盾构直接切削大直径桩基的掘削参数研究

以苏州地铁盾构切削14根大直径桥梁群桩工程为依托,通过理论分析和开展盾构切削Φ1200钢筋混凝土桩基现场试验,系统研究掘削参数的变化特征和影响因素,并提出相应的掘削参数设置与控制方案。研究表明：刀盘切桩乃非全断面切削,实际切桩刀数呈现显著的波动性,是推力、扭矩变化特征的主控因素;推力、扭矩平均值与桩身宽度成线性正比相关,与桩基偏移距离总体呈反比减小趋势;由于切桩时推速、推力、扭矩均波动较大,盾构应增配小流量低速推进泵;作用于桩身的纯切桩推力、纯切桩扭矩仍近似与刀盘切深成线性正比关系。实践表明：在合理掘削参数下,盾构连续切削多根钢筋混凝土桩基是可行的。     

盾构穿越厂房切削钢筋混凝土桩基施工技术

以上海地铁7号线北延伸陆翔路站—潘广路站区间隧道工程为背景,从盾构设备改造、盾构推进控制、施工监测3个方面介绍盾构切削钢筋混凝土桩穿越厂房的施工技术,对同类工程具有一定参考价值。     

软土盾构直接切削钢筋混凝土桩基施工技术

叙述了上海轨道交通10号线5.1标盾构切削钢筋混凝土桩基的施工特点。通过改制盾构刀盘及安装能破碎硬物的装置,在施工中控制总推力、推进速度、刀盘扭矩等参数,不仅顺利地切削桩基,而且控制了施工过程中产生的地表沉降及周边构筑物的沉降。该技术可供类似工程借鉴。     

盾构切削木桩施工的试验研究

上海新建路越江隧道浦西侧分别穿过国际客运码头第九结构分段旧木桩和距离码头约100m的陆上段地下旧木桩。为保证盾构施工顺利，通过在不同工况下用刀具直接切削、破碎木桩的模型试验，研究合理的刀具形式与地基加固强度。为盾构顺利穿越木桩，提供了科学依据。     

盾构穿越既有桥梁桩基磨桩技术的研究

基于杭州地铁2号线建国路站—中河路站区间盾构穿越凤起桥6根大直径桥桩工程需要,根据软土地区及大直径桩基特点进行刀具选型,结合Advant Edge FEM有限元软件对贝壳刀的角度进行设计,并对刀具布置方式进行研究。研究结果表明：双面刃、零后角、负前角组成的贝壳刀,结合先行刀与刮刀,采用同心圆三段高差立体刀具布置切削桩基效果最佳。将结果应用到盾构刀盘改进,配合盾构推进过程中的施工控制,对桥面进行沉降监测。监测结果表明：盾构磨桩过河区间中桥面平均累计沉降仅-3.09 mm,未对凤起桥及河流产生明显影响,切削钢筋效果较好且只有极少部分钢筋缠绕在刀具上。此项技术成功应用于杭州地铁2号线凤起桥磨桩工程,可为今后类似磨桩工程提供借鉴。     

与高压水射流技术结合的盾构切削钢筋混凝土试验研究

将高压水射流技术与盾构机结合,进行地下清障是近年来一种新兴的地下非开挖清障技术。使用模拟盾构机对经高压水射流切割的钢筋混凝土试块切削,以此测试对强度较高、直径较大的钢筋混凝土构筑物的切削性能,从而为新型高压水射流盾构机的研制奠定基础。最终确定了高压水射流技术与盾构切削技术结合对钢筋混凝土构筑物的切削能力,并获得相应的技术参数。     

盾构切削混凝土桥桩刀盘荷载分析

依托北京地铁12号线盾构直接切削西坝河桥16根800桥桩工程,通过三维数值模拟和理论推导,对盾构法清障掘进面荷载展开研究。通过三维动态模拟,分析单个刀具逐次切混凝土荷载变化规律。基于等效原理与单刀切削荷载,提出一种对切桩刀具数、推力及扭矩的估算模型。并将此估算模型用于计算苏州地铁直接切削广济桥掘进面荷载,对比分析计算结果与精确叠加值在推力、扭矩方面的平均误差分别为10%、3.3%,验证了该估算模型的正确性。应用本文模型对盾构穿越西坝河桥各轴桩位掘进面切桩荷载进行预测分析,指出切桩工况主要对扭矩造成影响。研究结果可为类似地层盾构清障工程中掘进面荷载计算提供参考。     

盾构穿越地下障碍物的试验研究

针对目前盾构施工中经常遇到地下障碍物如木桩、混凝土桩或地下连续墙等难题,本文进行了盾构切削钢筋混凝土、玻璃纤维筋混凝土的试验,研究盾构的刀具选型、切削地下障碍物的施工参数,为类似软土盾构切削穿越地下障碍物施工提供试验基础和参考.     

超大直径泥水平衡盾构近距离穿越既有桩基试验研究

针对长江西路超大直径泥水平衡盾构隧道工程浦西段盾构近距离穿越逸仙路高架和地铁3号线高架的桩基施工工况,在浦东始发段设置试验段,通过地表沉降、桩基位移等监测数据,研究超大直径泥水平衡盾构掘进各阶段对桩基的扰动规律.结合盾构掘进施工参数,探究减小盾构近距离穿越对桩基影响的措施.     

大直径泥水盾构下穿机场的施工控制

 上海仙霞西路隧道穿越虹桥机场绕滑道工程采用直径?11.58 m泥水盾构施工。通过分析盾构穿越的风险,给出相应的控制措施。在盾构正式穿越前,通过现场推进试验研究盾构施工参数的调控规律,指导盾构穿越的施工参数设置,最终沉降达到了机场滑道的控制要求。为解决穿越飞行禁区对地表沉降监测范围和频率的限制,采用非开挖技术设置地层水平测斜监测断面,该方法可以及时、准确地了解盾构推进对上方土体的扰动情况。监测数据分析表明非开挖水平测斜监测方法可以在飞机不停航条件下反映盾构穿越机场的土体变形规律,通过该方法可避免监测对机场运营的干扰,对类似工程有重要借鉴意义。     

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——整环加固法

以内张钢圈整环加固盾构隧道为对象,采用足尺试验方法对整环加固工法下单环隧道衬砌的极限承载性能进行研究,描述加固结构破坏的试验现象,获得加固结构的荷载位移曲线,并结合试验现象及数据,分析得到加固结构的关键性能点。试验结果表明,整环加固后盾构隧道的刚度与强度相对于加固之前有明显提高;加固后结构的破坏主要为钢板与混凝土衬砌的黏结面破坏。研究成果可为工程实践提供理论支撑和技术指导。     

筒桩桩承式加筋路堤现场试验研究

为了进一步明确筒桩桩承式加筋路堤的工作机制,在广州绕城高速公路九江—小塘段进行现场试验。试验结果证明,筒桩单桩竖向承载力大,均以刺入方式破坏,并且筒桩单桩复合地基承载力大,沉降小。筒桩桩承式加筋路堤荷载传递机制主要受"土拱效应"和"拉膜效应"控制,桩土应力比随路堤荷载以及桩顶与桩间土之间沉降差的变化而变化。路堤荷载下筒桩复合地基,总沉降小,桩帽上和桩间土上的土体存在沉降差,沉降差的发展可以反映土拱效应的发挥程度。另外,路堤荷载在地基土中产生的超孔隙水压力很小,且随深度迅速减小,地下6.0m处超孔压已接近0。路堤侧向变形小且随深度迅速减小,最大侧向变形发生在地下3.0～4.5m处。     

砂土地层盾构隧道施工对地层扰动的室内掘进试验研究

土压平衡式盾构机在穿越流塑性差、渗透系数大的砂土地层时容易对隧道周围土体产生扰动,导致地表沉降不易控制和作用在衬砌结构上的土压力发生改变。针对地铁盾构隧道穿越砂土地层引起的地层扰动,采用一种能完全反映盾构隧道动态施工全过程的分析方法尤为重要。以城市地铁盾构区间隧道施工采用的土压平衡式盾构机为原型,研制 800 mm土压平衡式模型盾构机,该机主要包括推进机构、掘削机构和出土机构,能实现盾构始发、刀盘切削、螺旋出土、管片拼装等主要功能,以此开展砂土地层中盾构施工的室内掘进试验。试验过程中对盾构掘进引起的地层沉降及衬砌结构上的土压力进行量测,分析地层沉降形态和衬砌结构上土压力的分布形态,同时将试验结果同理论计算、数值分析及现场资料进行对比。研究结果表明,土体性状和盾尾注浆对地层沉降具有重要影响,地层损失是地层发生沉降的主要原因。未注浆情况下盾尾脱环引起的地表沉降值占总沉降值的60%以上,且由于未注浆而增大的地表沉降所占比例为20%～30%,沉降时程曲线具有阶段性和时效性。地表沉降槽宽度系数i与现场测试数据具有一致性。衬砌结构上的土压力分布类似于上下端为长半轴、左右端为短半轴的椭圆形,数值上试验实测值较理论计算值要小。     

基坑施工对盾构隧道变形影响的实测研究

利用广州地铁一号线黄沙-长寿路站区间隧道变形监测数据,从隧道各测点与隧道中心绝对位移、道床绝对位移、道床与隧道中心相对位移、各测点与隧道中心相对位移、隧道收敛以及隧道变形曲率半径出发,详细研究了地铁上盖物业建筑群基坑施工对区间隧道的变形影响,解析了诱发道床开裂和水沟翻浆冒泥病害的原因.研究结果表明:(1)上行线隧道己朝西北角基坑发生侧向移动,隧道处于不利的扭转受力状态,下行线隧道水平方向变形则呈现明显的腰鼓形态;(2)上、下行线隧道沉降主要集中在离车站北端0～70 m区段,沉降曲线均呈现明显的勺子形状,且下行线隧道沉降量明显大于上行线;(3)道床最大沉降量在地铁正常运营控制范围内,但道床与隧道底部间存在一定程度的脱空,导致道床开裂和水沟翻浆冒泥;(4)隧道纵向沉降最小曲率半径为19 500 m,按等效轴向刚度模型计算,其对应的管片环环缝最大接头张开增量为0.33 mm.     

重叠隧道盾构施工对先建隧道影响模型试验研究

针对软土地区重叠盾构隧道施工中,由于不同开挖顺序及不同推进速度下既有隧道位移和内力变化规律,设计了4组模型试验,试验结果表明,先上后下施工时,下线隧道的施工引起上线隧道纵向的沉降,且上线隧道管片环向内力发生偏转,拱底两侧内力变化最大;先下后上施工时,上线隧道的施工引起下线隧道纵向隆起,且下线隧道管片环向内力发生偏转,拱顶两侧内力变化最大;不管何种施工顺序,都会引起隧道纵向附加内力,但纵向内力表现为波动性和临时性。从纵向位移及既有隧道的内力改变来看,先下后上施工顺序的安全性优于先上后下的施工顺序。在重叠盾构隧道施工过程中,既有隧道的附加变位和内力值均随着推进速度的增大而增大,并且推进速度的影响范围也相应增大,所以在施工期间,应合理控制盾构机的推进速度,以免对近接既有隧道的结构安全造成较大的影响。     

大直径人工挖孔嵌岩桩的承载性状

通过对楼层施工中大直径人工挖孔嵌岩桩的桩顶沉降、桩身应力和桩端阻的同步观测。提供了该型桩新的实测资料，分析了其在工作状态下的承载性状，包括桩顶沉降，桩端阻和桩侧阻分配与发挥。嵌岩深度和扩大头对桩侧阻和端阻的影响等。     

盾构隧道管片施工期上浮影响因素的现场试验研究

针对盾构掘进施工时常面临的管片局部或整体性上浮问题，依托宁波地区2例施工期发生较大上浮的地铁盾构隧道工程实例，选择地层特性、埋深等外部条件相似的区段建立掘进速度、总推力反力的竖向分力、同步注浆压力等盾构施工参数以及同步注浆浆液配比的现场试验段，并结合试验段管片上浮的现场监测数据分析上述不同单一因素对施工期管片上浮的影响规律。研究结果表明：管片下半侧注浆压力高于上半侧注浆压力时，管片上浮量增大，当压力差达0.3 MPa时，管片上浮量增加约20 mm；总推力反力变化不大的基础上，其竖直向上的分力增大时，管片上浮量相应增大，当分力增加260 kN，管片上浮量增加约15 mm；在同步注浆胶凝材料总量不变、且非胶凝材料掺量不变的基础上，随着粉灰比、水灰比的减小，浆液抗压强度、黏聚力提高，初凝时间缩短，管片上浮量减小，当每3 m3浆液中水泥的相对掺量增加100 kg，管片上浮能减小19.8 mm；掘进速度单因素对施工期管片上浮无明显影响。     

地面出入式盾构法隧道新技术大型模型试验与工程应用研究

地面出入式盾构法克服传统盾构法需要在两端修建始发和接收工作井的弊端,实现地表出发和地表接收的全过程盾构施工新技术。采用大型模型试验、数值仿真和工程验证手段,系统研究地面出入式盾构法隧道新技术掘进的关键问题,揭示地面出入式盾构法穿越不同阶段的地表沉降规律;依托地面出入式盾构法首次在我国南京城际快速轨道秣将区间隧道工程的示范应用,探索分析该新方法在工程中主要施工参数的合理选择和有效的控制技术;模型试验、数值仿真结果与工程实测结果获得一致的规律,可为该新方法的进一步推广应用打下坚实基础。     

挤扩支盘混凝土灌注桩现场试验研究

通过对挤扩支盘混凝土灌注桩的现场试验,根据埋设压力盒和布置变形片的实测记录,分析探讨了该新桩型荷载沿桩身的传递规律。试验研究表明,挤扩支盘桩是一种很有发展前途的新桩型,可满足工程上高层建筑物承载力较高、沉降量较低的要求,具有较高的技术指标和经济效益。