基于Internet的地铁盾构始发与到达工程信息系统开发

由于端头地层地质与施工空间条件的复杂性,始发与到达成为地铁盾构工程施工过程中的主要风险点.既有工程案例数据库系统的建立与有效利用能够为新的类似工程设计提供科学决策辅助,从而降低盾构始发与到达的工程风险.为实现工程案例数据库的网络共享和高效利用,本文基于对工程案例资料的收集、整理和分析,采用Java+SQL Server开发工具,研发了基于Internet的地铁盾构始发与到达工程信息系统.获得的主要成果有：基于理论计算公式和JavaWeb方法,编程实现了地铁盾构始发与到达端头地层稳定性判别以及加固范围计算功能;对盾构始发与到达的工程信息进行了分类并设计了数据库结构,建立了含有100多个不同区域及地层条件的地铁盾构始发与到达工程案例数据库;研制了基于Internet的盾构始发与到达工程信息系统,实现了工程案例数据库及标准知识库的查询统计、加固方案推理、加固范围计算分析和风险评估等应用功能.     

WSS双重管注浆工艺在盾构端头井加固中的应用

为了研究WSS双重管无收缩注浆工艺在盾构端头井加固中的应用,以无锡地铁1号线火车站站南盾构端头井加固工程为背景,对WSS双重管无收缩注浆工艺在软土地层超前加固中的应用进行了分析.结果表明,WSS双重管无收缩双液注浆工艺,能有效地控制了端头井处的地表沉降,保证了既有结构的安全,适合于地铁施工中特级风险源区域的地层加固.采用WSS双重管无收缩注浆工艺是保证盾构能够成功通过沪宁城际铁路正线的重要措施.     

地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析

地铁区间盾构接收与始发至关重要,以南宁地铁某盾构区间施工的实际工程为例,在施工过程中,对盾构钢套筒接收和旋喷桩端头加固两种技术的施工方式进行了对比分析,结果表明,采用钢套筒接收方式施工效果更佳,工期更短、成本更低.     

联合加固技术在盾构接收井富水软弱地层中的应用

针对传统加固方式难以保证盾构的顺利始发和接收问题,通过对地质条件进行分析,对加固区进行计算,最终确定采用高压旋喷桩和地面袖阀管压密注浆联合加固技术,加固砂层,在富水软弱地层起到了很好的止水效果,从后期取芯验证,加固效果良好,确保了土体稳定,保证了盾构机顺利接收。     

地铁盾构始发关键技术探究

盾构施工在现代化建设中应用越来越广泛,地铁盾构施工中端头的土体加固和洞口维护结构凿除以及洞门的密封系统、始发基座、反力架、导轨、负环管片的安装等多方面都存在着施工难点,结合天津地铁2号线的盾构实际施工情况,深入讨论如何在盾构施工中的始发阶段提高施工速度、提高安全系数,通过一些细节的把控和调整,让地铁盾构始发技术更具有先进性、科学性、安全性、实用性.     

南京江底盾构施工废弃砂土在同步注浆中再利用的适用性

依托南京长江新济洲供水廊道项目泥水盾构工程，针对江底粉细砂地层和岩石地层中泥水盾构施工产生的废弃砂土，研究其在盾构同步注浆材料中再利用的适用性。通过改变砂土地层弃砂的粒径分布，研究其对砂浆性能的影响；针对岩石地层产生的废弃砂土，研究其颗粒形状对砂浆性能的影响，并对岩层弃砂制备同步砂浆进行配比优化。结果表明：该工程砂土层弃砂可直接代替原配比中的砂进行再利用，岩层弃砂通过调整配比亦能满足工程要求；增大砂层弃砂细度模数和砂粒含量可改善砂浆的流动性，但砂土黏粒含量过大会使砂浆流动性变差、凝结时间缩短、强度降低；岩层弃砂颗粒表面越粗糙，所制备砂浆流动性越差，凝结时间越短。合适配比下，盾构施工废弃砂土可应用于同步注浆，砂浆配比应随废弃砂土粒径分布和颗粒形状的变化做出适当调整。     

地面荷载作用盾构隧道纵向力学行为

基于弹性地基梁理论建立了地面荷载作用下的盾构隧道结构的纵向内力模型,该模型可以预测出地面集中荷载或均布荷载作用时地下盾构隧道产生的纵向附加沉降变形和内力,并且计算结果与有限元计算结果相吻合。同时对不同软土的基床系数、埋深和刚度对盾构隧道的纵向力学行为进行了分析。结果表明:在地面荷载作用下,盾构隧道的埋深、软土的基床系数对盾构隧道的力学行为影响较大。在地面荷载作用下,如果盾构隧道的埋深较小或者土层强度很弱,会导致盾构隧道产生较大的附加沉降变形和内力,甚至使结构破坏。因此在设计中应尽量避免软土层中浅埋盾构隧道情况的发生,必要时应该对软土地层土进行地基加固处理。     

犀牛站电缆隧道盾构始发井端头加固技术研究

为了安全地进行犀牛站电缆隧道始发井施工,在对研究区工程地质和水文地质分析的基础上,运用均布载荷模型计算了加固范围,并且使用了三重管高压旋喷桩法对始发井端头进行了加固,最后对加固效果进行了检验。加固范围为水平长度4 m,宽度为洞门直径4．1 m,洞门左右各2 m共8．1 m,深度为洞门底部2 m,洞门顶部以上4 m,共10．1 m。旋喷桩间距为450 mm,造孔深度为13．5 m。旋喷作业采用隔孔作业。检测结果显示,5个加固体的抗压强度都超过了质量要求的,最小的达2．3 MPa,5个水平观察孔的总流量很小,几乎没有水渗出,表明此次加固效果很好,能够很好满足安全施工的需要。     

软黏土中盾构掘进地层变形与掘进参数关系

宁波地铁某区间单线隧道穿越地层主要为淤泥质黏土层,上覆地层主要为砂质粉土和淤泥质土.针对2类典型的上覆地层中土压平衡盾构施工,获取了相应的地表沉降监测数据,研究地表沉降与盾构施工过程的相互关系.采用经典高斯经验公式对盾构掘进引起的地表横向沉降曲线和纵向沉降发展曲线进行拟合,得到各监测断面沉降槽宽度ix及沉降槽宽度系数K.采用平移累积高斯沉降曲线对纵向沉降发展曲线进行拟合,获得盾构掘进引起的沿线地层损失率.研究盾构掘进参数取值对地层损失率的影响.结果表明,盾构推力、开挖面支护压力以及盾尾注浆率对地层损失率的影响显著.给出类似地层中各项盾构掘进参数的参考范围.     

砂卵石地层盾构施工引起的纵向地表变形预测

为了更好地预测盾构施工对砂卵石地层的影响,对Sagaseta法进行了修正.假定土体不排水,利用Mindlin解推导了盾构同步注浆施工过程引起的砂卵石地层三维变形计算式,并结合盾构机外壳与周围土体间的摩擦力以及地层损失引起的纵向地表沉降计算公式,得到了砂卵石地层盾构施工引起的纵向地表沉降计算公式,并将本文理论计算值与现场监测数据、Sagaseta公式理论值、数值模拟值进行了比较.结果表明:本文理论计算结果与现场监测数据较为吻合;理论法较Sagaseta法更适合于砂卵石地层;盾构施工引起的砂卵石地层纵向地表沉降呈S形.     

地铁双线盾构隧道下穿高速铁路路基沉降分析

以某地铁双圆盾构隧道下穿高速铁路路基工程为依托,根据天津软土地层条件,采用FLAC3D数值模拟软件,考虑CFG桩复合地基等效、列车荷载、盾构隧道施工壁后同步注浆效果、注浆压力、掌子面土舱压力、施工错距、地下水的影响等因素,模拟了盾构穿越路基的全过程,对路基顶面横向沉降槽形态进行分析研究.研究表明:路基顶面最大沉降量为6.88 mm,最大沉降坡度为0.29‰;沉降槽较平坦,形态为单峰,先行隧道施工引起的路基顶面沉降值大于后行隧道引起的路基顶面沉降值.     

复合地层土压平衡盾构压力舱渣土改良研究

为降低土压平衡盾构在复合地层中掘进时进行渣土改良的工程成本,以广州地铁21号线朱村至象岭区间为工程依托,通过对粉质黏土和砾砂不同比例组合的渣土进行颗粒分析,计算得到复合地层的粒径分布曲线,并结合室内试验和现场测试研究混合渣土的流动状态和渗透性。结果表明:当复合地层中含有粉质黏土层时,粗粒土层渣土流动状态和渗透性有较大的改善,添加少量的气泡或者膨润土泥浆,渣土状态即可满足盾构掘进的要求。粉质黏土层的含量在30%～70%之间时,渣土能够达到良好的塑性流动状态。粉质黏土层的含量超过70%时,存在结泥饼的风险。     

含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性试验

针对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性问题,设计制作了主要由模型箱、水循环系统、盾构隧道与开挖面模型、饱和地层模型和量测系统组成的试验装置。通过模型试验,量测开挖面逐渐失稳过程中的地层沉降和开挖面饱和土压力以及前方地层孔隙水压力。结果表明:渗流条件下,开挖面前方地层孔隙水压力,会因地层黏-砂比的增大而增大,且会随开挖面体积损失的增大而增大;渗流会使开挖面极限有效土压力明显增大,开挖面极限有效土压力与地层黏-砂比基本上呈线性增加关系;地层极限失稳范围主要取决于开挖面前方和后方以及横向的破裂角,其中,后方破裂角受地层黏土含量和渗流的影响不大;无渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而增大,而有渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而减小。研究成果改进了对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的认识,可以为实际工程以及有关的稳定性极限分析提供参考。     

盾构掘进机推进力计算模型

为了解决传统基于经验系数的盾构掘进机总推进力计算公式在确定推力时存在随机性的问题,在分析盾构掘进机总推进力的各种影响因素及计算方法的基础上,以直径为6 m的地铁盾构为对象,计算在盾构掘进过程中受到的各种推进阻力,通过对比忽略次要部分,建立盾构推进分项阻力计算模型.利用土压平衡盾构模拟试验台对在黏土和砂土2种土质条件下的计算模型进行验证.结果表明,土压力在推进力计算中发挥关键性作用.为了进一步修正分项阻力计算模型,提出切深率的概念,分析切深率与盾构总推进力之间的关系,确定由土压力与切深率2个重要因素组成的推进力计算模型.     

软土盾构隧道开挖面支护压力极限上限解

考虑到天然软黏土非均质性和各向异性特点,采用极限分析上限法在不排水条件下对盾构隧道开挖面稳定进行了研究,推导了极限支护压力的计算公式。土体非均质性和各向异性对极限支护压力的影响有相互放大作用,在当土体非均质性和各向异性较强时,极限支护压力与隧道埋深的关系存在一个极大值。分析结果表明,在分析软土盾构隧道开挖面稳定性时,土体的非均质性和各向异性影响较大,不能忽略。     

聚焦电流法隧道超前探测模型实验

提出了聚焦电流法进行隧道超前预报。采用两种电极布置方式——只用屏蔽电极探测的An供电装置和在屏蔽电极中间再加一电极同时供电的An-A0供电装置。土槽模拟实验结果表明：当掌子面不断接近异常体时,观测电位逐渐下降,可利用下降点和拐点进行预报;注意区和警示区的形态如手电光,表示本方法具有聚焦探测效果。超前探测的距离与电极距和异常体大小有关,电极距越大,异常体越大,异常体越早被探测到;An-A0供电装置比An供电装置效果好。     

Relationship between rectification moment and angle of shield based on numerical simulation

The finite element method is used to simulate the rectification process of shield machine, to study the relationship between rectification moment and angle and to explore the influence laws of different soil parameters and buried depth on rectification moment. It is hoped that the reference value of rectification moment can be offered to operator, and theoretical foundation can be laid for future automatic rectification technology. The results show that the rectification moment and angle generally exhibit good linear behavior in clay layers with different soil parameters or buried depths, and then the concept of rectification coefficient, that is, the ratio of rectification angle to rectification moment, is proposed; different soil parameters and buried depths have different influences on rectification coefficient, in which elastic modulus has great influence but others have little influences; the simulations of rectification process are preformed in clay layers with different elastic modulus, and fitting results show that elastic modulus and rectification coefficient present the quadratic function relation.     

接地内屏蔽对SF_6套管电场分布影响的研究

采用有限元法软件分别计算了126kV SF6套管在有无接地内屏蔽时瓷套内部和外部的场强分布和电位分布。分析了接地内屏蔽的位置和尺寸与电场分布的影响,并对接地内屏蔽的结构进行了优化设计,为126kV SF6套管接地内屏蔽的设计提供了理论依据。