盾构隧道下穿地铁车站结构沉降特性研究

依托某拟建盾构隧道下穿既有地铁车站工程,考虑实际的工程地质水文条件、隧道施工过程中上部车站结构传递到地基上的荷载、盾构施工参数等因素的影响,建立数值计算模型,模拟盾构隧道下穿施工的全过程,对车站下方有无预埋桩基、不同盾构推力、不同形式预埋桩基条件下车站沉降变形规律进行了分析。研究结果表明:设桩时隧道开挖引起车站底板的沉降变形仅为不设桩的12%,预埋桩基具有约束地铁车站沉降变形纵向扩展的作用;既有地铁车站底板的隆起量随盾构推力的增大而增大,沉降量随盾构推力增大而减小;综合考虑预埋桩基长径比、距径比、排布方式等因素的板凳桩更有利于控制盾构隧道施工对既有车站结构沉降变形的影响。     

盾构掘进参数对铁路路基沉降变形的影响

依托某地铁区间下穿铁路路基工程,采用数值模拟计算方法,研究包括注浆压力、注浆层弹性模量、注浆层厚度和盾构推力在内的盾构掘进参数对铁路路基沉降变形的影响。通过对各影响因素进行正交试验设计和极差分析,得出各因素的影响程度。研究结果表明,不同掘进参数引起的路基沉降曲线近似呈正态分布,距被穿越中心线越近沉降越大,反之沉降越小;在一定范围内,随着注浆压力、注浆层弹性模量、注浆层厚度及盾构推力的增大,路基沉降减小;各掘进参数对路基沉降变形的影响重要性程度排序为注浆层厚度、注浆压力、盾构推力、注浆层弹性模量。     

煤矿深埋斜井双模式盾构穿越煤层综合施工技术

以国内首例双模式盾构施工煤矿斜井工程为背景,分析了盾构过煤层施工的技术问题,指出盾构施工穿越煤层的关键技术问题为瓦斯气体、软硬不均地层及破碎、稳定性差煤岩的施工处置。研究提出以盾构设备配置为基础,超前地质预报为先导,加强通风、盾构煤层掘进控制、瓦斯抽排与监测等技术措施为主的双模式盾构穿越煤层施工综合技术。     

基于盾构掘进参数分析的隧道围岩模糊判别

以重庆主城越江排水隧道工程的地层条件为背景,基于施工现场盾构掘进试验,运用模糊数学方法,对盾构掘进过程中隧道围岩状况判别的理论和方法进行了研究。结合盾构掘进的特点和刀盘切割岩石的基本原理,提出了比推力和比扭矩的概念,建立了不同围岩条件下的比推力(SF)和比扭矩(ST)模糊集合,探讨和揭示了刀盘比推力和比扭矩的关系,刀盘推力、扭矩及切深与地质条件的相关性及与不同围岩状况、盾构掘进状态的对应关系。研究表明,若比推力与比扭矩以较高的水平同步、均匀变化,说明盾构在较硬的均匀地层中掘进;若比推力与比扭矩均较小且同步、均匀变化,说明盾构在较软的均匀地层中掘进;若比推力与比扭矩的变化出现比例异常,则暗示盾构正在穿越断层破碎地段或遇到障碍物或盾构姿态不良等。该方法减少了盾构在此类地层下掘进的盲目性和停机次数,提高了掘进效率和施工安全度,可用于盾构隧道施工围岩状况的适时、定性判别。     

地质条件与盾构姿态控制的关系研究

基于盾构掘进的已有历史数据,建立数据库对盾构掘进数据进行管理,分析挖掘影响盾构姿态的主要因素,并得出地质条件与盾构掘进千斤顶推力之间的关系,更有效地实现盾构的姿态控制。     

泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析

以南昌市轨道交通1号线某区间隧道内具有代表性地层的泥水盾构掘进参数为研究对象,在对泥水盾构总推力、刀盘扭矩及转速、掘进速度及泥水仓水土压力等与地层因素紧密关联的相关参数进行统计分析的基础上,重点研究了掘进参数沿区间纵向变化规律,进而确定了泥质粉砂岩地层条件下的盾构掘进参数合理控制范围。同时对刀盘扭矩与总推力、掘进速度与刀盘转速、刀盘扭矩与掘进速度等相互之间的关联性进行了分析,最终推导出了泥质粉砂岩条件下的泥水盾构掘进速度及刀盘扭矩的回归数学模型。通过数据对比表明,泥水盾构在中(微)风化地层段施工过程中实测数据与拟合值比较吻合,即所设计的预测模型能够满足工程所需精度。     

岩溶地铁隧道盾构优化分析

随着盾构在地铁隧道施工中应用逐渐广泛,盾构施工穿越的地质情况也更加复杂。南宁市岩溶地质分布广泛,在地铁修建过程中为确保盾构区间施工的安全高效进行,需对盾构的选型及优化进行反复考量。本文依托南宁地铁2号线玉洞站至金象站区间工程,针对岩土工程条件、水文地质情况等因素,对土压平衡盾构进行性能优化,并通过盾构施工时推力、扭矩、出土量、同步注浆量、土仓压力等掘进参数的统计分析,结合现场地表沉降的监测数据相互印证,对盾构的优化取得了一定成果,为类似工程提供了设计和施工经验。     

Φ15.80 m泥水平衡盾构主要推进阻力特征分析

为了研究超大直径泥水平衡盾构掘进过程主要推进阻力及其变化特征,依托Φ15.80 m盾构隧道工程,将盾构总推力简化为正面泥水压力、刀具贯入阻力和盾壳摩阻力三个主要组成部分。依次对单环和多环各主要推进阻力变化曲线特征进行分析并对其占比进行数学统计,明确了盾构施工过程中盾壳摩阻力与总推进阻力的同步波动关系;分别比较分析盾构掘进过程中的正面泥水压力和盾壳摩阻力理论值与实测值之间的关系。结果表明:正面泥水阻力约占总推进阻力的64%,盾壳摩阻力和刀具贯入阻力占比分别位24%和13%;盾构掘进总推力变化特征主要受刀具贯入阻力和盾壳摩阻力影响,且后者对其影响最为显著;盾壳摩阻力变化特征受停机时间、掘进速度等因素影响,表现出了明显的时间特性。     

复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究

千斤顶推力、刀盘扭矩是盾构设计制造及掘进的重要控制参数。通过对盾构推进过程中盾构与围岩相互作用规律的分析,系统分析了土压平衡盾构总推力、刀盘扭矩的影响因素。提出了考虑刀盘挤土效应及土舱内压力分布模式影响的推力计算修正公式,及综合考虑了刀盘挤土效应与开挖面土体渗透性的刀盘扭矩计算修正公式。通过对深圳地铁二号线香香区间掘进载荷实测数据的分析,对修正公式在复杂地质条件下的适应性进行了验证。该修正公式对复杂地层中土压平衡盾构掘进载荷的确定有一定的指导意义,可用于盾构刀盘装备扭矩设计和施工参数的预测。     

均匀软质地层条件下土压平衡盾构施工的合理顶进推力分析

应用数学和力学方法,从土压平衡盾构的掘削工作机理入手,研究顶进推力的计算方法及其影响因素。开展土压平衡盾构的掘削模型试验,研究在不同埋深、不同刀盘开口率以及不同土性时的千斤顶顶进推力的变化规律,并对前述理论研究成果加以验证。结合地铁隧道工程实例,应用推导的推力计算公式预测盾构推进过程中的顶进推力,取得了较为满意的结果。     

盾构隧道施工对已建平行隧道变形和附加内力的影响研究

以盾构隧道装配式衬砌结构为研究对象,引入各向刚度不等的连续材料模型,按变形等效原则对不连续的隧道结构横向和纵向的刚度分别进行了等效折减,采用室内相似模型试验和三维有限元数值分析相结合的手段,以广州地铁三号线大沥区间盾构隧道工程为背景,对新建隧道施工所引起的已建平行隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,探讨和揭示围岩条件,隧道净距,顶推力等因素对已建平行隧道的变形和附加内力分布变化规律的影响.研究结果表明,新建盾构隧道施工所引起的已建隧道的影响主要集中于邻近新建隧道侧的拱腰附近,在软弱地层保持一定的隧道净距是必要的,盾构顶推力需控制在一定范围内,具体视围岩、净距以及可能造成的位移、相对变形和附加内力情况而定.     

地铁盾构隧道穿越高速公路及桥梁变形控制施工技术

以北京地铁7号线02标段黑—万盾构区间隧道下穿京哈高速路、侧穿南大沟桥(双一级风险源)为工程背景,对盾构隧道穿越风险源的变形控制措施进行了详细论述。盾构设备下穿风险源前,选取100 m试验段,通过试验分析,确定了盾构掘进参数,包括刀盘扭矩、盾构推力、土压力、掘进速度、同步注浆量、注浆压力、浆液配合比以及二次注浆的频率等。监测结果表明,该施工技术有效控制了盾构施工对京哈高速路和南大沟桥的影响。工程实践验证了施工方法的有效性,可为类似工程提供一定的借鉴和参考。     

盾构直接切削大直径桩基的掘削参数研究

以苏州地铁盾构切削14根大直径桥梁群桩工程为依托,通过理论分析和开展盾构切削Φ1200钢筋混凝土桩基现场试验,系统研究掘削参数的变化特征和影响因素,并提出相应的掘削参数设置与控制方案。研究表明：刀盘切桩乃非全断面切削,实际切桩刀数呈现显著的波动性,是推力、扭矩变化特征的主控因素;推力、扭矩平均值与桩身宽度成线性正比相关,与桩基偏移距离总体呈反比减小趋势;由于切桩时推速、推力、扭矩均波动较大,盾构应增配小流量低速推进泵;作用于桩身的纯切桩推力、纯切桩扭矩仍近似与刀盘切深成线性正比关系。实践表明：在合理掘削参数下,盾构连续切削多根钢筋混凝土桩基是可行的。     

基于随机森林的复合地层盾构#br# 切口泥水压力预测与分析

盾构切口泥水压力是维持开挖面稳定最重要的因素。针对目前切口泥水压力与盾构掘进参数之间关系不明确的问题,基于Python提出了一种随机森林预测模型。以京张高铁清华园隧道工程为依托,考虑盾构几何参数、施工掘进参数以及泥水参数等因素的影响,通过网格搜索方法以及5折交叉验证法进行模型超参数调整,建立了盾构切口泥水压力的随机森林预测模型。研究结果显示随机森林模型对于复合地层盾构切口泥水压力预测具有较高的准确性与泛化性,在训练集与测试集的表现得分分别为0.963与0.946,结合RMSE和R2等各项数据的评估再次验证了该模型的预测能力。最后通过重要度分析得到对模型预测影响较大的参数分别为泥舱压力、埋深比、推力和扭矩。该研究可为同类条件下盾构开挖面切口泥水压力的预测提供一种有效的方法,对于泥水盾构开挖面的预测控制具有重要的现实意义。     

富水砂卵石地层V形坡隧道土压平衡盾构施工掘进参数分析

文章以成都轨道交通9号线某V形坡盾构区间隧道为例,考虑V形坡的影响,对盾构施工掘进参数进行统计分析,得出掘进推力、土仓压力、刀盘扭矩和掘进速度在V形坡影响下的变化趋势.并进一步进行掘进参数间相关性分析,得出掘进速度受地质情况、刀盘扭矩、土仓压力和掘进推力等因素影响的结论,提出符合该地层条件下的掘进参数优化建议,为类似工...     

Ф14.93m泥水平衡盾构穿越乙烯管施工技术研究

以虹梅南路~金海路通道西线隧道为工程背景,从切口压力、掘进速度与盾构姿态、盾构推力与刀盘扭矩、注浆压力与注浆量、进排泥流量和泥水指标等参数管理和现场监测等方面,探讨了Ф14.93m泥水平衡盾构穿越Φ273mm乙烯管沉降控制施工技术,为类似工程提供了参考。     

泥岩和砂卵石交互地层盾构施工参数优化研究

在交互地层中进行盾构隧道施工是一种常见的隧道开挖工程,而盾构施工参数应与开挖地层条件相互适应。为了研究在泥岩和砂卵石交互地层中盾构施工参数的选取区与优化,文章以成都轨道交通10号线双流机场2航站楼站—双流西站盾构区间二期工程为背景,提取成都地铁盾构区间隧道下穿机场滑行面施工现场盾构机记录数据,通过数理统计方法分析了5个现场实测盾构施工参数的变化规律,结合相似工程和实际地质条件确定了各施工参数的控制范围,盾构机总推力为10～15 MN,刀盘扭矩为2.5～4.6 MN·m,掘进速度为20～50 mm/min,刀盘转速为1.0～1.5 r/min。     

下穿黄河强透水砂卵石地层隧道施工参数研究

为优化水下盾构隧道施工参数设定问题,以兰州地铁1号线下穿黄河泥水平衡式盾构隧道工程为研究背景,针对其独特的强透水砂卵石地层条件,对水下盾构隧道穿越砂卵石地层施工参数进行统计分析.盾构施工参数相互联系、相互影响,施工时应综合考虑各参数的联动关系.为保证隧道开挖面土体稳定,施工时应适当提高盾构推力,保持切口泥水压力稳定,掘...     

土压平衡盾构掘进总推力的计算与试验研究

土压平衡盾构在我国的地铁建设中,起着越来越重要的作用,由于其作业环境和作业对象的复杂性,对作业过程中的许多技术参数要进行认真研究,其中土压平衡盾构掘进过程中的总推力就是需要进一步研究的主要参数之一.土压平衡盾构总推力的数学模型对土压平衡盾构的设计、选型以及控制方法的选择有重要的指导意义.建立了土压平衡盾构掘进过程中总推力的数学模型,并分析了诸如刀盘开口率、盾构与土体接触长度、盾构壳体与周围土体之间的摩擦系数以及土舱压力等参数对盾构总推力的影响.所建立的数学模型在以1 800 mm盾构和一个长8.6 m的模拟土箱组成的模拟盾构试验台上进行了掘进试验验证.结果表明,实际总推力与根据所建立的数学模型得出的计算值基本相符;总推力与土舱压力,盾构与土体接触长度等关系密切,尤其是土舱压力的平衡与否对总推力的影响作用十分明显.     

影响盾构始发负环管片和反力架拆除时机的因素及应对策略

结合工程实例,引入FLAC 3D软件用于模拟盾构始发工程,以期探讨负环管片水平位移与拼装负环管片环数二者所具有的关联,进而明确负环管片和反力架的合适拆除时机以及对该项操作造成主要影响的因素。根据所得结果可知,在拼装负环管片环数增加的条件下,稳定阶段负环管片和反力架几乎不再承受盾构推力,因此受力条件更好,可作为拆除的最佳时机。