盾构隧道壁后注浆充填模型

在明确浆液流变特性及流变参数的基础上,基于宾汉姆流体方程推导了壁后同步注浆充填模型.通过参数敏感性分析表明,随着浆液流变参数增大、盾构掘进速度加快、注浆压力减小、管片外半径增大、注浆孔数量减少,浆液对盾尾空隙的注浆充填率均呈非线性降低趋势.     

盾构隧道同步注浆浆液压力时空分布规律

盾构隧道施工过程中同步注浆浆液压力变化对邻近管片结构内力分布有较大影响,为实现对注浆压力的精细化控制,保证盾构安全掘进,研究浆液压力的时空分布规律.在考虑浆液粘度和地层渗透系数时变性的基础上,统一了同步注浆过程中浆液填充、扩散与消散过程,得到了浆液压力沿管片环向与纵向分布的理论计算式.依托工程实例及浆液流变试验结果,建立数值模型,得到了浆液压力沿管片三维时空分布规律.研究表明:同步注浆过程中浆液固结及注浆压力的衰减对浆液压力分布影响较大.浆液粘度增大,浆液流动性与地层渗透系数逐渐减小,使浆液压力沿管片扩散及消散幅度减小,进而影响管片内力分布.考虑了浆液压力时空变化特性的计算模型使管片受力特征与现场实测结果更加接近.研究成果为精细化分析施工阶段管片受力提供了计算依据.     

盾构隧道同步注浆的压力分布及其影响因素

结合城市地铁盾构法隧道工程实际,以盾尾同步注浆浆液环向填充过程为研究对象,选取环向任意一点建立注浆压力力学模型.假设浆液符合宾汉姆流体,应用流体力学与极限平衡法的基本原理,推导盾构壁后同步注浆环向填充压力分布统一计算模型,并将此模型推广到多孔注浆情形.工程实例分析表明,推导的盾构同步注浆压力分布统一模型合理;小径盾构隧道宜采用四孔注浆,大径盾构隧道宜采用六孔或多孔注浆方式;注浆孔位置、盾尾间隙和截面流量对浆液压力分布有重要影响,应在盾构施工中予以重视.     

盾构施工盾尾注浆硬化过程数值分析研究

简要介绍了盾尾注浆的目的及类型.在假定其他参数已知的条件下,通过实例,用有限元程序GTS模拟考虑盾尾注浆硬化过程和未考虑硬化过程两种盾构施工情况.研究结果表明:盾构施工过程中,受浆液长期固结影响,地表会产生进一步的沉降.充分考虑浆体硬化作用,利用监控压注浆液的硬化情况控制后期沉降是一种有效的地层沉降控制手段.     

盾构机盾尾注浆施工中存在的问题及其对策分析

对目前国内盾构施工中采用的盾尾注浆技术进行了总结.结合上海、广州和南京等地铁盾构隧道施工中盾尾注浆的工程经验,对盾尾注浆工艺和施工中常见问题进行了分析,提出了施工控制措施,可供类似施工参考.     

盾尾间隙注浆对地表沉降的影响研究

以广州地铁四号线仑大盾构区间为工程背景,通过管片向地层传递的约束反力与地层原始地应力的差值来反映盾尾注浆效果,并采用二维有限元计算模型来模拟盾构盾尾注浆效果对地表沉降的影响,从而实现盾构施工地表沉降的理论预测.数值模拟表明,注浆效果对限制地表沉降作用明显.现场监测同样证实,不同注浆效果将引起不同的地表沉降,且随着注浆效果的提高地表沉降将随之减小.进而验证了数值模拟的合理可行性.     

促凝材料对同步注浆凝结时间的影响

为消除普通同步注浆浆液凝结时间过长对盾构施工的不利影响,通过在普通同步注浆浆液中掺入促凝材料(AB料)配制新型同步注浆浆液,研究AB料用量对同步注浆浆液凝结时间的影响,确定新型同步注浆浆液的最优配比;采用偏光显微镜观察硬化同步注浆的微观结构,分析AB料对同步注浆微观结构的影响;将普通同步注浆浆液和最优配比的新型同步注浆浆液应用于合肥轨道交通4号线伊宁路至巢湖路区间隧道右线。结果表明:掺入AB料的同步注浆浆液凝结时间大幅降低,新型同步注浆浆液各材料最佳用量为水410 kg/m3、水泥220 kg/m3、粉煤灰330 kg/m3、砂850 kg/m3、膨润土60 kg/m3、A料20 kg/m3、B液25 kg/m3;掺入AB料使硬化同步注浆的表面结构更致密,渗透性能得到改善;与普通同步注浆浆液相比,新型同步注浆浆液有效降低了盾构管片的上浮量,降幅达70.5%。     

黏度时变双液浆盾构壁后注浆过程数值模拟研究

在盾构壁后双液浆注浆施工过程中,因双液浆具有显著的黏度时变特性,导致盾尾间隙难以被填充完全。为深入探讨双液浆黏度时变性和施工参数对浆液填充扩散情况的影响,根据下沙隧道工程注浆工艺及参数,基于有限元软件 ＣＯＭＳＯＬ创建了盾尾壁后注浆局部模型。通过控制变量,分析了浆液黏度时变性、入口注浆压力和注浆孔位置对注浆扩散形态的影响,并给出了不同条件下浆液速度场和压力场的演化规律。试验结果表明：浆液填充速度与浆液黏度呈负相关关系,考虑浆液黏度时变性后,浆液后期填充速度显著减慢,浆液填充整体表现出先快后慢的发展趋势;浆液填充速度与入口注浆压力呈正相关关系;不同位置注浆孔的局部注浆形态存在较大的差异,这主要是受浆液自身重力的影响所致。     

考虑盾尾注浆隆起的盾构掘进地面位移预测

通过对3个盾构隧道工程实例中盾尾注浆引起的地面隆起的分析,对比了Mindlin解、sa—gaseta法、Verruiit-Booker法、Loganathan—Poulos法、Chi法和Park法6种解析方法及高斯公式预测盾构掘进盾尾注浆引起的地面隆起的适用性,并结合工程实例给出了考虑注浆地面隆起后盾构掘进地面位移计算的修正Peck公式。分析表明：盾尾注浆引起的横断面地面隆起曲线,可以用高斯公式和Chi法较好地拟合,在确定注浆隆起宽度参数K。和沉降影响角口的经验取值后,可预测盾构注浆隆起。考虑注浆隆起的修正Peck公式,可合理地预测包含注浆隆起在内的盾构掘进引起的横断面地面位移。     

盾构软土地层微扰动正穿超高建筑物技术

当盾构隧道从建筑物正下方穿过时,盾构施工常会对上部建筑物产生较大影响,需采取有效措施减小影响。常州地铁1号线要穿越科教城的两所高校,校内建筑物较多,且沉降控制要求较高。从设计、施工两方面探讨盾构微扰动正穿建筑物的措施:控制推进速度、土压力、出土量、同步注浆、二次注浆等参数;采用有效的纠偏、盾尾防漏方法;进行土体改良;注意管片拼装细节,加强监测。实践证明,这些措施达到了预期目的。