盾构隧道穿越水底浅覆土施工技术对策分析

随着社会的不断进步与发展,我国越来越重视隧道的建设,尤其重视对水底隧道的建设,要想加强其建设作业,就应该对盾构隧道穿越水底浅覆土施工技术进行利用。阐释了水底隧道容易出现的问题,并且在此基础上,以南京的某项工程为例,对河底隧道抗浮控制以及盾构穿越水底浅覆土施工技术对策进行了论述。     

南京地铁1#线隧道典型区段施工技术

结合南京地铁1^#线施工实践，介绍了该地铁沿线浅覆土条件下的水下盾构施工、大跨度软流塑土层下的管棚施工及浅覆土建筑物下岩层控制爆破等难点区段的施工技术，希望对同类地层条件下的隧道施工提供借鉴。     

浅埋盾构斜穿既有楼房施工控制技术分析

由于浅埋盾构的覆土深度相对较浅，盾构开挖中土压的扩散对地面的沉降影响较为敏感，因此对于浅埋盾构的地面施工沉降控制极为重要。文中以天津地铁9号线盾构穿越蝶桥公寓为例，分析了浅埋盾构隧道斜穿既有楼房的主要风险和施工控制关键技术。     

武汉长江隧道盾构过江施工技术措施

武汉长江隧道工程盾构长距离穿越砂层，盾构承受水压高，地质条件和地下水状况非常复杂，江底段隧道最小覆土厚度小于隧道直径，而且水底部分与覆土压力相比水压力更大，特别是武昌深槽段水压力主导的施工。为了确保盾构过江安全，对水土压力设定与控制、泥浆特性、隧道上浮问题和管片变形及软硬不均地层盾构姿态控制等问题进行初步的研究分析。     

泥水盾构浅覆土施工技术探讨

浅覆土隧道传统抗浮措施采用地基加固法及钢筋混凝土隔板法存在工期长、征地困难等缺陷,以广州地铁7号线一期工程1标浅覆土盾构施工为例,通过抗浮方式研究,采用大配筋率管片,盾构过程中辅助以低渗透高质泥浆进行施工,确保了泥水盾构浅覆土掘进顺利施工。     

水底盾构掘进泥水喷发现象研究

泥水式盾构工法是水底软土隧道施工的首选工法,施工时泥水压力过大可导致开挖面前方地层劈裂,引发泥水喷发、河(海)水倒灌事故。以此类现象为研究对象,研究地层劈裂发生、伸展机制及不同泥水压力对地层劈裂的影响。研究结果表明:水底隧道泥水式盾构施工时,开挖面前方地层微小劈裂纹不可避免,但泥水喷发现象能否发生与盾构掘进参数、泥水性质、地层特性及盾构覆土厚度密切相关,通过理论分析和盾构掘进模型试验,得出了泥水喷发半经验公式,在此基础上提出了防止泥水喷发现象发生的相关措施。     

软土地层盾构隧道浅埋施工对地层应力场的扰动影响

盾构隧道施工必将引起周围地层的应力场扰动。利用数值方法建立了盾构隧道动态开挖模型,依托厦门地铁区间隧道浅埋施工工程,分析了盾构开挖过程对软土地层应力场的扰动规律,并进一步研究了隧道埋深对扰动效果的影响。结果表明,盾构隧道开挖对隧道侧面水平土压力和上方竖向土压力影响显著,尤其是盾尾注浆的挤压作用使土压力大幅增加,而后伴随注浆压力消散逐渐降低至稳定状态;增大隧道埋深对侧面水平土压力变化规律影响不大,但上方竖向土压力变化量显著减小,即深埋情况下地层抵抗扰动影响的能力有所提高;距离开挖空间越近,地层应力场受盾构施工扰动影响越明显,主要影响范围集中在隧道周围1.0D区域,浅埋开挖时引起地层土压力变化率较大,因此应加强浅埋施工近距地层的稳定性。     

盾构穿越运营中地铁隧道上方的抗浮技术

该工程盾构超浅覆土、近距离上穿运营中地铁隧道的工况在国内外较少见,运营中隧道上浮变形控制成为施工质量的关键。通过采取一系列抗浮技术措施,有效地控制了隧道上浮变形。     

盾构浅覆土穿越建筑物施工技术实例分析

结合天津地铁3号线某区间隧道浅覆土段盾构穿越建筑物施工的工程实例,对建筑物地基的加固措施、隧道上方杂填土改良方法及盾构施工参数确定进行了研究分析,为该工程顺利实施提供依据和指导。该施工技术可供类似工程参考。     

盾构隧道下穿栏杆堰渡槽施工技术研究

盾构隧道在近距离下穿内河过程中，面临覆土浅、盾构保压困难等难题。本文以成都地铁5号线元华车辆段出入段线盾构隧道下穿栏杆堰施工为工程背景，通过采用加设渡槽的方法，在保证盾构施工安全、稳固河床的同时，很好地维护了地面生态环境，为类似工程提供施工参考。     

砂性土层大直径浅埋隧道掘进试验及离散元模拟

隧道断面的增大致使盾构施工的风险增大,尤其是高水压砂性土层,大直径浅埋隧道盾构对周边岩土体的扰动以及土层变形的影响是目前需要研究的新课题。本文以武汉地铁7号线大直径越江隧道段为工程背景,建立了大直径浅埋隧道盾构掘进室内缩尺试验模型,采用螺旋出土盾构设备(包含螺旋杆、螺旋出土器及套筒),以恒定的推进速率进行了隧道掘进,并且对地表沉降进行了监控。同时,本文建立了同尺寸的浅埋隧道盾构掘进离散元模型,对盾构掘进过程中地表沉降、开挖面前方土层中颗粒配位数以及黏结破裂区域进行了分析研究,并与室内试验结果进行了对比分析。结果表明:地表竖向位移与室内试验结果吻合度较高,盾构掘进地表各点处的沉降均随着掘进距离的增大而增大;盾构掘进影响区域主要分布在隧道顶部至地表、一定范围内的周边土体以及开挖面前方一定范围内的盾构区域;颗粒接触点处的黏结破裂区域主要分布在盾构区域和隧道顶部区域。     

既有桩基对盾构施工参数的影响研究

盾构隧道施工邻近桥梁桩基已成为目前研究的热点问题。针对盾构施工参数取值在工程中的应用价值,利用三维弹塑性有限元分析了桩基引起地层的竖向附加应力,反推出了Geedes式中的桩端阻力、桩侧阻力分担桩顶荷载的比例系数与桩长的数学表达式,并将Geedes竖向附加应力影响范围与Randolph提出的影响半径对比分析后,给出了桩基影响区域和非影响区域的界定半径;基于支护压力、注浆压力的理论取值范围及单位长度上土体损失量等于沉降槽面积的条件,利用三维弹塑性有限元进行计算分析,给出了支护压力、注浆压力在桩基非影响区域内的建议取值和土体损失的计算表达式;基于桩基非影响区域内盾构施工参数的建议取值及桩基对地层产生的附加应力,给出了桩基影响区域内盾构施工参数建议取值的数学表达式。研究结果表明:工作面的土压力阻力选取工作面静止土压力合力,注浆压力选取1.1倍的隧道埋深处水土压力时,对地层的扰动较小。     

大直径隧道盾构穿越机场滑行道沉降控制

介绍了虹桥综合交通枢纽仙霞西路隧道大直径泥水盾构在浅覆土条件下穿越机场滑行道的沉降控制技术。采用PLAX IS2D有限元软件计算盾构推进对跑道的变形。为满足机场绕滑道的技术要求,地层损失率应控制在0.2%以内;在施工中采取将切口水压波动幅度控制在0.01~0.02 MPa;出土量误差控制在±0.5%以内;盾构掘进速度控制在10 mm/m in以内;根据地表沉降情况,在离盾尾8~10环的位置进行二次注浆。     

複合型泥水加壓式潛盾機在海底隧道之應用

潛盾工法架構隧道工程施工另一機制,從潛盾機對地質適應之多元化突破地質適用之拘限,在高水壓下於岩盤、卵礫層到軟弱地盤因應模式,以潛盾機能克服地質與施工艱困條件,採用複合機型之泥水加壓式潛盾機,配置633mm超大滾輪式切齒、不需輔助工法可自機内更换中續切齒、特殊海底到達施工等,有效地運用於核能電廠循環冷卻水海底出水隧道工程。     

地面出入式盾构法隧道施工同步注浆工程应用研究

 传统的盾构隧道施工方法带来了现场附近大量拆迁及路面交通拥堵,施工过程中风险增大等诸多问题。研究新型地面出入式盾构法隧道(GPST)施工技术,结合南京机场线工程,对施工过程中土压力、孔隙水压力、水平位移、分层沉降等数据进行现场监测,并针对浅覆土、超浅覆土、负覆土3种不同工况,分别分析各监测结果变化的原因,并提出合理、有效的注浆参数。结果表明：土压力受盾构推进影响明显的范围与覆土深度有关;盾构到达负覆土右侧底部管片受同步注浆压力影响最大;0.5D覆土下孔隙水压力在切口到达前3环产生明显的影响,而－0.3D覆土下孔隙水压力受影响很不明显;3种工况下土体水平位移规律不明显,当注浆参数合适,可以显著减小因盾构推进引起的纵向位移;在负覆土、超浅覆土施工期间,土体左、右两侧分层沉降并不均匀。实际工程的现场试验监测结果为今后其他类似实际工程的应用提供参考性建议。     

密实砂土地层盾构隧道开挖面失稳离心模型试验研究

砂土地层中盾构掘进时,开挖面支护力不足极易导致开挖面失稳事故。通过3种不同隧道埋深比（C/D=0.5,1和2）的离心模型试验对密实砂土地层中盾构隧道开挖面稳定性问题进行了研究。离心试验研究发现,随着开挖面位移的增大,开挖面支护力先减小为极限值而后逐渐增大并最终趋于残余值;开挖面前方土体总体呈现“楔形体+棱柱体”的失稳区;隧道相对浅埋时（如C/D=0.5）,极限状态下失稳区已扩展到地表;隧道相对深埋时（如C/D=1和2）,极限状态下失稳区尚处于地基内部;极限支护力随着隧道埋深比的增大先增加而后基本保持不变。最后,通过现有几种极限支护力理论计算模型对本文试验预测结果的比较分析,评估了上述理论方法的工程适用性。该研究成果对砂土地层中盾构开挖面稳定性控制具有指导意义。     

砂卵石地层土压力平衡盾构施工开挖面稳定及邻近建筑物影响模型试验研究

盾构技术在砂卵石地层中应用越来越多,砂卵石地层具有很强的不确定性特征,盾构施工的关键问题之一是保持开挖面稳定性及减小地面沉降。利用土压平衡盾构模型,研究北京砂卵石地层中不同埋深时邻近建筑物影响下的开挖面稳定性及地表沉降规律。试验中,分析柔性基础邻近建筑物及埋深对开挖面极限支护力和地表沉降的影响,揭示开挖面稳定性、土拱效应与极限支护力及地表沉降的关系。在邻近建筑物影响下,砂卵石地层中的支护压力呈非对称分布,且砂卵石地层中盾构推进引起的沉降值大于基于Peck公式的计算值,研究成果对砂卵石地层中盾构施工有重要的指导意义。     

盾构施工隧道开挖面上覆土压力的研究

以隧道上覆土压力为研究对象,对隧道上覆土压力的3种经典计算方法进行了分析,认为松动土压力理论较适合土质浅埋隧道上覆土压力的计算;确定了盾构开挖面上覆土体松动区域,推导了三维松动土压力计算公式,给出了开挖面上覆土体不同松动程度下的土压力计算方法。该计算方法为后续研究开挖面失稳奠定了一定的理论基础。     

浅埋盾构隧道开挖面失稳大比尺模型试验研究

盾构隧道施工过程中支护压力不足会引起开挖面失稳。针对浅埋盾构隧道,采用大比尺物理模型试验对盾构开挖面稳定进行研究。试验通过控制支护板移动速度来模拟开挖面失稳变形过程,并对支护压力和地表变形进行监测,发现了支护力和地表变形发展的3个阶段。与此同时,采用数码摄像技术对失稳土体实时观测,并利用颗粒图像技术对图像进行处理得到失稳土体的位移增量场。对比发现,位移增量场的变化规律与支护力和地表变形的3个阶段相对应。     

浅埋软弱地层双线大直径隧道风险控制技术

大量浅埋隧道盾构掘进易出现开挖面失稳、隧道上浮、地面冒浆及地表沉降大等现象,直接影响到工程施工安全。就此问题,结合上海人民路新建双线越江隧道工程,对大直径泥水平衡盾构穿越浅埋段的施工风险进行全方位分析,对双线盾构浅埋软弱地层近距离掘进技术进行了深入研究。