泥水盾构施工引起的地面固结沉降实例研究

通过对杭州钱塘江隧道泥水盾构施工的分析,研究了泥水盾构施工引起的地面固结沉降的特点,提出划分地层损失沉降和固结沉降的实用方法,总结了盾构施工引起扰动土体固结沉降的机理、影响因素及控制措施.分析表明：无论是地层损失沉降还是长期沉降,均可用Peck公式较好地拟合;横向地面固结沉降曲线不符合高斯曲线形式,一般隧道轴线或附近地面固结沉降最大,向两侧递减;扰动土体固结使得横向沉降槽不断拓宽;软土地区盾构隧道施工,可取地面沉降曲线或沉降速度曲线的转折点作为地层损失沉降和固结沉降的界限;通过优化泥水盾构掘进参数,可减少施工扰动,从而降低固结沉降量和固结沉降时间.     

超大直径泥水盾构施工难点及技术探讨

本文主要简单介绍了超大直径泥水盾构工程概况,通过对超大直径泥水盾构施工中存在的难点进行分析,来探讨超大直径泥水盾构施工技术的有效应用,以加强对超大直径泥水盾构施工的研究,旨在提高超大直径泥水盾构工程施工技术水平,根据工程特点来制定适宜的施工方案,基于其中存在的施工难点,实施针对性措施加以解决,以便于保障超大直径泥水盾构...     

长江隧道盾构穿越深槽岩石段施工技术

南京市纬三路过江通道施工采用直径14.93m复合式泥水加压平衡盾构机,盾构穿越长江深槽岩石段掘进时,盾构上部覆土薄,地层孔隙大,水压高且地层软硬不均,穿越安全风险巨大。为确保盾构穿越该段区域施工安全,盾构穿越深槽岩石段施工过程中严格控制盾构掘进参数,并制定相关应急措施,顺利完成长江深槽段盾构掘进施工。1、工程概述1.1工程概况南京纬三路过江通道工程位于长江大桥上游4.5km处,连接南京主城区与浦口规划新区。隧道设计为双层双向八车道,隧道在江中采用左右线分离双管盾构,盾构隧道直径     

砂质粉土地区盾构施工引起的地面沉降研究

杭州地铁2号线某盾构区间土质主要为砂质粉土,盾构施工过程中出现了地面日沉降速率连续报警和地面沉降量过大问题.对地面沉降实测数据进行了统计分析与理论研究.结果表明:由于该地区以砂质粉土为主,渗透系数较大,导致固结沉降在盾尾通过后1周内完成;地面沉降在盾尾通过后迅速稳定,变化时间非常短(总共3～4 d);由于工后固结沉降完成时间很短,一旦施工沉降较大,就容易造成日沉降速率和地面沉降量超标;引起的固结沉降量总体较小,平均值为9.7 mm,但最大地面沉降值的分布范围很广,表明盾构施工水平对地面沉降的影响非常大.     

新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

相比直线线路盾构施工,新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂,且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段,结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解,考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响,计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解;第2阶段,将土体竖向位移视为位移荷载,施加在既有隧道上,基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论,构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程,运用有限差分法对方程降阶并求解。最后,与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性,并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性,最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处,与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降,弯道内侧沉降增速大于弯道外侧,一般要求R₀不小于300 m;当R₀大于600 m时,可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降,沉降增加速度也随D′的增大而增大,但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。     

浅谈大直径泥水平衡盾构施工技术

盾构迁到新项目后在新项目中使用时,由于工程地质环境标准发生变化,为提高适应性,应进行相应的更新改造.为提高盾构设备的利用率,降低工程造价,保证施工的顺利进行,结合项目地下直径线工程,本文对盾构直径和泥浆平衡盾构的适应性进行了研究.并结合项目申请情况分析更新改造的实际效果.     

地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析

结合南京某越江地铁区间盾构隧道工程实例,采用大型有限元软件ANSYS进行地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析,在此基础上,就盾构隧道掘进施工引起的地层位移、地表沉隆和管片衬砌结构的内力3个方面进行了分析,为地铁区间盾构隧道施工及监控量测提供了参考。     

砂层盾构隧道泥水劈裂试验与数值研究

开展砂层盾构隧道泥水劈裂平面模型试验,研究不同覆土厚度条件下的泥水劈裂破坏机制、土体表面竖向位移和土体内部土压力变化规律. 结果显示,劈裂机制为加压泥浆向掘削空间表面砂层渗透形成致密砂层及其表面泥膜（泥膜-砂层结构）,泥膜-砂层结构在泥浆挤压作用下发生拉剪破坏. 劈裂压力随覆土厚度的增加呈近似线性增大. 劈裂扩展从刀盘顶部起始分别呈“斜直线”或“先竖直后斜线”型向上扩展. 基于自主开发的模拟泥水劈裂的有限元计算程序,参照模型试验建立二维数值模型,计算获得与模型试验较一致的劈裂扩展形态以及土体内部竖向位移与水平位移的变化规律. 结果表明,土体竖直向位移主要分布在刀盘上方以劈裂面为边界的“三角形”区域内,土体水平位移主要分布在掘削面土层.     

盾构隧道下穿既有城市隧道施工力学分析

针对合肥地铁1号线盾构下穿南一环下穿隧道工程存在的安全风险,运用 FLAC3D实现了隧道盾构开挖的模拟,分析了盾构推进过程中下穿隧道结构以及在建隧道应力应变分布规律。研究表明：盾构机在监测断面前后20m范围内掘进对下穿结构竖向位移和拱顶沉降影响最大,处于盾构隧道上方及中心线上的监测点沉降变形较大;下穿隧道的底板南北侧出现拉应力,拉应力最大值达到1.088MPa。开挖结束,盾构隧洞周围土体最大隆起位移为6.22mm,最大沉降为4.96mm;最终两个隧洞周围土体位移分布规律基本一致。拱顶沉降随开挖的变化规律与监测点相似。根据模拟结果提出的施工防护措施有效,沉降实测值均在预警值以下,模拟结果与实测结果规律基本一致,模拟效果较好。     

泥水盾构开挖面前泥浆渗透距离预测算法

为了计算泥水盾构开挖面前泥浆渗透地层的距离,基于泥浆渗透不伴生泥膜的假设,提出改进模型来分析不同泥浆的渗透距离. 结果表明：在泥浆渗透时间小于20 s的情况下,与Xu模型相比,改进模型的最大精度提高6%,且无须泥浆渗透试验. 在不考虑泥膜的情况下,纯膨润土泥浆的最大渗透距离为5.8~6.3 m;添加高分子材料的膨润土泥浆最大渗透距离为0.3~1.6 m,是纯膨润土泥浆的5%~25%;羧甲基纤维素钠对泥浆的改性效果最好. 微透水泥膜的形成时间为3.2~5.0 s. 考虑泥浆渗透伴生泥膜的情况,得到改进模型的修正系数为0.72~0.92. 预测常用的泥浆渗透距离,当盾构刀盘切削周期为10 s时,泥浆渗透距离为2.3~6.3 cm,最大的渗透距离是一般盾构直径（6 m）的1.05%.     

考虑盾尾注浆隆起的盾构掘进地面位移预测

通过对3个盾构隧道工程实例中盾尾注浆引起的地面隆起的分析,对比了Mindlin解、sa—gaseta法、Verruiit-Booker法、Loganathan—Poulos法、Chi法和Park法6种解析方法及高斯公式预测盾构掘进盾尾注浆引起的地面隆起的适用性,并结合工程实例给出了考虑注浆地面隆起后盾构掘进地面位移计算的修正Peck公式。分析表明：盾尾注浆引起的横断面地面隆起曲线,可以用高斯公式和Chi法较好地拟合,在确定注浆隆起宽度参数K。和沉降影响角口的经验取值后,可预测盾构注浆隆起。考虑注浆隆起的修正Peck公式,可合理地预测包含注浆隆起在内的盾构掘进引起的横断面地面位移。     

基于弹塑性分析的浅埋盾构隧道地表沉降控制

目的为更准确地预测浅埋盾构隧道引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施．方法基于均质半无限空间假定,将浅埋单孔盾构隧道二向非等压初始地应力场分解为均匀应力场和单向应力场。利用弹塑性力学的Lame公式和Kiersch公式及摩尔一库仑屈服准则,定义了弹塑性解的位移边界条件．将控制地表沉降两大措施成功地应用于北京地铁十号线浅埋盾构隧道地表沉降预测及控制．结果得出适合浅埋隧道地表沉降预测的弹塑性计算式,对弹塑性计算式的分析显示,隧道围岩的弹性模量E和黏聚力c越大,地表沉降越小;泊松比纵内摩擦角φ和膨胀角沙越大,地表沉降也越大．提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法．结论研究成果能较好地应用于浅埋盾构隧道的地表沉降预测及控制．     

盾构隧道下穿深圳滨海大道地表沉降监测与控制

以深圳地铁二号线后—科盾构区间下穿深圳滨海大道为例,利用有限差分软件FLAC3D对隧道开挖进行数值模拟预测,通过模拟预测的结果对引起地表沉降的隧道开挖变形和开挖应力场进行分析,提出严格控制土舱平衡压力和盾构推进速度、加强对盾构掘进姿态的控制、严格控制注浆压力和注浆量等措施。对滨海大道上布置的2个点位沉降观测断面表明,地表沉降各项指标均在理想的控制范围内,并得出地表累计沉降最大值均发生在中轴纵线,且距盾构隧道中线最远的点累计沉降量最小等沉降规律。     

盾构掘进施工对地表沉降变形规律分析

以合肥地铁1号线某区间隧道为工程背景,利用有限差分软件 FLAC3D建立盾构掘进施工过程三维数值模型,分析不同掘进距离条件下地表沉降及围岩变形规律,确定了盾构掘进引起的地表沉降范围,并提出相应施工建议。结果表明：地表纵向沉降范围随着开挖面的推进而不断加大,其开挖面前方有效影响范围约为洞径的3倍;地表横向沉降变化规律和Peck沉降曲线的变化大体相同,采用Peck沉降曲线能较好的预测横向沉降范围;注意控制注浆量,从而减少围岩的变形。     

盾构穿越沉降敏感区段的沉降监测及分析

在盾构穿越复合地层沉降敏感区段时,对该区段的施工沉降进行了严密观测,并对监测数据进行了全面分析,总结出上软下硬复合地层的沉降变形的一般规律.在工程实施中采取有针对性的沉降控制措施,确保敏感区段的沉降控制在允许范围之内.     

影响盾构隧道地表沉降的多因素分析

软土中盾构施工安全一直是工程界关注的重点问题,其研究涉及水-土-结构相互作用以及由于加固引起的土体属性变化等诸多方面。基于渗流-应力耦合理论,在ABAQUS平台上通过二次开发实现盾构开挖过程中土体渗透特性的演化和注浆材料弹性模量及渗透系数的时变性,研究不同埋深、不同地下水位、不同土体特性对盾构隧道地表沉降的影响。研究结果表明:在软土地区,盾构开挖过程中注浆材料弹性模量和渗透系数的时变性对地表沉降影响较大,而土体渗透系数随应变的演化对地表沉降影响不大;隧道埋深、地下水及土体特性均影响开挖对地表的扰动,且土体弹性模量相对影响最大。     

数值模拟在上海跨江输水隧道盾构施工中的应用

针对上海青草沙越江输水隧道工程施工引起的地面沉降的影响因素进行了探讨,对其沉降规律进行了分析.系统地总结了盾构施工引起地面沉降的机理.研究了隧道埋深、盾尾注浆等条件对地表沉降的影响,并结合有限元计算结果对比分析,得出盾构法施工引起的地表沉降规律.同时也总结了一些现场监测的作用和地表沉降的控制方法.     

盾构施工对沥青路面影响评估

城市内的地铁隧道,一般都选择在道路下穿行,因此,不可避免地会对城市道路路面造成破坏.分析了路面由于盾构施工造成的多种破坏类型,讨论了路面寿命周期内费用组成,并采用公路沥青路面使用性能评价方法和标准,建立了由于盾构施工导致沥青施工路面出现最大沉降量与其使用性能指标和费用损失之间的风险评估模型,并进行了模型应用研究.     

地铁隧道施工引起地层变形的反分析预测系统

地铁施工诱发地层环境损伤的众多问题中，地层沉降的预测与控制是急待深入研究的重要课题。为此，研究开发出了地铁隧道沉降预测(STSP)系统；给出了随机介质理论预测隧道施工诱发地表横向和纵向变形的计算公式；基于最优化理论的共轭方向加速法，研究了地铁隧道施工引起地面沉降的Peck法与随机介质法各自的多参数反分析方法；并将理论公式与反分析法编程实现；实例分析证明了理论方法与程序系统的科学性和可靠性．     

大直径盾构穿越桥梁桩基的安全性分析

以天津地下直径线为依托工程,以大直径盾构近距离穿越金刚桥桩基为例,利用MidasGTS软件建立三维模型,对盾构施工过程进行数值模拟,通过对比金刚桥6号和7号桩基在加固和没加固处理条件下盾构掘进对桩基位移的影响,分析了盾构穿越后金刚桥桩基的安全性.计算分析表明,选择隔离加固桩基,可有效减小盾构施工造成的桩基位移,加固效果明显,为盾构施工安全穿越金刚桥桩基提供了依据.