盾构同步注浆填充模式及压力分布研究

盾构隧道同步注浆沿隧道纵横向的填充效果及压力分布是控制隧道周边地层稳定及地表沉降的关键。根据流体力学原理,分别采用牛顿流体及宾汉流体来模拟浆液在盾尾间隙中的流动,对土压平衡盾构在黏土地层中的同步注浆浆液填充模式及压力分布进行了理论推导,得到了盾构同步注浆环向填充及纵向填充的力学模型及计算方法。基于此,结合工程实践经验,采用该方法进一步对影响同步注浆的主要因素：同步注浆流量、注浆材料及盾构间隙大小等进行了参数分析,结果表明浆液压力沿隧道纵向从盾尾往后逐渐减小,盾尾处最大;浆液沿隧道纵向的扩散距离及压力分布对间隙大小及浆液材料的静切力最为敏感,这些结论对于盾构穿越沉降敏感地区的同步浆液材料改进及注浆参数精细化控制具有指导意义。     

盾构同步注浆填充机理及压力分布研究

盾构隧道同步注浆沿隧道纵横向的填充效果及压力分布是控制隧道周边地层稳定及地表沉降的关键。根据流体力学原理,分别采用牛顿流体及宾汉流体来模拟浆液在盾尾间隙中的流动,对土压平衡盾构在黏土地层中的同步注浆浆液填充模式及压力分布进行了理论推导,得到了盾构同步注浆环向填充及纵向填充的力学模型及计算方法。基于此,结合工程实践经验,采用该方法进一步对影响同步注浆的主要因素:同步注浆流量、注浆材料及盾构间隙大小等进行了参数分析,结果表明浆液压力沿隧道纵向从盾尾往后逐渐减小,盾尾处最大;浆液沿隧道纵向的扩散距离及压力分布对间隙大小及浆液材料的静切力最为敏感,这些结论对于盾构穿越沉降敏感地区的同步浆液材料改进及注浆参数精细化控制具有指导意义。     

浆液性质对盾构壁后注浆填充率的影响

盾构壁后浆液的填充率是判断盾尾空隙填充效果的关键,对控制地表沉降有重要意义.基于上海某地铁盾构隧道注浆过程,建立ANSYS-CFX三维模型,进行了数值计算.分析了浆液性质对壁后注浆填充效果的影响,结果表明：①在盾构壁后注浆过程中,浆液体积分数先随注浆时间线性增长,最终达到稳定值;②壁后注浆液体的密度和动切力影响浆液的流动性进而影响盾尾空隙的填充率,但浆液动力粘度对填充率影响较小;③随着浆液密度和动切力的增大,浆液的流动性变差,浆液填充性能逐渐降低,盾尾空隙的填充率相应减少.     

城市轨道交通软土地层盾构隧道沉降问题探讨

以某市轨道交通二号线为例,采用有限元数值模拟方法并分盾构推进阶段和衬砌拼装完成阶段进行了软土地层盾构隧道沉降问题的探讨.分析结果表明,软土地层中盾构隧道沉降与隧道结构施工及运营安全息息相关,且施工扰动是导致软土地层盾构隧道施工沉降的主要方面,在盾尾注浆施工阶段应使盾尾注浆浆液体积大于盾尾空隙体积,在盾尾脱开阶段应加强同步注浆控制,并在掌握该工程盾构隧道沉降基本规律的基础上加强控制,以保证施工质量.     

城市轨道交通软土地层盾构隧道沉降问题探讨

以某市轨道交通二号线为例,采用有限元数值模拟方法并分盾构推进阶段和衬砌拼装完成阶段进行了软土地层盾构隧道沉降问题的探讨.分析结果表明,软土地层中盾构隧道沉降与隧道结构施工及运营安全息息相关,且施工扰动是导致软土地层盾构隧道施工沉降的主要方面,在盾尾注浆施工阶段应使盾尾注浆浆液体积大于盾尾空隙体积,在盾尾脱开阶段应加强同步注浆控制,并在掌握该工程盾构隧道沉降基本规律的基础上加强控制,以保证施工质量.     

盾构隧道近距离下穿输水管线变形控制技术

地铁隧道盾构施工过程中近距离下穿各类管线是安全控制的重点,文章研究以沈阳地铁十号线桑林子车辆段出入线盾构工程近距离下穿大伙房输水管线为例,基于该管线的变形控制值,通过盾体与土体之间的空隙分别填充膨润土和克泥效时引起的变形比较,提出中盾末段注入克泥效对盾构隧道通过管线时沉降进行控制的方案。现场应用期间,变形监测结果表明管线整体沉降值和差异化沉降值均在预期目标值允许范围内,有效地控制盾构机通过土体时发生的地层沉降,取得了良好的施工效果。     

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。     

盾构近距离始发下穿既有线沉降控制技术

城市地下工程的快速发展必然会出现越来越多的盾构隧道下穿既有线施工工程案例,由于既有线正常运营对轨道平顺性的高标准要求,隧道下穿施工过程中必须严格控制既有线的沉降和位移。成都富水砂卵石地层是一种典型的不稳定地层,其结构松散,卵石含量高,大漂石分布随机性强,且地下水位高,渗透性强。本文以成都砂卵石地层地铁6号线盾构始发段下穿既有3号线施工为例,针对盾构在始发端头下穿施工时存在的掘进参数困难、沉降控制难度大、施工安全风险高等难题,采用了端头加固及降水、大管棚超前支护、短钢套筒始发、五步注浆法填充间隙、自动化实时监测等技术措施及管理手段,安全顺利通过下穿既有地铁线,保障了既有线的运营安全。     

泥岩地层土压平衡盾构近距离下穿既有线沉降控制技术

以成都地铁30号线航天立交站-惠王陵站盾构区间隧道在泥岩地层近距离下穿既有运营地铁线工程为背景,通过下穿前对穿越既有线隧道进行数值模拟分析,并设置试验段进行模拟掘进,拟定试掘进参数,以及在穿越过程中采取掘进参数控制、中盾注浆、同步注浆、管片脱出盾尾后二次补充注浆及穿越后及时进行洞内深孔注浆等综合沉降控制技术措施,并通过自动化监测手段,有效降低了下穿时对既有地铁线沉降的影响,最终在保证既有线路安全运营的前提下,安全、顺利完成盾构穿越工作,为类似盾构工程提供借鉴。     

盾构工程地表沉降控制系统的开发

从盾构设计角度考虑,研究了一种盾构注浆系统,在管片拼装环节,操作压力保持装置注入回填注浆材料,保持壁后注浆压力,实现控制地表沉降的目的.本文还试验了该系统针对砂质地层和黏土地层的沉降控制效果,验证了该系统的有效性.     

惰性填充材料在敏感环境大直径盾构施工沉降控制中的应用研究

以武汉地铁8号线越江隧道大直径盾构敏感环境下穿越施工为研究背景,对盾构施工惰性填充材料开展应用性研究,试验确定惰性材料配合比形成高性能的流塑状填充剂,通过盾体肩部的径向注浆孔注入盾体与土体间隙,达到及时有效控制土体沉降变形的目的,取得了大直径泥水盾构长距离穿越复杂环境沉降变形控制的良好效果,可为类似工程沉降控制施工提供一定的经验和借鉴。     

基于CFD的盾构同步注浆填充扩散运动力学分析

现有的盾构隧道有限元数值模拟主要围绕地表沉降变形以及管片结构受力两个关键问题展开,关于盾构同步注浆在盾尾间隙内的填充扩散过程的模拟分析较少。采用CFD方法分析了盾尾同步注浆的主要流动特征,将盾尾同步注浆的填充扩散过程看作不可压缩性非牛顿流体的单相层流稳态问题。通过工程案例分析,将模拟成果与盾尾同步注浆纵环向整体填充扩散理论模型计算结论及工程实测数据进行对比,验证了建模方法的合理性。基于数值模拟计算绘制的流线图,分析了浆液在盾尾间隙内的扩散运动特征。研究表明注浆孔注入的浆液在盾尾间隙内呈发散式流动,流动速度既有环向分量也有纵向分量,盾尾间隙计算区域内的浆液流动具有系统性和整体性。     

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。     

地铁盾构穿越京哈高速路基与桥桩施工技术

为确保盾构隧道安全地下穿运营的京哈高速,避免下穿过程中引起地层沉降超限,从而影响京哈高速安全、稳定运营,通过设置试验段掘进和采用有限元数值模拟技术,分析了盾构下穿京哈高速填方路基和南大沟大桥时的变形情况,得出了隧道开挖过程中既有结构的变形规律。研究结果表明,在盾构隧道下穿京哈高速时,采取适当调整盾构掘进参数和做好盾构管片脱出盾尾后的二次补充注浆等措施,可较大幅度地减少地层沉降,把结构变形值控制在允许范围内,确保既有线的安全运营。     

盾构法隧道管片背后注浆新工艺

本文主要介绍在不同地层条件和地面环境下选择不同的注浆材料及配比进行注浆的一种新型盾构背后多序注浆工艺;该工艺采用国内首创的新型双液浆混合器,低压慢注提高浆体的密实性,实现对砂(土)体围岩掘进的微扰动。应用该工艺于软弱地层下横穿广园路和广深铁路、沉降要求极高、并且管线众多的广州地铁四号线某盾构区间,取得了广园路沉降控制在6mm内、广深铁路控制在3mm内的成绩,开创了国内盾构施工背后注浆工法新局面。     

盾构隧道壁后注浆浆体变形特性

利用浆体变形单元体模型试验装置，研究了不同浆体压力、不同围岩土质条件以及不同地下水压作用下的盾构壁后注浆体的变形规律。试验研究表明，较高的浆体压力有利于加快浆体排水固结速率并增大浆体的最终变形量。土体的渗透系数是影响浆体变形的重要因素。在砂性土体中，地下水压对浆体的变形影响较大，在粘性土体中，浆体压力对浆体的变形影响较大。该装置可以用于研究浆液注入盾尾空隙后的受力状态、浆体的变形特性，有助于更深入地明确壁后注浆控制地层应力释放和地层变形作用。     

砂砾地层中盾构施工壁后同步注浆的模型实验与研究

以北京地铁十号线一期麦子西店站——亮马河站盾构隧道施工为背景,进行了模拟饱和砂砾地层中盾构施工壁后同步注浆的室内模型实验.注浆类型为盾尾同步注浆,浆液为单一的可硬性浆液.通过监测注浆过程中土体表面的位移变化;然后,系统地统计、分析实验所得数据;进而比较9组不同注浆方案的注浆效果,总结规律,最终得出优化的一组注浆方案.     

盾构下穿公路的地表沉降的控制方法

盾构下穿公路,对地表沉降要求高,一旦出现问题,将给道路造成不可逆的影响,并造成严重的生命和财产损失.因此,亟需一种盾构下穿公路的控制地表沉降的方法.以广佛环线施工为依托,通过现场施工和理论分析相结合的研究方法,建立了盾构下穿公路的控制地表沉降的方法体系,主要得出以下研究成果:(1)对盾构下穿公路引起地表沉降的原因进行分析.(2)研究盾构过程中对地表沉降的控制技术,指出刀盘前方地层变形控制、盾体上方地层变形控制、盾尾地层变形控制的要点.(3)通过盾构下穿公路的地表沉降的控制方法在广佛环线施工上具体应用,监测地表沉降值在许可范围内,验证了该方法的合理性与有效性.     

基于赫巴流体的盾构同步注浆三维扩散机理

盾构施工中复杂的地质环境和各种类型的开挖断面使得注浆施工控制较为困难。本文基于赫巴流体本构模型,分析了同步注浆阶段的浆液充填扩散与渗透扩散过程。建立了涵盖充填扩散与渗透扩散过程的盾构隧道壁后同步注浆浆液3D扩散理论模型,并分别推导了相对应的计算公式。使用工程实例和注浆试验结果验证了该模型,并对影响浆液扩散的主要因素：浆液密度、盾尾间隙厚度、注浆压力、注浆率和地层渗透系数进行了敏感性分析。研究表明：在环向充填阶段,浆液在注浆孔两侧的消散速率随着浆液密度的增大而减小,而盾尾间隙厚度几乎没有影响;在轴向充填阶段,浆液充填压力随着时间的推移而消散,消散速率随着盾尾间隙厚度的增大而减小。在径向渗透扩散阶段,浆液径向渗透扩散深度随着地层渗透系数和注浆压力的增大而增大,而浆液密度和盾尾间隙厚度几乎没有影响。     

大直径软土盾构隧道工程地层沉降规律分析

以上海长江隧桥中的隧道为背景,研究地层沉降规律。首先建立二维有限元计算模型来模拟盾构推进阶段对地层沉降的影响,得出该阶段地层沉降的规律。然后对同步构件浇注、设备安装及车辆运行荷载引起的地层沉降进行了计算和分析。最后将计算结果与实测数据进行比较,得出规律:要注意盾尾注浆阶段注浆液的体积必须大于盾尾空隙的体积;盾尾开脱阶段极易发生沉降,必须做好同步注浆;运营阶段车辆荷载对地层沉降影响不大。