深埋损毁盾构隧道修复施工技术与实践

川气东送输气管线武汉段采用盾构方式穿越长江,盾构主机在到达接受井之前,隧道突发涌水涌沙事故.为尽快修复损毁隧道,确定采取将接受井前移、地下连续墙作为围护结构逐层开挖的局部修复方案.修复时,先采取固结灌浆方式将基坑(临时接受井)两端隧道封闭,使隧道内各类管材、钢轨等嵌固,以利切割;而后采用小口径钻具对深埋构筑物(隧道管片、钢轨、各类管线)进行切割,处理方案取得成功.对切割技术的工艺流程、切割钻机选型、布孔方式、隧道管片切割效果,以及注浆加固、地下连续墙施工、深基坑开挖等进行了详细介绍.该项技术的成功实践,对提高我国深层构筑物处理设计水平和施工技术具有重要意义.     

盾构隧道壁后注浆压力对地表沉降的影响分析

为直观了解盾构隧道施工过程中壁后注浆压力对土体变形的影响,分析盾构隧道注浆压力大小对管片上浮的影响,保证在隧道施工过程中采用合理的注浆压力,控制地表变形量。采用FLAC3D软件对上海某越江隧道施工过程进行了数值模拟,分析注浆压力对管片上浮的影响。结果表明:在不同注浆压力及不同分布形式情况下,土体受扰动程度差异较大;当注浆浆液充填等待层后,随着注浆浆液逐渐硬化,盾构隧道管片会逐渐形成上浮趋势,上浮量与注浆压力有关,当注浆压力控制在0.2～0.3MPa时,地表变形量可以得到有效控制,所以施工中应该值得注意。同时也为今后的盾构隧道数值模拟与现场施工提供参考。     

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。     

越江隧道联络通道冻结法施工力学模拟分析

为直观了解冻土帷幕的力学特性,掌握隧道联络通道开挖过程对冻土帷幕的影响,保证开挖过程的安全,采用大型有限差分软件 FLAC ^3D ,对联络通道的开挖过程进行了数值模拟。从数值分析的角度对冻土帷幕的应力与变形进行了分析和安全评价,详细研究了冻土帷幕中应力与位移的分布情况,确定了冻土帷幕厚度设计安全值为 2.5 m （可以满足施工要求）,并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕与隧道接触部位。由于该部位在冻结过程中散热快,冻结效果差,所以施工中应该值得注意,同时也为今后的联络通道数值模拟与人工冻结法施工提供了参考。     

地铁盾构隧道管片破损修复技术研究

某地铁区间隧道挖掘贯通后,受后续施工的影响,产生了较大变形与位移,并导致管片错台、破损与局部开裂。为避免隧道的进一步损坏以及确保盾构隧道的运营安全,需对隧道管片进行修复处理。在分析该区域地质条件的基础上,经多方案比较,决定采用钢板内衬加固的方式对破损管片进行修复。对钢板内衬加固所涉及的净空复核、管片受力复核、裂缝处理及环片加固等技术问题展开了详细论述。工程实践表明,钢板内衬加固的方式效果良好,可供类似工程修复问题借鉴。     

卸压孔设置对冻结暗挖隧道冻胀卸荷影响研究

冻结法暗挖隧道施工中,冻胀常导致土体和隧道等发生大变形,给地铁隧道和周边环境以及建(构)筑物带来不利影响。以福州市滨海软土地层冻结暗挖隧道工程为例,通过对原型工程建模和非线性分析,综合实测数据及工程情况,分析冻胀变形分布规律和设置卸压孔前后冻结暗挖隧道的位移变化特点。研究结果表明：人工冻结加固技术结合卸压孔应用,对土体冻胀力的释放和冻胀变形的控制效果较好,与没有设置卸压孔时的地层相比,卸压孔在冻土帷幕冻结交圈形成后,为土体冻胀提供自由变形空间,降低了土体的冻胀位移和冻胀应力;冻结期末2个冻结暗挖隧道中心点纵向剖面处冻胀位移最大值由28.88 mm降至16.75 mm,冻胀应力最大值由335 kPa降至265 kPa,卸压作用效果明显。研究结果可为人工冻结暗挖隧道工程提供借鉴和参考。     

帷幕注浆在某浅埋铁路隧道中的应用

隧道开挖的安全性始终是隧道建设者面临的重大而又艰巨的难题,隧道围岩的好坏对隧道开挖的安全性起着决定性的作用,当隧道浅埋段较长、围岩风化破碎和含水量较大、稳定性较差时,采取一定的预支护加固措施来保证施工安全尤为重要。依托深茂铁路某隧道工程开展了在隧道洞身浅埋段帷幕实施注浆预加固技术的应用研究,达到了快速、安全施工的目的,可供类似工程借鉴。     

高水压越江隧道联接通道渗流应力耦合分析

为直观了解冻土帷幕在高水压下的力学特性,掌握隧道联接通道开挖过程中渗流与应力耦合作用对冻土帷幕稳定性的影响,保证开挖过程的安全,采用大型有限差分软件FLAC^3D, 对联接通道的开挖过程进行了数值模拟。从渗流应力耦合的数值分析角度,详细研究了冻土帷幕中位移场、应力场、渗流场的分布情况;得出了不同水位对冻土帷幕力学性能的影响;孔隙水压力使冻土帷幕的结构受力更加“均匀”;并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕的底部与中部,所以施工中应该值得注意。研究成果可为今后的联接通道数值模拟与人工冻结法施工提供参考。     

隧周帷幕注浆施工对隧道结构稳定性的影响研究

隧道穿越岩溶区施工中,洞周帷幕注浆止水是隧道辅助施工的有效方法,以在建宜万铁路金子山隧道穿越97 m的F2富水洞段为例,建立了隧道帷幕注浆模拟的数值模型,详尽分析了掌子面距富水断层不同距离时隧道掌子面岩体的应力场和位移场,探讨了不同条件时隧道的稳定性;同时就隧道施工中不同帷幕加固范围时隧道围岩的位移、应力进行分析,探讨了隧道帷幕注浆安全、经济、合理的加固范围。以上两方面的讨论为金子山隧道帷幕注浆提供了必要的技术支持,论文的研究方法和研究思路可供同类工程借鉴。     

引洮7~#隧洞含水疏松砂岩地层冻结法施工数值模拟

为探究含水疏松砂岩地层引水隧洞冻结施工中冻土帷幕的形成过程及力学特性,对引水隧洞的冻结施工及开挖过程进行三维数值模拟。研究了冻土帷幕的温度场、应力及位移的分布,计算出冻土帷幕完全形成所需的时间及其压、拉、剪应力极值并确定极值发生的位置。结合现场监测数据,分析了冻结过程中冻土的温度变化规律及冻土帷幕的形成机理,最后提出了相应的措施及建议。     

齐热哈塔尔水电站大深埋长隧洞关键技术难题及对策

齐热哈塔尔水电站工程发电引水隧洞存在隧洞长、埋深大、高地应力、岩爆和高地温等复杂工程地质问题,因此,对隧洞围岩稳定、施工期安全、隧洞支护荷载和衬砌型式等的研究至关重要。通过采用现场围岩变形和地应力释放测试、数值模拟反演分析和衬砌时机试验研究等方法,分析了深埋长隧洞高地应力与岩爆的产生机理、岩爆特征和破坏形式,以及高地温的成因,研究了高地应力、岩爆和高地温对施工、衬砌荷载和衬砌型式的影响。针对上述问题对策如下:对于高地应力围岩洞段,开挖完成后,初期支护采取时间滞后的方式消减高地应力;对于岩爆洞段,采取主动预防措施和强施工支护,确保施工安全,将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低;对高地温洞段开挖采取通风、在掌子面和风带口放置冰块、对掌子面和附近岩体喷水等降温措施,而且完善和优化了隧洞一次支护和二次衬砌设计。这些措施保证了引水隧洞的施工和运行安全,对类似地质条件的隧洞工程设计和施工具参考价值。     

某隧洞用掘进机（TBM）施工中的工程监理控制

我国西部某隧洞工程采用TBM施工,设计断面为圆形,六边形预制钢筋混凝土管片衬砌,衬砌后内径为6.0m,洞段长度23.7 km,历时4年零2个月。文中详细论述了隧洞开挖过程,管片安装过程,豆砾石回填灌浆过程中及不良地质洞段施中的工程质量监理控制。     

引洮7~#隧洞TBM卡机脱困冻结施工热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,以引洮7#隧洞TBM卡机脱困施工为背景,运用大型有限元分析软件ANSYS14.0对该TBM脱困过程的冻结施工进行模拟,研究了先竖直冻结、后水平冻结条件下温度场的形成过程,以及在温度应力和重力共同作用下实施脱困后关键点的位移变化。结合现场监测数据,分析了冻土帷幕形成过程中关键点处温度变化规律。结果表明:冻结锋面在水平冻结进行约35 d首次相交,再经过30 d积极冻结后,冻结帷幕达到2.7 m的设计厚度。在冷媒温度保持-21℃左右的条件下,进行65 d的维护冻结后即可进行脱困作业。开挖后55 d,洞身断面顶拱、底拱、侧拱均发生不同程度的变形,变形量在10-4m数量级,属极小变形,说明冻结施工有效地抑制了地层变形,但要使冻结强度达到设计标准,必须严格控制冻结时间和冷媒温度。本工程的工程实践为类似工程提供借鉴。     

地铁隧道局部冻结方案设计及参数分析

为了研究地铁隧道冻结工程中的冻结管形式选择和地表冻胀量控制问题,依托广州市轨道交通13号线北延线机场区间隧道冻结工程,采用了室内试验、现场实测、数值计算的方法,对保温工艺、形式和冻结孔间距、保温段长度、冻结时间对地表冻胀量的影响进行了研究。研究结果表明:冻结管采用保温材料隔热方式可有效实现局部冻结,但施工时保温材料需进行防水处理,防止因地下水进入保温材料造成导热系数增加;地表冻胀量与保温长度呈线性反比关系,且随孔间距的增大比例系数逐步减小,随冻结时间延长增大。根据实测数据、计算得到了适用于本工程工况的冻胀量预测公式;结合工程现场条件,分析了制冷能耗和冻胀量与孔间距的关系,提出了在保证地表冻胀量的前提下,尽量减少冻结孔间距达到缩减工期、能耗的目的。     

三峡地下电站上弯段混凝土衬砌施工方案研究

三峡地下电站引水隧洞上弯段属高速高压水流区,衬砌混凝土质量要求高,空间结构特殊,施工难度大。通过对提出的4种混凝土衬砌施工方案的对比和采用专家评分法的评价,定性与定量相结合地分析了施工方案的合理程度,确定了较优的施工方案,并在实际工程中进行了应用。     

小断面隧洞钢模台车衬砌施工技术

就菲律宾安嘎特供水工程直径3.7 m、长2 065 m供水隧洞混凝土衬砌采用3套全园针梁式钢模台车调仓衬砌快速施工,在通风、排水、供电、运输等方面采取了一系列措施,实现了保护层开挖支护、混凝土衬砌、灌浆消缺、底板清理等多工序最大限度的平行交叉作业,保证了施工速度和工程质量,为项目提前通水起到了决定性作用。     

万家寨引黄工程隧洞掘进与衬砌

万家寨引黄工程采用六台TMB掘进机共计完成隧洞开挖及衬砌长达121．3km，这在国内外都是罕见的。在工程实践中，经过对管片结构、施工方法及工艺的不断改进，工程质量逐步提高。后期施工的联段7#隧洞各项技术指标已基本满足设计要求。引黄工程的实践说明，在一定洞长范围内采用TRM法施工、六角形管片衬砌能够实现高速度与高质量的统一，为大型跨流域调水工程提供了可借鉴的经验。本文对引黄工程采用TBM法施工不同阶段的质量状况进行了初步总结，重点讨论了止水设置、豆砾石回填灌浆、护盾形式、导向杆与连接销等主要结构问题。