地铁盾构机穿越复杂地质施工技术

以深圳地铁8号线一期工程(莲塘至盐田)为例,根据复杂地质条件的特点,阐述了软硬不均地层及中、微风化岩层中的盾构掘进和穿越方法,并详细探讨了盾构施工时遇到孤石的应用措施,最终顺利完成了施工。     

导管法水下混凝土灌注厚度的颗粒流模拟

依托北京地铁8号线永定门外站深基坑工程,介绍了导管法水下混凝土灌注工艺在深基坑封底工程中的应用。基于颗粒流理论和细观力学理论,将土体微细观结构与宏观行为联系起来,采用PFC数值软件建立了水下混凝土灌注模型,实现了砂卵石地层单导管、多导管水下混凝土灌注过程的可视化,得到各时段的灌注情况及最终封底结果。对比同位置实测厚度曲线,得到最大误差0.3 m,验证了模型的合理性。分析了影响深基坑水下混凝土灌注厚度的敏感性因素(导管布置形式、地下水位高度)。结果表明:基于颗粒流理论的PFC数值仿真技术适用于模拟导管法水下混凝土灌注过程; 导管布置稀疏,颗粒无法相互作用,容易出现“堆积”和“凹陷”现象,平均灌注厚度不足3 m; 参考单导管水下混凝土3 m的扩散半径,适当加密导管,可保证封底厚度; 地下水位越高,厚度起伏越大,水位越低,灌注厚度越均匀; 工程允许范围内,适当加密导管可保证混凝土封底厚度; 采取降水措施降低地下水位,可保证封底平整度。     

滚刀滑移状态下的受力与磨损仿真分析

为探究滚刀滑移状态下破岩的受力与磨损的变化规律,基于离散单元法,建立了同时考虑滚刀自转和绕刀盘公转的滚动圆周切割模型。定义了一个滑移率参数η用于描述滚刀的滑移状态,对不同滑移率工况下滚刀破岩受力和磨损进行了对比分析,并结合工程实例对数值仿真结论进行了验证,结果表明:数值仿真中垂直力FV和滚动力FR在CSM模型计算值附近波动,两者较为吻合,表明了本文模型的合理性。数值仿真结果表明,随着滑移率η的增大,垂直力FV呈轻微减小趋势,滚动力FR明显变大,从滚动破岩到滑动破岩,垂直力FV降幅为23.6%,滚动力FR增幅达83.7%,滑动破岩将导致滚刀偏磨。工程实测数据表明,刀盘上大量滚刀处于正常磨损状态时,主要表现为推力增大。大量滚刀处于偏磨状态时,主要表现为扭矩增大,其中偏磨滚刀占比19.05%和28.57%时,扭矩增幅分别为55.85%和261.51%。滚刀正常磨损和偏磨均大量存在时,表现为扭矩推力同步增大,其中偏磨滚刀占比21.43%时,扭矩增幅为80.89%。数值仿真和实测数据表现出较高的一致性。综合4次开仓换刀结果,可将刀盘扭矩增幅超过50%作为判定大量滚刀发生偏磨的重要依据。     

灰岩富水岩溶地层下双模盾构施工技术

为避免富水岩溶复合灰岩地层中盾构掘进导致喷水涌砂、地层塌陷等施工风险,依托于广州市某地铁区间工程,从溶洞处理、盾构选型、施工管控处治等方面对与此地层相配套的双模盾构施工方案与技术进行研究。研究表明：对溶洞注浆预处理可有效提高富水岩溶地层的稳定性;串联式泥水/土压平衡双模盾构对此类地层适应性较好,可解决岩块滞排问题;严格执行掘进控制和适当改造设备,有利于保证复合地层中的正常掘进施工。     

富水砂层地质条件紧邻地铁深基坑力学性能研究

富水砂层地质条件给地铁车站深基坑施工带来巨大困难。传统的深基坑深度通常不大，只侧重于支护结构的强度控制，但随着城市建设的高速发展，为满足不同功能的需求，基坑深度不断加深，地质条件也越来越复杂，因此，国家规范对深基坑邻近建筑物的变形、地表沉降、围护结构的位移变形都有非常严格的规定。依托哈尔滨市轨道交通3号线二期工程，对地铁车站深基坑施工技术以及施工监测进行研究，以期为类似工程提供参考。     

超细WC和细WC/Co添加对WC-10Co硬质合金微观结构与力学性能的影响

在粒径为0.5μm的超细碳化钨(WC)粉体表面包覆钴(Co)纳米颗粒获得细WC/Co,将细WC/Co、粗WC和Co粉通过球磨混合均匀，压制成型后在1420℃下真空烧结1 h,得到WC-10Co硬质合金。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能试验机等对比研究细WC/Co和超细WC对WC-10Co硬质合金微观形貌和力学性能的影响。结果表明：相比于超细WC,细WC/Co促进合金的致密化，并形成双晶结构。添加细WC/Co和超细WC制备的硬质合金的平均晶粒度分别为2.18μm和3.57μm。细WC/Co的添加会降低晶粒生长速度并抑制细晶完全溶解，而粗晶通过缺陷辅助生长及溶解-析出生长机制生长为表面阶梯状的缺角三棱柱形；硬质合金的硬度和断裂韧度得到提升，二者分别为1131HV₃₀和22.1 MPa·m^1/2,而在1131HV₃₀同等硬度下，其断裂韧度比线性拟合的断裂韧度高27.7%。机理分析认为，超细WC的添加会导致异常晶粒产生，不利于性能；而细WC/Co的添加能够同时形成双晶结构和均匀的钴相分布结构，降低晶粒缺陷，提升综合力学性...     

富水砂层地质条件盾构穿越密集锚索区域施工质量控制

为解决盾构施工穿越锚索群时锚索处理困难的问题，以哈尔滨地铁3号线二期工程区间盾构施工为例，针对既有基坑锚索侵入地铁掘进路线时清索困难的施工难点制订了行之有效的解决方案。首先，在隧道外侧设置双排Ф800@550三重管旋喷桩，然后采用360°旋挖钻沿隧道两侧引孔锚索破断，采用360°旋挖钻沿隧道中线引孔锚索取出，所有孔位采用M10砂浆回灌处理，最后，采用静压注浆加固地层，固结地层。     

不同角度结构面岩体的爆破振动传播特性研究

为探讨岩体中不同角度结构面对爆破振动波传递的影响，借助分离式霍普金森压杆(SHPB)动力冲击试验装置，对预制结构面角度为30°、60°和90°的岩样分别进行SHPB动力冲击试验。基于试验结果，提出最大振速折减系数k与结构面角度关系的计算公式，并结合周盘沟隧道现场监测数据对计算公式进行验证。结果表明：结构面角度为30°时对爆破振动波的衰减作用最为显著，随着结构面角度的增加，衰减作用逐渐减小；基于试验结果得到的最大振速折减系数计算公式具有较高的拟合性；通过现场监测数据对计算公式进行验证，计算结果与实际结果十分接近，表明计算公式具有较强的适用性。研究结果可为地下工程爆破安全施工提供指导和参考依据。     

复杂多变地层泥水盾构排浆管路振动特性分析

泥浆环流系统是泥水盾构的重要组成部分，渣石与泥浆通过排浆管路泵送至地面泥水分离工厂实现固液分离。湍流脉动、大粒径岩渣碰撞等所致激励容易诱发排浆管路剧烈振动，导致接头频繁漏浆，严重影响施工进度。以北京市南水北调团九二期二标泥水盾构工程为背景，对泥浆环流、黏土地层、上软下硬地层和全断面硬岩地层掘进过程中排浆管路振动进行现场实测，以实测数据为基础，对不同地层条件下排浆管路3 个方向振动的时域和频域特性进行分析，论述管路振动的诱发机理和变化趋势，相关结论可为类似工程环流管路的设计提供依据。关键词：     

山岭浅埋隧道进洞方案优化与洞口段稳定性分析

若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施，易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景，探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下，隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限元分析软件MIDAS-GTS建立三维模型，模拟隧道施工过程，并结合实际工程监测数据，对比研究了两种支护方案优劣性.结果表明：锚网喷支护方案围岩最大横纵向位移分别为3.55 mm和8.73 mm,最大拉应力为1.91 MPa;衬砌沿隧道开挖方向的最大弯矩为33.71 kN·m,最大横向位移为3.55 mm.锚网喷支护方案较微型桩墙支护方案更为有效，显著提高了洞口边坡稳定性.因此，锚网喷支护方案在该地形中更具合理性.其结论对山岭地区公路隧道的建设提供一定的指导作用.