复合地层土压平衡盾构施工技术研究

以苏州轨道交通3号线为工程实例,研究土压平衡(EPB)盾构在复合地层中的施工技术。苏州轨道交通3号线何山路站至苏州乐园站区间隧道通过108 m"上软(土)下硬(岩)"的复合地层,工程风险极大,需在设计和施工阶段采取必要的风险控制措施。在设计阶段:通过改变隧道纵坡,缩短复合地层段长度;通过改良TBM刀盘设计,优化机械运行参数,实现盾构机械参数和地层物理参数的匹配;通过对隧道上部松散土体静压注浆加固和在建筑物与隧道间安装隔离桩,控制地层变形和保护邻近建筑物;采用三维数值模拟预测隧道开挖引起的地层变形和建筑物沉降,为工程决策提供依据。在施工阶段:对于软土、复合地层和硬岩段采用不同盾构运行模式和掘进参数;掘进过程采用六个主要参数指标进行控制;采用在盾构机前方开挖竖井进行损坏刀箱、刀具的更换。施工监测显示:实测地表和建筑物沉降与三维有限元预测、Peck经验公式预测结果吻合良好,地表沉降控制在2. 0cm以内,邻近建筑物沉降控制在3 mm以内。工程的顺利实施为国内其他类似复合地层隧道盾构掘进工程提供有益借鉴。     

盾构隧道下穿砖混建筑物群沉降控制案例分析

呼和浩特市城市轨道交通2号线新华广场站至呼和浩特站盾构区间隧道侧穿砖混建筑物群。通过采用Midas GTS NX模拟分析了侧穿施工期间既有砖混建筑物结构的变形规律,具体提出了侧穿段区域洞内深孔注浆加固方案,并基于实测数据对地表及建筑物结构变形进行了分析,主要得到以下结论:地表沉降槽近似呈非对称"W"形,未采取注浆加固条件下建筑物沉降最大值为28.59 mm,且有向盾构中心线方向倾斜的风险;通过采用洞内深孔注浆加固措施,在拱顶120°范围形成深度3 m的注浆加固圈,能够基本满足地表及建筑物变形控制标准;盾构隧道侧穿施工期间,既有建筑物结构最大的隆起变形为3.39 mm,建筑物沉降值基本控制在10 mm,保证了既有砖混建筑物的安全。     

多线叠交盾构下穿既有隧道数值模拟分析

针对西安地铁15号线某盾构区间隧道近接正交下穿既有地铁2号线区间隧道施工过程中的重难点问题,采用三维非线性有限元分析方法研究四线叠交的复杂工况,考虑盾构不同注浆压力和土仓压力作用下新建隧道的施工对既有隧道变形影响及地表响应规律,对叠交段采取的袖阀管预注浆加固效果进行验证。研究结果表明：距既有隧道中心线2.0～1.6和1.5～3.0倍洞径范围内,隧道沉降量均随注浆压力和土仓压力增大而减小;新建隧道的先左后右顺序施工会造成既有隧道结构产生二次沉降;叠交段地层预加固可使既有隧道和地表沉降最大值分别减小为未加固时的75%和50%,隧道结构变形趋势由未加固时的“W”形变为加固后的“V”形,且沉降量最大位置也发生改变。研究成果可为多线叠交下穿工程的设计和施工提供借鉴。     

盾构隧道下穿铁路群的路基加固及沉降分析

以福州地铁二号线(上洋站—鼓山站区间)为依托工程,盾构隧道下穿段要求施工对铁路两轨造成的沉降差异应控制在5 mm以内,因此有必要通过建立三维有限元模型对盾构隧道下穿引起的铁路路基沉降进行数值分析。通过MIDAS/GTS有限元软件建立数值模型对下穿工况进行模拟,研究总结了铁路轨道走向以及隧道掘进方向地表沉降的规律。数值模拟结果表明,在对地铁下穿段范围内的土体采取注浆加固措施后,盾构隧道施工对既有铁路路基造成的不均匀沉降可以得到有效的控制;同时,计算得到的管片注浆参数及盾构机内土舱压力为相似盾构隧道下穿工程的设计、施工提供了重要的参考依据。     

地铁区间隧道超薄覆土下大直径盾构始发与接收技术

针对超薄覆土条件下大直径盾构始发与接收对土体扰动大、盾构机掘进参数及姿态难控制、地面沉降坍塌等施工安全风险问题,提出了采取地面袖阀管注浆加固、端头地层素混凝土换填、洞门大管棚超前加固和盾构掘进参数控制的措施,建立了地铁区间隧道超薄覆土下大直径盾构始发与接收技术。该技术成功应用于成都地铁18号线天～龙区间的始发与接收,地表沉降最大值仅为2. 9 mm,确保了施工安全。     

富水砂性地层中地铁盾构下穿铁路施工引起的沉降分析

以富水砂性地质条件下某地铁区间盾构隧道下穿铁路施工工程为背景,研究下穿施工引起地 表沉降的规律。首先对Ｐｅｃｋ方程进行分析,提出地表差异沉降系数的概念,用于表征盾构施工引起的 地表最大差异沉降。然后利用数值模拟方法分析地层损失率、隧道埋深、地层加固等因素对铁路设施沉 降的影响规律。结果表明:地层损失率在０．５％ ～３．０％变化时,减小地层损失可以同时降低地表沉降 及差异沉降,控制地层损失率在１．０％以内,可满足铁路设施变形控制标准;增大隧道埋深可以降低地 表最大沉降量,同时可以降低地表最大差异沉降;对隧道周围土体注浆加固可以显著降低盾构下穿铁 路施工引起的铁路设施沉降。     

超近接上跨既有隧道施工影响分区及加固措施效果

为探明新建隧道施工的扰动影响范围以提出施工对策，从而保障既有隧道的安全运营，依托北京地铁新机场线上跨既有地铁10号线工程，采用FLAC^3D有限差分软件对不同埋深、净距下的既有隧道进行了施工仿真计算分析。基于既有隧道拱顶位移控制标准，即控制值2 mm和预警值1.4 mm,将扰动影响分域划分为强影响区、弱影响区和无影响区。根据施工影响分区及工程特点，提出了超前管幕和超前管幕+夹土注浆2种加固措施，并进行数值模拟分析。结果表明：超前管幕加固措施位移减小64.05%;超前管幕+夹土注浆加固措施位移减小70.23%。结合现场控制标准，近接施工采取超前管幕+夹土注浆加固措施能够保障新建隧道的施工安全性及既有隧道的运营安全。     

WSS深孔注浆加固技术在地铁施工中的应用

WSS深孔注浆加固工艺是目前国内较有效改良软弱复杂地层稳定性的施工工艺,可有效保障地铁区间施工的安全、质量、进度和造价,也是当前各省市盾构下穿房屋建筑物采用的常用加固手段。文章结合广州市轨道交通十八号线和二十二号线工程盾构下穿数个密集房屋建筑群的实践,阐述了盾构下穿密集房屋群的深孔注浆技术,施工结果表明,此注浆方法可有效实现盾构机穿越复杂地层,有效降低因盾构掘进造成的地表房屋沉降,可在类似地质条件下地铁盾构区间隧道深孔注浆施工中推广使用。     

盾构隧道下穿既有通道诱发沉降数值分析及现场监测

以南昌地铁2号线盾构隧道下穿某既有通道为研究背景,采用数值计算方法对盾构施工引起的地表和邻近结构沉降进行研究。首先分析不同施工阶段下盾构施工引起的地表及既有通道沉降,得出盾构施工引起的主要沉降范围及沉降规律;然后通过对加固前后既有通道底部沉降进行分析,研究加固措施的有效性;最后将数值计算与现场监测的数据对比,结果表明两者基本相符。研究结果可为类似工程提供一定的参考。     

武汉软土地区盾构施工地面沉降与注浆加固研究

城市软土地层中盾构施工极易引起地面沉降,沉降的分析与控制对于保护隧道周边建筑物尤为重要.依托武汉软土地区地铁3号线某盾构隧道工程,选择典型软土地质断面,将现场监测数据与数值模拟相结合,研究了不同软土地质分布下盾构施工沉降规律,并对软土深厚区段注浆加固范围进行分析.结果表明:软土空间分布对盾构施工地面沉降影响较大,且沉降...     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的数值模拟

为了研究在盾构下穿对既有隧道结构以及地表产生的影响,以南大干线电力隧道下穿广州地 铁２号线工程为研究对象。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了隧道下穿地铁线路的三维模型,考虑在盾 构支护力以及注浆压力的影响下,探究了新建隧道施工对地表沉降以及既有地铁线路的位移、应力的影 响。结果表明:正交下穿施工过程中既有地铁线路位移主要以纵向沉降为主,对隧道管片轴向应力影响 较大;地表沉降槽并没有因既有结构的存在而发生变化,沉降曲线基本符合正态分布;随着支护应力以 及注浆的增大,既有线路的沉降量会减小,但是地表沉降量并不是单一递减。因此,在盾构施工过程中, 设置合理的掌子面支护力以及注浆压力是保证施工开挖以及既有线路安全的关键,要引起最够的重视。     

小净距下穿地铁运营线盾构接收施工技术研究

盾构小净距下穿地铁运营线对既有地铁沉降变形影响风险大,盾构接收时施工难度高,如何控制对既有地铁运营线的影响以及保证盾构接收安全是施工的关键.为降低小净距下穿地铁运营线盾构接收施工时的风险,文章基于杭海城际铁路余杭至许村区间,针对盾构在小净距下穿地铁1号线并进行盾构接收施工时存在的沉降控制难度大和盾构接收洞门涌水、涌砂等问题,在工程水文地质条件、既有运营地铁线现状及施工风险分析基础上,通过采用端头井加固、洞内深孔注浆、自动化实时监测以及钢套筒辅助接收等施工技术及控制措施,控制了盾构下穿对既有地铁的沉降影响并保证了既有地铁运营安全,有效地控制了盾构接收的风险,成功完成了下穿运营地铁及盾构接收施工.     

软土地区新建盾构隧道下穿越既有隧道的离心模拟研究

随着地铁网络不断完善,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构隧道近距离穿越既有隧道的影响问题,比常规盾构施工的研究更为复杂。采用离心模型试验对盾构下穿越对既有隧道以及周围地层的影响进行了研究。选用排液法在离心场中模拟盾构施工,实现了在不停机状态下模拟隧道开挖卸载、地层损失和注浆过程,并分析了盾构下穿越施工引起的地层及既有隧道的纵向位移变化规律。研究成果可为盾构近距离施工控制措施提供参考。     

重庆地铁盾构隧道地表沉降分析

近年我国盾构隧道修建数量随着需求不断增加,周围土体在盾构隧道施工时会受到一定程度的扰动,为了保证开挖时周围土体的稳定,地表沉降的研究是有必要的。针对重庆轨道交通27号线盾构隧道,利用ABAQUS有限元分析软件对盾构隧道施工模拟,结合数值模拟结果对影响地表沉降的因素进行讨论,总结关于不同地表埋深、等代层厚度、注浆层弹性模量这3个因素对地表沉降的影响规律,表明埋深深度越深,土体扰动越小,地表沉降值越小;等代层的厚度越厚,盾尾的缝隙填充越密实,地表沉降值越小;注浆层弹性模量越大,说明盾构施工注浆越及时,地表沉降值越小。     

泥炭土层盾构施工地表沉降控制措施

泥炭土的工程力学性质极差,控制地表沉降是盾构施工中需应对的主要工程问题之一。利用Plaxis3D数值模拟软件计算不同特性改良泥炭土对不同纵向掘进坡度条件下地表沉降的影响,提出最佳改良指标。当隧道上覆地层存在临近建筑,径向注浆加固圈厚度建议采用3 m。     

地铁近距离交叠隧道下穿既有桥梁桩基设计与分析

为评估与研究大连地铁１、２号线近距离交叠区间隧道下穿既有桥梁桩基工程，采用有限元数值模拟法，分析区间双线四孔隧道施工先后顺序对工程的影响，提出了必要的工程安全性保护措施。解决项目中工程风险专项设计中的问题，为类似工程积累经验。计算结果表明:近距离交叠隧道施工引起地面沉降量７．７ｍｍ小于上限值１５ｍｍ，能够满足桥梁沉降控制值要求；根据隧道埋深和围岩类型，“先下后上”的施工工序是合理可行的，能够有效减少地面沉降；对于交叠隧道下穿既有桥梁桩基，做好施工保护措施是很有必要的，比如增设隔离桩、地面注浆加固、隧道内支撑系统、爆破减震控制措施。     

盾构隧道下穿铁路施工诱发地层变形特征分析

<正>随着城市轨道交通工程的快速发展,盾构隧道施工不可避免的需要穿越既有建筑物,降低盾构穿越施工引起的地层响应,对维持既有建筑物的稳定至关重要。本文依托合肥地铁2号线I盾构隧道下穿淮南线与合宁绕行线铁路工程,采用MDAS-GTS有限元分析软件,分析了盾构隧道下穿铁路路基引起的地层变形特征,提出了相应的地表沉降控制方法,研究成果可为相关工程提供借鉴。随着我国城市建设水平的快速推进,城市轨道交通扮演着越来越重要的角色,而盾构法广泛应用于相关隧道工程的修建。随着地表建筑物数量日益增多,     

上软下硬大跨车站隧道施工方案研究

依托大连地铁二号线兴工街站,充分组合使用超前大管棚与小导管注浆、双层初期支护、增设大拱脚、拱部后期径向注浆和纵梁底岩体注浆加固多种控制措施对围岩变形进行控制。利用有限元软件对组合变形控制措施的施工效果深入分析,发现随着支护措施的逐渐增强,地表最大沉降值逐渐减小,控制效果明显;双层初期支护和增设大拱脚对控制地表沉降效果最好。结合监控量测进行现场实证变形控制效果,实测结果与数值模拟的地表沉降规律非常相近,证明了数值模拟结果的合理性。研究成果可以为此类隧道修建积累实践经验,指导今后的隧道设计与施工。     

厦门地铁隧道变形控制指标的确定方法

依托厦门风化花岗岩地层的盾构隧道工程,以土体参数的空间变异性为切入点,针对当前隧道变形控制指标体系存在的针对性不足、科学性不够及适用性不强等问题,结合现场监测数据的统计分析和基于随机场理论的可靠度分析,提出了厦门轨道交通隧道工程变形控制指标的综合确定方法。结果表明:厦门典型风化花岗岩地层中,盾构隧道施工引起最大地表沉降的统计平均值为-13.50 mm,监测数据的95%分位数约为-32.42 mm;根据可靠度分析,最大地表沉降服从标准正态或对数正态分布形式,随机计算所得最大地表沉降的95%分位数为-35.43 mm。从安全角度出发,建议将-35.0 mm作为厦门典型风化花岗岩地层盾构隧道施工地表沉降的控制值。     

上海某地铁隧道衬砌内力及沉降变形分析

依据上海市地铁15号线某区间岩土勘察所获得的地层资料,采用惯用法对地铁隧道衬砌内力进行计算与分析。针对地铁盾构施工引起的地表沉降问题,本文分别采用Peck公式计算、 FLAC3D软件模拟两种方法对上海地铁15号线某区间盾构隧道施工引起的地面沉降进行了计算与分析,得出了不同地层损失率及不同强度混凝土注浆支护下的地表沉降值,对国内地铁建设具有一定的指导与参考意义。