砂卵石地层冻结施工冻胀效应及其对既有隧道的影响分析

人工地层冻结法的实施会引起地层的冻胀,为了探究富水砂卵石地层冻胀特性及其对既有结构的扰动,首先阐述了土体冻胀的本质和温度与结构应力应变之间的关系,并依托洛阳轨道交通1号线塔湾站-史家湾站区间联络通道工程建立三维热力耦合数值模型,对砂卵石地层冻结期间的地层冻胀变化和既有隧道变形受力进行了数值计算分析。结果表明:冻结管降温使得冻结管周围地层中的水分冻结,土体体积膨胀,进而使联络通道设计位置上方地表出现隆起,且距联络通道中心的水平距离越近,隆起变形值就越大。地层的冻胀对既有双线隧道造成扰动,隧道结构变形主要表现为拱顶隆起、拱底下沉、靠近联络通道一侧的拱腰向隧道内侧产生横向变形,同时联络通道设计开口位置附近的管片结构出现应力集中现象。在整个冻结过程中,冻结前期设计加固区域地层的降温速率和低温扩散速率较快,地层冻胀效应变化显著,而到冻结后期受冻结范围影响地层冻胀变形和既有隧道变形的增幅均有所减小。

富水砂卵石地层地铁盾构施工若干问题及对策

成都地铁工程大规模穿越市域富水砂卵石地层,该地层具有地下水位高、卵漂石含量高和卵石强度高等"三高"特点。一号线前期大量出现刀盘刀具磨耗严重、换刀频繁、带压换刀失效、刀盘结泥饼等现象,严重制约了盾构的掘进效率。在回顾成都地铁一号线一期工程前期盾构选型和施工的若干问题的基础上,提出并总结了富水砂卵石地层盾构选型和配置的一些具体对策,包括:树立"排出为主,破碎为辅"的地层处治理念,调整刀盘和螺旋出土器的结构型式、刀盘开口率、刀具布置型式,改进同步注浆浆液配比,优化泡沫系统和搅拌系统,改进碴土改良系统等。成都地铁一号线一期工程中后期以及二号线一期工程的施工实践表明:以上调整是有效的,盾构换刀距离和盾构施工平均月进度都获得了显著提高。

不同泥浆渗透模式下形成泥膜的闭气效果探讨

文章针对泥水盾构带压开舱时开挖面泥膜的闭气性问题，以南京纬三路过江通道穿越的砂卵石地层为实验地层，通过自行研制的泥膜气密性装置，开展了不同泥浆渗透模式下形成泥膜的闭气试验。结果表明：泥浆向地层中渗透时，部分泥浆颗粒堵塞在地层的孔隙中，有效地降低了地层的渗透性；先以密度为1．05～1.07g/cm3的纯膨润土泥浆向地层中渗透，再以密度为1．15g／cm3以上的稠泥浆形成泥膜，比只以较稠的泥浆形成单纯的泥皮型泥膜的闭气时间长数倍以上。该研究对泥水盾构在高渗透性地层中带压开舱时的泥浆调整和泥膜方案具有重要的参考意义。

富水砂卵石层深基坑近接建筑物安全施工控制技术研究

依托某一典型富水砂卵石基坑工程,通过数值计算对近接建筑物地铁基坑开挖过程中基坑渗流及建筑物沉降进行了分析,并基于现场注浆试验得到合理的基坑基底注浆加固方案,最后通过基坑施工现场实测分析了加固措施的有效性。研究结果表明:富水砂卵石地层深基坑施工会导致在基坑开挖深度范围内及基底一定区域内形成明显的降水漏斗,造成基坑外水位大幅下降且在坑角处渗流最为显著,极易影响基坑边坡稳定性;基坑施工引起的建筑物沉降大,极易导致建筑物发生不均匀沉降破坏;富水砂卵石地层注浆孔距应控制在1.8 m左右,以保证孔间土体能够加固密实;基坑底部采取注浆加固措施能有效地减小基坑施工对建筑物的影响,基坑开挖结束时建筑物最大沉降值为-8.56 mm,工程顺利完成;研究成果可为类似基坑工程施工提供一定依据。

砂卵石地层中PBA工法暗挖车站监控量测分析

北京地铁7号线达官营站主体结构为地下两层直墙三连拱结构,采用PBA工法施工。车站跨度大,PBA工法施工转换多,且车站位于砂卵石地层中,周边情况复杂,施工难度大,风险高。结合工程实例进行剖析,通过监控量测技术分析,证明通过详细的环境调查及精心的施工部署,复杂条件下地铁暗挖车站PBA工法施工的可行性,并为今后类似工程施工提供参考借鉴。

砂卵石地层条件下台阶式基坑的地表变形特点及地层补偿法应用

台阶式基坑在基坑工程中应用较为普遍,其内坑开挖形态、位置的不同将使周围地层的应力场、位移场更为复杂,也给设计和施工带来一定的难度.以北京地区典型的砂卵石地层为研究背景,利用数值模型分析了台阶式基坑地表变形特点.通过地表沉降量比较了影响台阶式基坑工程地表变形的3个主要因素:内坑边距、深度和宽度.同时,进一步讨论了地层补偿法在北京地区砂卵石地层条件下的适应性,并对其他地域的相似工程提出了边墙侧移估算深度的方法.研究结果表明:造成台阶式基坑两侧地表变形差异的本质原因在于内、外坑之间土层形态的不同;地层补偿法可用于描述台阶式基坑地表变形与墙体侧移之间的相互关系.研究成果对北京地区及类似的砂卵石地层条件下台阶式基坑的监控量测与施工精细化控制提供了参考.

特殊条件下盾构接收技术

主要以南昌地铁一号线某区间的盾构接收为例,介绍了地面加固及降水辅助情况下采用静压化学注浆及双液注浆在盾构接收及洞门封堵中的应用。

富水砂卵石地层注浆参数优化研究

富水砂卵石地层具有结构松散、空隙率大、高渗透性的特点，在进行注浆加固设计时，合理地确定注浆参数是注浆加固成功与否的关键。以长沙某地铁车站为工程依托，结合富水砂卵石地层的特点，针对水泥-水玻璃（CS）双液浆注浆凝结时间控制难、注浆孔距设计凭经验确定等问题，通过室内注浆材料试验、现场注浆试验及有限元数值模拟对注浆材料参数及注浆孔距进行优化分析，提出相应的注浆控制标准。研究结果表明：富水砂卵石地层采用CS双液浆注浆，当水灰比取0．8～1．0时，水玻璃浓度应控制在40波美度左右，水玻璃掺合量控制在8％～10％，注浆孔间距宜控制在1．8m左右。

地铁隧道全断面注浆对地表隆起影响分析

深圳地铁某隧道暗挖段由于高强度注浆导致地表持续隆起,最大值超过50 cm,且后续开挖过程中地表并无沉降现象发生。考虑到该区段内主要为砂卵石地层,上部与底部分别为少量粗砂和全风化花岗岩复合地层,文章采用理论分析、数值模拟和现场实测手段,从注浆抬升角度对已发生的地表隆起现象进行原因分析。结果表明:从注浆效果来看,注浆对该段松散土体产生渗透压密效果,并在较大的注浆压力作用下产生水力劈裂;劈裂注浆浆液脉络方向多为水平;注浆区两侧旋喷桩的施作改变了注浆地层原有的应力状态,加强了地表隆起程度。

富水砂卵石地层地铁隧道大直径盾构机刀盘修复技术

成都地区富水砂卵石地层具有卵石含量高、卵石粒径大等特点,在地铁盾构隧道开挖过程中刀盘刀具极易产生磨损,若不及时对刀盘进行修复,会严重影响施工效率与工程进度。文章以成都地铁十七号线为工程依托,对8.6 m大直径盾构首次应用于富水砂卵石地层中遇到的刀盘修复技术问题进行探讨,详细介绍富水砂卵石地层地铁隧道大直径盾构机刀盘修复施工中遇到的问题及采取的防治措施,包括在施工过程中为采用钻孔桩维护掌子面稳定,针对地下水含量高的情况采用降水井降水;在施工时为防止成环管片背后来水进入土仓,采用管片背后注浆的方式形成止水环;以及针对富水砂卵石地层条件下大直径盾构机刀盘修复的具体操作流程提出的刀盘修复技术方案,可为今后国内外类似工程提供借鉴。

卵石含量高、粒径大的富水砂卵石地层中盾构机选型研究

根据成都地铁一号线盾构机所选机型在施工过程中的经验和教训,通过对盾构机的掘进机理深入分析,提出了在富水砂卵石地层盾构机刀盘的合理结构形式。要求刀盘结构强、材质好、面板少、开口率大、开口尺寸适当,用网格结构控制;中心安装超前撕裂刀;滚刀刃间距根据所配置的螺旋输送机的排除卵石尺寸确定;以及刀盘的正、侧面备有耐磨保护装置措施等。

富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术

成都地层以地下水位高、卵石含量多及硬度大、漂石含量高且局部密集成群著称,是否适合盾构法施工或采用何种类型盾构施工,一直存在争论。文章以成都地铁一号线盾构4标左线隧道施工为例,从盾构选型、掘进参数选择、快速换刀、建筑物保护和监控量测等方面,对土压平衡盾构在富水砂卵石地层中的快速掘进技术进行了初步探讨,并结合地铁一号线施工中存在的问题,对地铁二号线盾构选型和施工提出了相应建议。

砂卵石地层盾构施工地表沉降分析及对策

盾构法隧道施工时地表沉降仍然是施工控制中的突出问题之一。砂卵石地层中,由于地质条件的特殊性,地表沉降具有滞后性、隐蔽性、突发性,危害极大,是工程中急待解决的问题。结合成都地铁1号线盾构隧道的工程实践,对地表沉降进行监控量测,并对监控数据进行统计分析,找出变化规律,有针对性地采取相应的治理措施,较好地解决了富水砂卵石地层地表沉降问题。

砂卵石地层机械顶管施工技术研究与应用

为解决成都市锦江水生态治理项目所在砂卵石地层的机械顶管施工技术难题,对顶管系统中的主顶系统、掘进系统、排泥系统、触变泥浆系统、穿墙止水装置、测量和纠偏系统、中继间接力系统分别进行安装调试,通过合理设置和控制中继间,使得该项目的机械顶管施工实现了长距离连续顶进作业,大大提高了施工效率,降低了工程成本及对周边环境的扰动破坏。

矿山砂卵石地层中截水帷幕长幅槽段稳定性研究

露天煤矿长时间大流量疏排降水导致矿区地下水资源严重浪费、井田周围生态环境急剧退化、生产运行成本大幅增加,截水帷幕技术为露天矿山地下水控制提供了新的思路。槽段稳定性直接关系到截水帷幕施工安全、成槽效率及防渗效果。为探讨矿山截水帷幕砂卵石地层在成槽时长幅槽段的稳定性,以我国内蒙古东部某露天煤矿为例,采用二维和三维水平条分法对砂卵石地层长幅槽段稳定性影响因素及规律进行研究,并对比分析二维与三维水平条分法在安全系数计算结果上的差异;借助FLAC^(3D)软件模拟分析砂卵石地层分别开挖17.5、22.5 m 2种长度时槽段的稳定性;结合上述分析结果给出砂卵石地层长幅槽段稳定性控制措施;再通过超声波测试手段验证长幅槽段稳定性及控制效果。研究结果表明:影响槽段稳定性的主要因素有地层岩土体性质、槽段开挖深度、泥浆液面、泥浆密度、泥浆液面与地下水位高差及单幅槽段长度;调整泥浆参数、提高泥浆液面、降低地下水位、优化成槽次序及控制成槽时间等措施可以增加长幅槽段的稳定性;该地层条件下单幅槽段长度不超过21 m时,槽段可以保持直立稳定,长幅成槽技术可行。

地铁暗挖隧道富水砂卵石地层止水施工中深孔注浆技术的应用

现代地铁隧道工程施工时,经常遇到富水砂卵石地层,由于该地层富水高、渗透系数大、强度高,因而会对工程建设造成较大干扰。所以,在隧道施工前,应采取科学、合理的方式对富水砂卵石地层进行处理,提升地层的止水效果,防止水分对工程造成影响。而想要达到这一目的,则应采用深孔注浆技术。基于此,以某工程作为研究对象,通过工程的简单介绍,进而对深孔注浆工艺展开全面分析,并以此为基础,提出了项目建设的质量控制措施,为进一步提升地铁暗挖隧道富水砂卵石地层止水施工效果提供支持。

盾尾注浆的无水卵石地层地表沉降特征研究

以乌鲁木齐一号线地铁某盾构区间为背景,结合施工穿越的土层—无水卵石地层的地层强度以及力学参数等工程地质特征,运用FLAC3D软件进行数值模拟盾构开挖过程,得出盾构开挖穿越该地层会对沉降产生影响。为了使沉降达到施工要求,采用不同厚度的注浆层进行数值模拟,得出盾尾注浆能够有效减小地表及其穿越的拱顶沉降,保证安全穿越该土层。

砂卵石地层中泥膜支护土压盾构施工试验

为了给盾构机在砂卵石地层中安全顺利的掘进提供参考,针对砂卵石地层中土压盾构掘进时开挖面稳定性难以控制、泥水盾构渣土排出困难的情况,提出一种使用泥膜支护开挖面,并使用螺旋排土器进行排土的新型盾构施工方法。考虑泥浆掺加量对泥浆砂卵石混合土在地层中的渗透及支护应力传递模式的影响,进行了不同泥浆掺加量下泥浆砂卵石土的渗透试验研究。在自制的渗透试验装置中,对6组不同泥浆掺加量的泥浆砂卵石混合土进行渗透试验,通过测定压力作用下地层及混合土中超静孔隙水压力及滤水量变化,分析泥浆砂卵石混合土的支护应力传递模式,讨论泥膜支护土压盾构的泥浆掺加量范围。结果表明:随着泥浆掺加量的增加,地层中的超静孔隙水压力消散速率在增加;存在3种应力传递模式,分别是孔隙水压力型传递、泥皮加渗透带型泥膜传递以及泥皮型泥膜传递;泥浆掺加量为23%~25%时可以实现泥膜支护。