渗工程中,渠式切割水泥土连续墙(TRD)作为防渗墙,其设计方法、施工控制要点和实施效果有待进一步的研究。依托江西赣江某综合整治工程,根据项目工程地质特点,比较不同防渗墙的施工优势,设计了联合双轮铣深层搅拌技术(CSM)的TRD施工方案,通过试成墙试验,确定了TRD的施工参数,并对成墙质量进行了钻孔取芯和地质雷达检测。试验结果表明:TRD防渗墙在富水圆砾地层中施工效果较好,成墙速度8~10m/d。钻孔取芯检测结果表明:芯样率较高,完整性好,防渗墙连续均匀;芯样无侧限抗压强度为1.4~1.9MPa,渗透系数小于1×10^(-6)cm/s,强度、渗透性等满足防渗性能要求。地质雷达检测结果显示:TRD防渗墙成墙完整性好,墙体均匀连续且达到设计深度。

富水砂卵石地层双层衬砌类圆形断面矿山法地铁隧道适应性研究

针对富水砂卵石地层条件下矿山法隧道下穿既有地铁盾构隧道,首先从工期要求与既有工程经验方面进行总体方案设计,明确矿山法隧道近距离下穿既有隧道的优势;随后基于规范要求与富水砂卵石地层特性,提出施工变形控制标准;最后对初期支护+双层衬砌结构型式下的沉降变形、结构内力等进行深入分析,并与常规初期支护+二衬结构型式进行对比分析,明确双层衬砌结构型式的优势。研究结果表明:类圆形断面在减小隧道开挖轮廓与改善结构受力性能等方面具有明显优势,同时本工程双层衬砌构造型式,围岩荷载主要由二次衬砌承担,永久结构(三次衬砌)承担的荷载较小,永久结构在承载力与稳定性,尤其是安全储备方面具有明显的优势。

富水砂砾地层水平杯型冻结温度场变化规律分析

针对富水砂砾地层饱和度高、渗透性强和施工风险高等问题,盾构端头采用水平杯型冻结加固法,可有效防止涌水涌砂,保证施工安全。本文以昆明地铁5号线盾构始发端头的冻结作业为依托,对水平杯型多圈冻结帷幕各圈层的地层温度进行了现场监测,明确其温度场的变化规律、阶段特点及冻结效果。研究结果表明:温度场发展可划分为4个阶段,且与盐水降温的两期计划有很好的协调性。多圈冻结外圈与中圈之间冻结速度最快,外圈外侧最慢,发展速率之比可达1.00∶0.53,符合实际工程需要。杯型冻结杯底加固区降温速率均高于杯身加固区,平均交圈时间快5 d左右,最终形成冻结帷幕的平均温度也更低。

大埋深富水砂卵石地层泥水盾构带压换刀及动火焊接技术

通过北京铁路地下直径线工程盾构施工实践经验,总结了大埋深富水砂卵石地层泥水盾构施工中带压换刀技术以及特殊情况下的带压动火焊接技术。带压换刀的技术主要有两个方面:一是选择合理换刀地点及进舱工作压力,保证掌子面土体的稳定;二是进行开挖舱高浓度泥浆的置换和中盾高浓度泥浆的注入,有效地防止了气体的逃逸。在施工中成功实现了带压进舱250余次,工作压力从0.9bar(1bar=100kPa)增加到2.8bar,未发生任何安全事故。

富水砂卵石地层超细水泥注浆模型试验与工程应用研究

通过室内模型试验进行超细水泥注浆研究,提出了富水、围岩松散等复杂条件下斜井全断面超前预注浆、地面预注浆、壁后注浆的综合处理方法。跟踪监测结果表明,注浆后围岩的稳定性和承载力大幅提高,巷道涌水及断面收敛变形的现象得到有效控制。通过工程实践发现,超细水泥注浆起到止水及加固围岩的作用,对富水巷道需不断止水的状况有所改善,达到了预期的安全性和可行性要求。

联络通道富水卵砾石层冻结施工冻结壁温度及变形的模型试验

应用室内强度试验确定富水卵砾石层相似材料配合比,并进行冻结温度场、水分场与应力场的相似准则推导,设计研发出以物理模型箱,包括加载、制冷、监测系统为一体的多功能物理模型试验平台,根据等散热能量原则设计冻结管布置方案,研究了富水卵砾石层冻结过程中冻结壁温度及变形规律。通过模型试验监测模拟富水卵砾石地层冻结壁形成、地层冻胀及开挖过程中温度场与位移场变化,发现距离冻结管近端温度下降比远端快,随着时间的不断增加,冻结壁冻胀位移一直增大,最后达到峰值,不同位置由于冻胀引起的位移还是存在稍许差异,具体表现在拱顶冻胀位移最大,拱角次之,拱底最小。结果表明:冻结壁内侧温度下降比外侧下降快,离冻结管越远的测点差异性也越大,距离冻结管近端温度下降比远端快;冻胀阶段位移拱顶处最大,其次为拱角,拱底最小,而开挖阶段拱底处位移变化最大,其次为拱角,拱顶最小。两阶段位移都是先增大而后趋于平缓,但开挖位移开挖断面处有突变。

富水圆砾地层土压平衡盾构停机地层变形特征实测分析

为分析盾构停机期间地层变形规律,依托某富水圆砾地层地铁区间盾构工程,对盾构停机前后地层沉降变形和掘进参数变化进行监测和研究,并计算单纯由盾体下卧层压缩引起的地层沉降。结果表明:盾构停机对盾体前方土体沉降变形影响更大,且沉降速率与停机时间密切相关;盾体后方土体沉降主要受盾构掘进地层损失影响,其沉降逐渐稳定,且土层深度越浅沉降越早稳定;对于近距离盾构下穿施工,下穿前停机造成的影响比下穿后停机造成的影响更大;盾构停机复推时由于总推力和上土舱压力大幅增大,地层沉降曲线出现先隆起再下沉的波动,深层沉降波动幅度显著大于地表沉降,表明富水圆砾地层盾构停机会放大对邻近深层土体的扰动影响,在盾构近距离下穿既有地下工程施工过程中应尽量避免停机。

富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究

为解决土压平衡盾构在富水圆砾地层中渣土不易改良及易喷涌问题,采用昆明地铁4号线圆砾土作为试验材料,以膨润土泥浆、羧甲基纤维素(CMC)与聚丙烯酰胺溶液(PAM)作为主要改良材料,泡沫作为辅助改良材料开展室内改良渣土坍落度和常水头渗透性试验。试验结果表明:1)在塑流性方面,仅用泥浆或泥浆与CMC混合改良时,圆砾土流动性过大;PAM加入到泥浆改良渣土中时,能够提高渣土的塑流性;泡沫的掺入对泥浆和PAM共同改良渣土的塑流性无影响。2)在渗透性方面,CMC、膨润土泥浆和PAM均可有效改善渣土渗透性,且渗透系数随着注入比的增加而增大;泡沫的掺入对泥浆和PAM共同改良渣土的渗透性无影响。根据试验结果可知:当地下水头约为25 m时,可将膨润土泥浆配比1∶4(1%CMC)、膨润土泥浆注入比(BIR)=25%、PAM注入比(PIR)=12.5%、泡沫注入比(FIR)=20%或膨润土泥浆配比1∶3、BIR=25%、PIR=7.5%、FIR=20%作为此圆砾地层的渣土改良参数。

保压泵出渣技术在土压平衡盾构施工中的应用

为应对在富水砂卵石地层盾构掘进施工易发生喷涌的问题,依托南昌市轨道交通1号线土建六标工程为背景,成功实践出采用保压泵装置在喷涌发生条件下出渣施工技术,结果表明在存在承压(微承压)水的富水砂卵石地层盾构施工中,合理使用保压泵装置进行出渣是有效控制喷涌的方法之一。

富水卵砾石泥砂层浅埋隧道施工方案优化研究

以武汉市某区间地铁隧道工程实例为背景,介绍富水卵砾石泥砂层浅埋隧道施工的难点和风险。利用PLAXIS 2D/3D建立数值模型验证优化方案的可行性。研究结果表明,采用台阶法开挖引起的地表沉降较CRD法小,地表沉降槽的影响范围为隧道中心线左、右两侧的3~4倍隧道断面尺寸;采用全断面注浆搭配管棚支护相较于长短管注浆搭配超前小导管对地表沉降、衬砌结构的变形控制效果优良,前者降低了下穿地下车行通道施工段结构的最大沉降值约46.88%。

富水卵石层土压平衡盾构水下接收技术

为确保济南市轨道交通R1号线大杨站盾构顺利接收及上方管线安全,提出复杂地质条件下土压平衡盾构水下接收方案,阐述垂直冻结加固、洞门凿除、挡墙及板下临时支撑施作、盾构掘进模式及掘进参数控制、同步注浆及补强注浆、外凸式洞门设计等水下接收技术。主要结论如下:1)在巨厚富水卵石层中盾构接收情况下,常规加固措施无法保证加固效果时,建议采用水下接收方式; 2)优化洞门凿除工序,视情况分层分块凿除,降低洞门凿除的风险; 3)采用不同的掘进模式,保证土压平衡盾构水下接收的顺利实施; 4)外凸式洞门后浇环梁设计可减小洞门永久封堵的施工风险; 5)整个接收阶段管线最大沉降变形仅1. 41 mm,采用水下接收技术能保证富水卵石层中土压平衡盾构的安全接收。

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术

以成都地铁一号线盾构4标(火车南站-省体育馆区间隧道)工程为依托,介绍了针对成都地铁富水砂卵石地层,采用土压平衡盾构施工的关键技术。

富水砂卵石地层条件下土压平衡盾构全套筒密闭始发技术

依托北京地铁8号线三期永定门外站—木樨园桥北站区间盾构工程,对全套筒密闭始发技术进行研究。实践表明,采用全套筒密闭始发工艺不需要进行端头注浆加固及降水处理,无需进行征地拆迁、管线改移等施工,同时避免了富水砂卵石地层中端头注浆加固质量难以保障的施工通病。

富水砂卵石地层盾构法施工地表坍塌原因及对策

分析成都地铁工程因高富水、卵石含量高、强度高造成盾构施工困难的情况,通过不断摸索实践,基本解决了富水砂卵石地层长距离快速掘进的难题。论述由于砂卵石地层的自稳特性,地表沉降表现出一定的滞后性,给工程带来安全隐患,对地表坍塌原因进行初步分析,并结合工程实践提出相应的施工对策。