盾构同步注浆参数对地表变形的影响分析

盾构壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,对地表沉降有着显著影响。结合长株潭城际铁路某区间盾构隧道施工,对盾构壁后注浆对地表沉降的影响进行研究。首先,选取3个断面,通过比较理论注浆量与工程实际注浆量,得到注浆损失量与理论注浆量的比值,将其定义为注浆损失系数。然后,利用ABAQUS有限元数值模拟软件模拟盾构开挖注浆过程,分析不同注浆损失系数下地表沉降的变化规律。考虑到工程实际中的非均布注浆压力模式,对开挖注浆过程进行数值模拟,并与均布注浆压力模式以及实测数据进行对比分析。结果表明:注浆损失系数越大,引起的地表沉降量越小;非均布注浆压力下的地表沉降与实际情况吻合较好,但沉降值比均布注浆压力下的沉降值大。因此在评估地表变形时应当考虑到非均布注浆压力的影响,而不仅仅是均布注浆压力下的地表沉降量。     

克泥效工法对盾构隧道地表变形的作用规律研究

软土地区盾构施工面临着严峻的地表变形问题,克泥效工法辅助盾构施工是缓解地表变形的重要控制措施。为探究克泥效工法对盾构隧道地表变形的影响规律,依托苏州轨道交通11号线玉-珠区间盾构工程,首先开展克泥效浆液压缩试验,得到浆液压缩变形规律;然后建立克泥效工法下盾构隧道双等代层有限元模型,模拟研究克泥效注浆工法对地表变形的影响规律。研究表明：克泥效浆液的压缩变形曲线近似符合线性关系,克泥效浆液性能受B液添加率影响明显,当B液添加率为4%时,克泥效浆液抵抗变形能力最强;建立的双等代层模型能够模拟克泥效工法对盾构隧道地表变形的影响特征,克泥效工法辅助盾构可减少约78%的地表最大沉降量;克泥效浆液填充率对地表沉降影响显著,填充率约150%时,对地表沉降的控制效果相对最好。研究结果可为克泥效工法在类似盾构隧道工程中的应用提供参考。     

特定沉降阶段的盾构隧道地表沉降研究

以某电力盾构隧道土压平衡盾构掘进施工为背景,提出了特定阶段的地表沉降预测公式。考虑注浆压力、盾构机与土体摩擦力、开挖面推力等因素,利用数值仿真软件进行模拟盾构开挖数值试验。综合现场实测数据、公式计算结果、数值模拟结果对土体横向变形和纵向变形规律进行了研究。结果表明:土体横向沉降变形呈现“Ｕ”形分布,随着土体深度的增加,向“Ｖ”形分布。土体纵向变形呈现倒“Ｓ”形分布,且盾构机与土体摩擦力相比于开挖面推力是使得开挖面前方土体隆起主要因素,计算结果表明距离开挖面前方０．６ｈ处出现最大隆起值。注浆压力主要影响盾尾脱出后土体沉降变形,增大注浆压力和持续时间可以有效控制土体竖向变形。     

盾构隧道下穿铁路群的路基加固及沉降分析

以福州地铁二号线(上洋站—鼓山站区间)为依托工程,盾构隧道下穿段要求施工对铁路两轨造成的沉降差异应控制在5 mm以内,因此有必要通过建立三维有限元模型对盾构隧道下穿引起的铁路路基沉降进行数值分析。通过MIDAS/GTS有限元软件建立数值模型对下穿工况进行模拟,研究总结了铁路轨道走向以及隧道掘进方向地表沉降的规律。数值模拟结果表明,在对地铁下穿段范围内的土体采取注浆加固措施后,盾构隧道施工对既有铁路路基造成的不均匀沉降可以得到有效的控制;同时,计算得到的管片注浆参数及盾构机内土舱压力为相似盾构隧道下穿工程的设计、施工提供了重要的参考依据。     

双线平行地铁隧道盾构同向推进纵向安全间距研究

为加快双线地铁隧道施工,采用2台盾构机同时开挖,盾构横向间距不变情况下,纵向间距过近会加剧对土体的扰动,影响地表建(构)筑物安全。以武汉地铁三号线为工程背景,选取双线平行隧道盾构同向推进为研究对象,采用现场监测和数值模拟计算方法,综合分析盾构开挖时隧道横向、纵向地表变形特征,揭示双线平行隧道盾构同向推进时的纵向相互影响规律。结果表明:数值计算结果与现场监测数据相吻合;盾构通过后地表形成沉陷槽,隧道拱顶上方地表变形最大,距离隧道轴线越远,地表变形越小;开挖过程中盾首上方隆起值达到最大,盾构穿过后沉降迅速增加,最终趋于稳定;双线地铁隧道盾构同向推进中,盾构的二次扰动加剧了地表最终变形量,盾构纵向间距对地表最终变形量没有影响,随着盾构纵向间距增加,地表总体沉降速率减缓,当盾构纵向距离大于50 m时较为安全可靠。研究成果旨在为今后的地铁隧道安全快速的施工提供依据。     

双线盾构隧道地表沉降及管片圆周应力分析——以昆明地铁迎滇区段为例

为了解软弱地层双线隧道盾构施工过程中地表沉降及管片圆周应力的变化规律,以昆明地铁迎滇区间段为研究对象,采用数值模拟方法建立双线隧道盾构施工三维有限元模型,并对盾构施工过程进行模拟分析。结果表明:隧道盾构施工过程中不同介质交界处是诱发工程灾害的关键位置,施工过程中应加强监测;监测断面距开挖面越远,地表沉降量越小。隧道右线开挖至12环时,左线12环管片圆周的大、小主应力值最大,最大值分别为2.5 MPa和2.4 MPa,且左线管片的大主应力与小主应力均随管片环数的增加呈逐步减小趋势;右线施工过程中,左线和右线管片圆周大主应力的最值随盾构环数的增加基本呈逐步减小趋势。     

盾构隧道接头渗水对其变形及内力的长期影响

以上海地铁盾构隧道为工程实例,采用有限元软件建立了盾构隧道接头局部渗水模型,计算分析了不同边界条件下盾构隧道接头渗水对隧道变形及内力的影响。计算结果表明:若渗流程度和边界条件不同,则渗流达到稳定状态的时间不同,且进一步导致隧道周围土体孔压的消散程度、地表沉降、隧道变形和管片内力均存在明显差异;地表沉降、隧道直径变化量和管片内力随孔压的发展规律几乎一致;接头渗流会导致管片接缝处孔压明显低于周围土体的孔压,且渗流越严重孔压相差越大。研究表明,在接头渗水严重且没有外部水源补给的极端情况下,孔压、地表沉降、隧道椭圆化变形及管片内力会持续改变且变化幅度较大,尤其是弯矩的改变量非常显著,此种情况下,隧道长期渗水带来的危害最为显著。     

近距平行双线盾构隧道地表沉降曲线分析

由于盾构隧道的修建过程极易造成周边土体变形,因此,准确预测盾构施工引起的地表沉降是盾构工程亟待解决的难点问题之一。依托西安地铁某区间双线平行隧道工程,采用数值模拟与现场监测的方法,分析了双线平行盾构隧道开挖对地表沉降造成的影响。研究的结果表明:在隧道埋深一定时,随着两隧道间距的增大,沉降曲线的最大沉降值逐渐减小,沉降曲线逐渐地由单峰状态演变为双峰状态;在隧道间距一定时,随着两隧道埋深的增加,沉降曲线逐渐由双峰状态变为平缓曲线最终变为单峰状态。通过计算结果得到了地表沉降曲线单、双峰分界函数,并讨论了不同土层参数对沉降曲线规律的影响,为以后盾构隧道施工引起的地表沉降预测提供了参考。     

地铁区间极小间距下穿高铁盾构隧道施工方法分析

以北京１２号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景，数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、ＣＤ法以及ＣＲＤ法施工过程，揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱顶和仰拱围岩变形最大。地表最大沉降位于地铁双区间隧道中心截面，越靠近中心地层变形叠加效应越明显，距离超过２０ｍ的地层主要受单线隧道施工影响，且变形大幅降低；地铁施工引起盾构管片最大变形在双区间中心截面±１５ｍ范围内，为减小盾构隧道变形，可局部加固距地铁区间较近３０ｍ段管片；在台阶法基础上设置临时仰拱后，不仅减小了初支因弯矩产生的应力，还能充分利用锚管的锁脚作用，临时仰拱台阶法有效控制了地层变形。     

富水砂性地层中地铁盾构下穿铁路施工引起的沉降分析

以富水砂性地质条件下某地铁区间盾构隧道下穿铁路施工工程为背景,研究下穿施工引起地 表沉降的规律。首先对Ｐｅｃｋ方程进行分析,提出地表差异沉降系数的概念,用于表征盾构施工引起的 地表最大差异沉降。然后利用数值模拟方法分析地层损失率、隧道埋深、地层加固等因素对铁路设施沉 降的影响规律。结果表明:地层损失率在０．５％ ～３．０％变化时,减小地层损失可以同时降低地表沉降 及差异沉降,控制地层损失率在１．０％以内,可满足铁路设施变形控制标准;增大隧道埋深可以降低地 表最大沉降量,同时可以降低地表最大差异沉降;对隧道周围土体注浆加固可以显著降低盾构下穿铁 路施工引起的铁路设施沉降。     

富水砂层区盾构下穿建构筑物风险控制技术研究

以太原地铁２号线一期工程双塔西街站—大南门站区间为研究对象,通过采取掘进施工前对下穿建（构）筑物进行鉴定评估、隔离加固,掘进过程中合理选择与优化掘进参数、地表跟踪注浆,下穿通过后洞内补充注浆等风险控制措施,双大区间顺利下穿１０个建（构）筑物Ⅱ级环境风险源。通过对区间下穿建（构）筑物变形监测数据进行统计分析,结合该区间地下水埋深浅、砂层敏感性强等水文地质特点,对盾构下穿建（构）筑物风险控制技术进行研究。工程实践表明:富水砂层区盾构下穿建（构）筑采取以盾构自身掘进参数控制为主,隔离加固、地表跟踪注浆等措施为辅风险控制措施,可以有效控制建（构）筑物变形。     

上软下硬地层盾构斜穿建筑群“仓-注”联合控制技术下的地表变形规律研究

为研究盾构在上软下硬地层工况下盾构斜穿建筑群的安全稳定性,以深圳地铁14号线四坳区间为工程依托,建立盾构穿越建筑群实际工况的1∶1模型,研究在盾构下穿建筑物过程中在不同土仓压力和注浆加固联合作用下地表沉降的变形规律。通过研究不同土仓压力下的地表变形,对土仓压力进行变量分析,提出在此工况下最佳的土仓压力控制值;并基于施工建议土仓压力值对盾构下穿建筑物的不同加固深度进行研究,得出了保证建筑物稳定的7ｍ最小加固深度,确保建筑物稳定,为同类工程提供施工建议。     

软土地区新建盾构隧道下穿越既有隧道的离心模拟研究

随着地铁网络不断完善,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多.盾构隧道近距离穿越既有隧道的影响问题,比常规盾构施工的研究更为复杂.采用离心模型试验对盾构下穿越对既有隧道以及周围地层的影响进行了研究.选用排液法在离心场中模拟盾构施工,实现了在不停机状态下模拟隧道开挖卸载、地层损失和注浆过程,并分析了盾构下穿越施工引...     

某工程注浆加固对地铁隧道收敛影响的分析

某工程施工过程中在地铁隧道上方形成大量堆载,造成隧道出现一定程度变形,从而影响地铁的正常运营。为了抑制堆载对地铁隧道造成的变形,通过双侧注浆施工工艺,在隧道两侧距离隧道壁不同距离处分次进行注浆,对隧道两侧土体进行加固和挤压,以达到对周围土体微扰动的效果。在注浆过程中使用激光测距仪对隧道收敛情况进行实时监测,对注浆后隧道的变形情况进行量化跟踪,以掌握地铁隧道的注浆效果。通过对各次注浆后收敛监测数据的分析可以看出,随着距离地铁隧道由远及近逐排注浆,其收敛累计变化量逐渐增大,地铁隧道因上部堆载造成的不利变形得到了有效的控制,注浆效果明显,可为类似工程提供借鉴和参考。     

上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律

确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞开挖面极限支护力进行了理论计算,并利用数值模拟方法对上述计算结果进行了验证。对复杂地质条件下盾构施工引起的开挖面变形及开挖面前方地表沉降、隆起规律进行了分析。相关成果可为复杂地质条件盾构隧洞开挖面极限支护力最值的确定及安全施工提供依据。     

湛江湾跨海深水盾构隧道外荷载监测试验研究

湛江湾隧道是国内首条采用盾构法施工的跨海隧道,施工及运营期间将承受海底60m水头压力。为了解隧道外侧真实荷载情况,该文创新了深水海底隧道管片外水土压力监测方法,成功有效监测到盾构管片外侧水土压力值。监测成果显示,深水软土盾构隧道外荷载仍以水压为主,水压分布符合静水压强分布规律,监测方法与成果对今后沿海深水软土盾构隧道的设计施工监测具有非常重要参考价值。