泥水盾构隧道施工引起的地面沉降分析及预测

通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式.分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25～0.32,地层损失率V1取值0.04％～0.33％.地面沉降主要为盾构脱离0～5 d或6d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27％和41.08％.适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降.由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布.引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测.     

软土地层盾构隧道施工引起的地面隆陷研究

 基于Mindlin解,经数值积分求得盾构掘进时切口附加推力、盾壳对周围土体的摩擦力及同步注浆附加压力引起的地面竖向位移,并以杭州庆春路过江隧道盾构施工引起的地面实测位移对其进行验证。分析结果表明,基于Mindlin解求得的切口附加推力、盾壳摩擦力及同步注浆附加压力引起的地面位移,与地层损失沉降叠加,可用来预测盾构掘进引起的纵向地面隆陷;盾尾同步注浆所致横断面地面隆起符合高斯分布,考虑注浆所致地面隆起后的修正Peck公式,可预测盾构掘进所致地面隆起,并提高地面沉降参数反分析的精度。     

软木地层盾构隧道施工引起的地面隆陷探析

文章主要探讨分析了软木地层盾构隧道施工引起的地面隆陷问题,基于Mindlin解,通过数值积分的方式,求得了盾构掘进时切口附加推力,盾壳对周围土体的摩擦力,同步注浆附加压力引起的地面竖向位移,在此基础上,并通过了工程实例进行了验证。验证的结果表明,基于Mindlin解所求得的附加推力、摩擦力、地面位移,如果与地层损失沉降相互叠加,能够对盾构掘进引起的纵向地面隆陷进行预测。此外,盾尾同步注浆所引起的横断面地面隆起与高斯分布是相符合的,能够预测盾构掘进所引起的地面隆起,并且还能够提高地面沉降参数反分析的精度。     

特殊地层中双圆盾构掘进施工参数分析

通过对特殊地层中双圆盾构掘进施工参数进行统计分析,给出了埋深、刀盘扭矩、掘进拼装时间和掘进速率与土压力的相关性,分析了出土量、注浆填充系数、仰俯角对盾构轴线上方地层沉降的影响。分析结果表明,开挖面土压力变化与埋深、刀盘扭矩成正比,与掘进拼装时间成反比。注浆填充系数增加,可以减小地面沉降;排土量和俯仰角变化,会带来地面附加沉降。     

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、Sagaseta法、Verruijt-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Kh和沉降影响角β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。     

超大直径泥水盾构下穿围堰堰堤沉降规律分析

为掌握汕头苏埃通道大直径泥水盾构穿越围堰的变形规律,分析围堰所处地质情况、结构设计与变形情况,得出大直径泥水盾构施工围堰的超前沉降量主要集中在刀盘距测点1倍洞径范围;东线掘进速度快、注浆量小,西线掘进速度慢、注浆量大,使东线通过和脱出盾尾后的沉降占沉降总量比例小于西线,后续沉降量占总沉降量的比例大于西线;围堰处地层经过...     

大直径泥水平衡盾构长距离穿越长江上软下硬复合地层施工技术

文章总结了盾构长距离穿越上软下硬地层的施工技术,从刀盘刀具配置、掘进参数控制、管片拼装、同步注浆等方面提出了大直径泥水盾构穿越上软下硬地层中的掘进技术控制,对复合地层大直径泥水盾构穿越技术提供技术参考。     

深圳地铁盾构隧道邻近桩基施工沉降分析

针对深圳地铁新建隧道邻近桩基施工,进行了实测数据分析。结果表明：土仓压力与推进速度是弓l起刀盘前方地层隆起的主要因素。在盾构通过以及管片脱离盾尾时,地层存在着明显的下沉阶段,通过同步注浆可以控制地面的进一步下沉。而盾构下穿桥墩过程中对桩基的影响不如土体明显,与土体相比,在盾构通过桩基后没有明显的下沉现象,由于地质条件的差异及盾构掘进参数的变化,桩基纵向沉降曲线表现为无规则变化。     

软土地层大直径泥水盾构掘进引起的地面变形分析

为了研究大直径泥水平衡盾构施工引起的地层变形,基于Mindlin解,推导了在泥浆重度影响下开挖面不均匀附加压力、不均匀分布下盾壳摩擦力、环向消散下盾尾注浆压力引起的地层变形,叠加地层损失引起的地层变形,获得了大直径泥水平衡盾构施工引起地层变形的计算公式,典型工程实例结果表明:①不考虑泥浆重度、不均匀分布和环向消散等因素会高估地面纵向位移的隆起值而低估沉降值,本文计算方法所得地面纵向位移与实测值吻合较好;②本文方法计算所得的大直径泥水平衡盾构施工引起的地面横向位移与实测变形基本吻合,且符合高斯曲线正态分布。研究成果可为控制和预测大直径盾构隧道施工引起的地层位移提供理论指导。     

浅谈盾构机短距下穿既有线沉降工艺控制

盾构隧道下穿既有运营隧道时,将对既有隧道产生扰动,威胁着既有隧道的运营安全。针对土压平衡盾构下穿施工展开研究,探索粉质粘土地层盾构下穿施工中土仓压力、掘进推力、刀盘扭矩、刀盘转速、掘进速度、同步注浆量、同步注浆压力、出土量、盾构机姿态等施工参数的优化方法,提出适用于粉质粘土地层盾构下穿施工参数,形成盾构短距下穿既有运营隧道沉降控制技术,为西安地铁乃至西北地区盾构隧道下穿施工提供参考和借鉴。     

复合地层泥水盾构掘进参数相关性研究

以南昌市轨道交通4号线在建泥水盾构过江隧道为工程依托,对安丰站—东新站区段泥水平衡盾构掘进穿越不同地层时主要掘进参数的演化规律展开研究,探讨4项主要盾构掘进参数之间的相关性,对盾构总推力、刀盘扭矩、掘进速度以及刀盘转速之间的相关性进行对比分析,最终可以推导出以中风化泥质粉砂岩为主的复合地层条件下泥水平衡盾构掘进参数与不同地层的关系模型,通过一系列现场实时数据对比并进行统计分析,可以发现:掘进速度与盾构总推力和刀盘扭矩呈弱线性相关性;刀盘扭矩和盾构总推力呈弱线性相关性;刀盘转速与掘进速度之间参数取值不存在明显的相关性。     

成都地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术

在盾构施工过程中,由于管片与开挖面之间存在缝隙,在管片脱出盾尾前同步注浆不密实或者同步注浆参数不合理极易造成地面的沉降,从而对地面及建(构)筑物产生影响。基于此,本文依托成都轨道交通10号线二期土建4标花桥站～刘家碾站区间工程,探讨盾构在砂卵石地层中掘进的同步注浆技术,取得了良好的施工效果。     

局部黏土地层泥水盾构刀盘泥饼防治技术分析

泥水盾构对于地表沉降具有良好的控制效果,然而黏土地层的泥水平衡盾构施工往往会由于地层多变不可预测等问题造成盾构机刀盘结泥饼现象。结泥饼后,盾构掘进时刀盘扭矩增大,掘进速度降低,严重影响施工工效且存在较大安全隐患。因此,对于泥饼的分析及防治研究具有重要意义。     

泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析

以南昌市轨道交通1号线某区间隧道内具有代表性地层的泥水盾构掘进参数为研究对象,在对泥水盾构总推力、刀盘扭矩及转速、掘进速度及泥水仓水土压力等与地层因素紧密关联的相关参数进行统计分析的基础上,重点研究了掘进参数沿区间纵向变化规律,进而确定了泥质粉砂岩地层条件下的盾构掘进参数合理控制范围。同时对刀盘扭矩与总推力、掘进速度与刀盘转速、刀盘扭矩与掘进速度等相互之间的关联性进行了分析,最终推导出了泥质粉砂岩条件下的泥水盾构掘进速度及刀盘扭矩的回归数学模型。通过数据对比表明,泥水盾构在中(微)风化地层段施工过程中实测数据与拟合值比较吻合,即所设计的预测模型能够满足工程所需精度。     

盾构平衡压力理论计算与应用技术

为了确保盾构穿越附近地表及建(构)筑物的安全,无论是土压平衡盾构还是泥水平衡盾构开挖面平衡压力的准确选取十分重要。对现今常用的周边圆弧形刀盘开挖面进行分析,通过开挖面几何尺寸理论计算准确推导出圆弧形刀盘开挖面原状土体无变形的各个点平衡压力计算公式。依据平衡压力计算和穿越不同地层、不同危险源提出周边圆弧形刀盘盾构土舱压力选取原则:在软弱地层、穿越重大危险源地段要严格按照平衡压力保压掘进,盾构土舱压力选取介于盾构上覆水土自重应力与静止侧向水土压力之间;在地层有一定成拱效应并且无重大危险源地段,根据地表沉降监测情况可适当降低平衡压力,盾构土舱压力选取介于地层水土自重应力与最小极限平衡压力之间,让地层土拱效应起作用,降低刀盘、刀具等的磨损。对于前大后小盾体的盾构机提出盾构在穿越软弱地层或重大危险源地段在盾体周围以平衡压力注入一定量的粘土,可有效降低盾体上方地表的沉降。对土压平衡和泥水平衡盾构施工有一定的指导作用。     

盾构施工参数对地表沉降影响程度分析

以北京地铁新机场线盾构施工为背景,通过对地表沉降数据与Peck公式相结合进行拟合,表明了Peck公式在北京地铁新机场线的适用性,同时得出该盾构区间沉降槽宽度参数K和地层损失率V1的参考范围,并利用灰色关联法对4个施工参数进行分析,最终得出在盾构推进过程中各项参数对地表沉降的影响程度。其大小为:土仓压力>刀盘扭矩>同步注浆量>掘进速度。该研究结果可为类似工程的盾构掘进提供合理化的参数设定和控制地表沉降借鉴。     

超大直径泥水盾构施工参数的调控策略研究

超大直径泥水盾构的施工参数是地面沉降的决定性因素,但现有文献较少区分各参数的主、被动变化关系,也缺乏指导工程实践的调控方法。本文基于盾构掘进引起的地层阶段性变形机理,结合盾构隧道工程实例,梳理了盾构施工的主动控制参数和被动调整参数,总结了气泡舱压力、推进速度、刀盘转速、同步注浆量和注浆压力等主动控制参数的一般性调控策略。研究表明,气泡舱压力的监测值与隧道轴线埋深的线性关系明显,进、排泥流量差与推进速度的正相关性明显;推进速度一般为20~40mm/min,推进油压使用不超过额定油压的70%;刀盘转速通常设定为0.8~1.2r/min,同时确保刀盘扭矩控制在其额定扭矩的65%以内;同步注浆采用注浆压力和注浆量"双控"模式,正常推进状态的注浆率为110%~130%,注浆压力一般为0.30~0.85MPa。     

杭州庆春路过江隧道施工风险控制实例分析

 介绍杭州庆春路过江隧道施工过程中的风险控制,分析盾构出洞时洞门涌泥水及加固区土体坍塌的原因、规避及处理措施;分析两线盾构先后穿越钱塘江大堤时大堤沉降明显不同的原因,结合工程实践提出泥水盾构过堤控制沉降的措施;分析工程中盾尾密封失效的原因,并介绍在江底高承压水地层中采用液氮冻结封堵地下水和修复盾尾刷的方法。工程实践表明,良好的洞门密封可以避免洞门涌水和加固区土体坍塌;持续降雨和泥水压力的剧烈波动会加剧大堤的沉降,而通过优化盾构掘进参数,可以降低盾构施工对大堤的扰动;液氮冻结法可以安全地封堵地下水,更换第一道尾刷并且增设一道尾刷的方案可以成功地消除盾尾漏浆涌水的风险。     

圆砾泥岩复合地层泥水盾构下穿房屋沉降控制技术研究

圆砾泥岩复合地层中盾构微扰动施工控制是岩土工程实践中面临的难题。南宁地铁1号线盾构下穿友爱居民小组面临圆砾与泥岩复合地层的挑战,首先对泥水盾构泥浆性能指标进行优化,采用现场试验确定了富水圆砾地层袖阀管注浆加固浆液配合比;利用自动化监测系统对盾构下穿房屋的沉降进行实时监控,并借助及时通讯工具实现穿越施工中信息化施工;定义圆砾泥岩复合地层盾构开挖面内泥岩高度与盾构机刀盘直径的比值为复合比λ,分析掘进参数平均值随λ的变化规律。通过现场实测结果表明:袖阀管注浆能够有效的控制建筑物沉降,自动化监测能够实时反映盾构推进导致房屋变形,为施工反馈控制提供依据,泥水盾构在圆砾泥岩复合地层中会遇到开挖仓压力波动过大,刀盘扭矩、推力增大,贯入度降低等现象。当λ≤0.15上述现象基本不发生;当0.15≤λ0.6时,参数平均值波动最剧烈,对沉降控制十分不利;当λ≥0.6时,扭矩和总推力进一步增大,但开挖仓压力波动情况稍弱而贯入度会进一步降低。要以盾构开挖仓压力控制为指标而非追求推进速度,提高转速、降低泥浆黏度是减少参数波动的有效手段。     

盾构施工中注浆因素对地表沉降的影响研究

以天津地铁某区间工程为依托,采取现场监测和数值模拟相结合的方式,利用FLAC3D软件模拟盾构开挖动态过程,研究隧道开挖对地层变形的扰动规律,发现考虑注浆孔分布的非均匀注浆形式模拟最接近实际情况,通过数值模拟有效地模拟了现场实测结果,进而将结果推广,得到各种注浆参数对注浆效果的影响。数值模拟结果表明:一定范围内注浆压力越大土体沉降越小,当注浆压力大于一定值时(本例为0.2MPa,各地区情况不同),对地表沉降的影响不再明显;注浆不及时的地表沉降明显大于注浆及时的情况,同步注浆可以很大程度上减少土体的沉降值;在一定范围内增大注浆量可以有效地减少地面沉降,即地面沉降随盾尾空隙填充率的增加而减少。