盾构隧道壁后注浆的探地雷达探测模拟试验

针对现阶段软土盾构隧道壁后注浆过程中存在的问题及其可能引起后果的基础上,通过对隧道管片后的探地雷达探测目标的模拟试验研究,充分展示了隧道壁后充填“探测对象”时电磁波的传播规律。结合室内实体管片壁后注浆体和砂层的探地雷达无损探测模拟试验的研究成果,和基于FDTD法的GPR数据二维正演结果,对隧道壁后注浆体的分布形态进行了准确的识别。结果表明:隧道壁后注浆材料的龄期、分布形态以及组成材料配比对GPR探测的剖面图具有显著的影响。试验对探地雷达准确探测和解释盾构隧道盾尾壁后注浆效果具有十分重要的作用。     

上海盾构隧道壁后土体介电常数测试实验

利用探地雷达方法探测盾构隧道壁后注浆注浆分布效果时,盾构管片壁后介质中的电磁波速的确定,是保证探测精度和图形识别的关键技术之一。运用网络分析仪同轴探头法对上海盾构隧道所穿越地层(第三层～第七层)的原状土样进行了介电常数测试实验和含水率实验,得到了这些土样含水率和其在测试频率为0.02～2.0GHz范围内的介电常数,通过计算得到了电磁波在这些土体中的传播速度,分析了其与含水率之间的关系以及随地层深度的变化趋势,为今后探地雷达用于上海地区盾构隧道壁后注浆效果的探测提供了重要的依据。     

介电常数对探地雷达检测隧道壁注浆效果研究

利用探地雷达方法探测软土盾构隧道盾尾壁后注浆分布效果时,电磁波波速的确定．是保证探测精度以及图形识别的关键技术之一。文章首次利用网络分析仪对影响探地雷达探测精度的壁后注浆材料的介电常数在不同频率下进行了测定,对试验结果进行了正演分析,并与介电常数恒定时的波形进行比较。结果表明针对不同的探地雷达探测频率,采用相应不同的介质介电常数来进行探地雷达探测图像的识别是十分必要的。     

盾构管片壁后注浆密实度地质雷达正演模拟与实例分析

根据盾构工法隧道的施工工艺及结构类型,利用GPRMAX3.0软件建立管片壁后存在有不同类型注浆缺陷的3D盾构隧道地质模型,运用有限差分方法正演模拟其缺陷的反射特征,再与实际管片注浆地质雷达检测结果对比分析。结果表明:管片背后注浆不密实区域形状及体积的大小会有不同的反射特征。GPRMAX正演的结果特征与实际地质雷达检测图像较为一致,通过模型正演模拟地质雷达在盾构隧道检测结果是可行的,可以为地质雷达在盾构隧道检测结果的解释提供一定的指导作用。     

顶管管节壁后触变泥浆探地雷达探测研究

采用探地雷达对顶管顶进中管节壁后触变泥浆进行探测,通过对雷达探测图像的数据处理及解译测得触变泥浆的相对介电常数,获得管节壁后触变泥浆套的分布状况。结果表明:管节壁后泥浆套厚度并非均匀一致,但沿顶进方向能够形成致密的泥浆套且其厚度为理论建筑空隙厚度的8~17倍,而实际施工中泥浆套厚度为建筑空隙的6~7倍时即能达到同样的减摩效果,本次雷达探测能够优化顶管施工质量;此外,通过与盾构隧道管片壁后注浆进行对比发现:电磁波在顶管触变泥浆中的传播速度明显小于其在盾构隧道浆液的传播速度,浆液的含水量及水化速度是影响电磁波在介质中传播速度的关键。     

隧道壁后注浆质量高密度电法测试的可能性

隧道壁后注浆质量的好坏直接关系到工程质量及安全,因此必须对其施工质量进行有效检测与评价.目前检测的技术手段多采用探地雷达法,而高密度电法对介质含水性及密实状况具有显著的效果,能否利用其方法进行壁后注浆质量检测没有相关文献资料,笔者结合软土基础盾构隧道结构进行不同模型设计,通过高密度电法正演模拟及数据反演,进一步说明其进行注浆质量检测的可能性.并就高密度电法实际探测存在的问题及应用进行了探讨分析,力求为隧道壁后注浆质量检测提供一种新的途径.     

探地雷达在隧道盾构产生松散体检测应用研究

对软基处理区域铁下穿隧道盾构施工上方探地雷达扫描方法进行了研究,采用钻芯法和高密度电法对探地雷达解释结果进行验证,获得了软基处理区域隧道盾构施工影响产生的空洞或土体松散空间分布,建立了基于雷达扫描隧道盾构产生的空洞与松散体的检测方法.根据雷达扫描解释结果确定的空洞或土体松散空间分布,指导现场施工有针对地进行袖筏注浆加固...     

盾构隧道管片壁后同步注浆的机理与方法探讨

盾构隧道施工过程中,管片脱离盾尾会导致岩土体和管片外壳之间形成类似环形柱状的建筑空隙,扰动隧道围岩,从而引起上方地表沉降或隆起。该文结合盾构隧道开挖引起地表变形的过程、注浆填充沉降阶段浆体与岩土体的作用机理,以某土压平衡式盾构在泥岩砂岩互层地区施工为工程实例,详细论述隧道盾构管片壁后同步注浆的具体方法,旨在为同步注浆填充建筑空隙控制地表变形和保障周边环境安全提供相应的理论支撑。     

盾构隧道通缝拼装管片上浮的数值模拟分析

盾构隧道在施工阶段拼装管片的上浮问题一直是困扰地铁隧道施工的技术问题.应用有限元数值方法,模拟分析盾构管片结构设置和衬砌背后注浆造成管片结构和周围地层的位移变化特征,探讨盾构隧道上浮的变化规律.模拟结果表明,盾构隧道管片在壁后浆液的浮力作用和土体应力的共同影响下,应力相对集中的区域出现在与X轴夹角约45°的位置,模拟管片的上浮量约38mm,与现场实测结果比较接近.     

小转弯半径隧道盾构施工技术探讨

针对郑州市轨道交通1号线博体区间的富水砂层小转弯半径盾构隧道工程,从管片选择及盾尾间隙控制、管片壁后注浆加固、管片纵向加强和螺栓复紧、盾构推进轴线预偏、盾构测量与姿态控制、盾构施工参数选择等控制措施进行了论述,通过实际的操作和控制对小转弯半径曲线隧道盾构施工中易出现的管片错台、盾尾管片外弧面碎裂、角部碎损等施工难题给出解决措施,保证了盾构隧道施工的顺利进行,为今后类似工程施工提供了借鉴作用。     

Application of ground penetrating radar in grouting evaluation for shield tunnel construction

Uniformity and quality of the grout behind the lining segments have a great influence on the long-term settlement in shield tunnel construction in soft soil areas. In order to evaluate the effectiveness of the grouting treatment before the tunnel operation, a nondestructive testing method using ground penetrating radar (GPR) was proposed to detect the grout thickness behind the lining segments of metro lines in Shanghai, China. GPR has shown to be a viable approach due to the facts that: (1) the detecting objects (concrete segments, grout and soil) were in the depth of one meter or less; (2) dielectric parameters of all the materials can be obtained from the laboratory; (3) the contrasts in the dielectric properties among these three materials were large enough; (4) only the boundary between the grout and the soil needed to be found since the concrete segments had a known even thickness of 0.35 m. Three GPR frequencies 250 MHz, 500 MHz and 1 GHz were used in the field tests in Shanghai Metro line 9. The results showed that the 250 MHz GPR had a low resolution while the 1 GHz GPR had a shallow detecting depth. Frequency at 500 MHz showed the most promising results. These tests results demonstrated that nondestructive geophysics techniques such as GPR detection can be used to mitigate the risks of long-term ground settlement, a critical issue of shield tunnel construction in soft soil areas such as Shanghai.     

盾构隧道壁后注浆材料的介电常数测定

在利用地质雷达对盾构隧道壁后注浆进行探测的过程中,电磁波在注浆浆液中的传播速度是影响探测精度的关键参数之一。首先,提出一种测量介质介电常数的终端开路同轴探头技术,该技术将同轴探头紧贴有导电衬底的介质,通过测量探头终端的反射系数来确定介质的介电常数;然后,通过这种室内同轴探头法,测试在频率为1 GHz范围内,上海地区盾构隧道所使用的两种不同配比惰性浆液在第1天龄期的介电常数值以及一定配比的双浆液在第3天和第14天龄期的介电常数,进而得到在不同频率下电磁波在浆液中精确的传播速度。通过对试验结果的分析可知,不同的测试频率、不同的浆液配比以及不同的龄期等因素都影响电磁波在浆液中的传播速度。     

盾构隧道下穿老旧建筑物群微沉降控制技术研究

中心城区盾构隧道下穿老旧建筑物的沉降控制是盾构施工的焦点问题。通常沉降控制方法是通过地表沉降监测数据,决定是否进行二次注浆,但地表及建筑物变形早已发生。为了弥补传统方法沉降处置滞后的不足,提出了"微沉降"施工控制技术,开发了壁后注浆雷达实时检测系统与自动化监测预警平台,在地表沉降发生之前及时注浆填充地层损失的空隙,防止地表沉降,保证老旧建筑物安全。济南轨道交通R3线王—裴区间隧道下穿越的老旧建筑物群,建造时间多为20世纪70—80年代,部分墙体风化严重,大大增加了地表沉降控制、建筑物保护难度。首先,利用三维有限元软件,对隧道下穿苏宁大楼和农业银行进行三维数值模拟,认为适当增加注浆压力可以有效减小地表沉降值,模拟结果与监测数据较为吻合。其次,为了掌握壁后注浆质量,控制隧道下穿化肥厂宿舍楼时的地表变形,开发了壁后注浆雷达实时检测技术,在衬砌拼装间隙检测注浆质量,动态调整注浆压力及注浆量,有效控制了地表沉降。同时,项目采用自动化监测和人工监测联合的监测方案,实时监测建筑及地表变形,并通过移动端手机应用实时掌握变形情况,可及时采取措施。利用雷达实时检测结果与地表监测结果,地上地下联动,地表沉降被控制在5 mm之内,最终基本实现了"微沉降"的目标,建筑物得到了良好的保护。     

软土盾构隧道横向大变形侧向注浆控制机理研究

注浆是治理软土盾构隧道横向变形等隧道病害经常采用的方法。提出了采用注浆引起的土体体积应变模拟隧道注浆效果的方法,并利用上海地铁隧道注浆加固实践验证了该方法的合理性。利用该方法,以注浆引起的隧道横向收敛、接头张开和错台变化为指标,分析了隧道侧向注浆对隧道横向变形的影响规律,揭示了注浆对隧道横向变形的作用机理;研究了注浆量和注浆范围对注浆加固效果的影响规律。研究发现,注浆能有效改善隧道横向收敛、减小接头张开量。在注浆初期,注浆对隧道横向变形的影响以管片转动为主,该阶段隧道接头张开量减小显著,而隧道收敛减小则相对缓慢;随注浆量的增加,注浆引起的管片运动以刚体平动位移为主,该阶段隧道横向收敛显著减小,但注浆引起的接头错台量和隧道侧向位移则不断增加。最后,以上海地铁隧道为背景,对注浆量和注浆加固范围提出了优化建议。     

大直径越江盾构隧道结构受力现场实测分析

以南京地铁3号线越江隧道为依托,通过对大直径越江盾构隧道3环管片周边荷载、钢筋应力进行监测,并对实测数据进行统计分析,探讨越江盾构隧道施工期以及施工后一段时间,盾构隧道荷载、受力变化特征,并根据现场实测应力计算盾构管片内力,采用修正惯用法和梁-弹簧法计算隧道衬砌内力,并与实测值进行比较.研究结果表明:盾构掘进过程会引起...     

富水地层盾构隧道同步注浆惰性充填材料配比与试验研究

为解决富水地层盾构同步注浆普通单液浆存在的易冲散、留存率低、凝结时间长、输送离析堵管等问题,依托长春地铁2号线西延线盾构隧道工程,开展富水地层盾构隧道同步注浆惰性充填材料配比与试验研究。为兼顾同步注浆管片壁后的高充填与浆液在管道中的高流动要求,选择低水泥、高骨料的惰性浆液,并研发一种同步注浆专用充填剂,能够有效减小浆液泌水和离析并加快凝结速度,提高壁后充填强度。试验结果表明,浆液泌水率随充填剂掺量TIR的提高呈现先减小后增大的变化规律,1h后泌水率曲线全部位于泌水合理区IV区的浆液满足工程要求。TIR=1.2%为最优掺入比,TIR过大会增加泌水,同时浆液流动性、凝结速度及早期强度也会得到一定的减弱。通过BC1201E型三维数字视频显微系统对不同龄期的试块进行细观分析,结果表明充填剂可提高浆液的均匀性,减小表面细小孔隙,更有利于管片壁后充填。另外新配比浆液保证现场工程盾构顺利通过风险源地段,最大地表沉降最终控制在12mm以内。