考虑尺寸效应的盾构始发与到达端头加固研究

分析和总结了既有端头加固模型的不足,针对其局限性．考虑尺寸效应对盾构始发与到达端头加同的影响,建立了适用于大直径盾构端头加同计算的荷载等效模型,将侧向梯形荷载等效为均布荷载和三角形反对称荷载的叠加。同时,应用既有模型和荷载等效模型对典型的黏土与砂土地层进行端头加固计算．分别讨论了应力及纵向加固范围与盾构直径之间的关系,分析了尺寸效应对端头加同的影响。研究结果表明,当盾构直径小于等于10m时,两种模型应力及纵向加固范围变化曲线几乎重合,既有模型的误差较小：当盾构直径大于10m时．既有模型的应力和纵向加同范围明显小于荷载等效模型,且随着直径的增大,两者的差值不断增大。因此,对于直径大于10m的盾构隧道,使用荷载等效模型进行端头加固计算更科学、更符合实际．结论更可靠。而且基于盾构始发与到达端头加固理论提出了大小盾构的分界点,为将来进一步研究类似问题提供了参考。     

土压平衡盾构始发与到达端头加固研究

为确保盾构始发与到达的顺利进行,避免施工过程中出现端头土体失稳现象,从而引发地表沉陷、塌方等工程事故,作者在分析了现有端头加固理论模型的优缺点后,基于端头加固土体的力学和数学模型,提出了基于强度理论的荷载等效模型和基于稳定性理论的砂性土端头滑动模型,给出了端头土体纵向加固范围计算公式。同时,根据盾构设备的几何构造特征及端头土体的渗透性要求,提出了盾构始发与到达端头土体纵向加固范围＂几何准则＂。该研究方法综合考虑了端头土体的强度、稳定性、渗透性及盾构设备的几何尺寸对盾构始发与到达的影响,研究结果对指导施工及反馈盾构隧道设计具有重要理论与实际意义,也可为类似研究提供参考。     

软土地区盾构始发端头合理加固范围的研究

以绍兴轨道交通1号线某盾构隧道施工为例,分别采用日本弹性薄板理论、静力理论和滑移失稳理论计算盾构始发端头加固范围,并利用ABAQUS建模分析,得到盾构始发端头在不同加固范围内土体位移和应力变化曲线,再将模拟结果与工程实测数据进行对比分析.结果表明:纵向加固长度为6 m,横向加固长度为3 m为绍兴软土地区盾构始发端头加固...     

盾构进出洞时端头土体纵向加固范围研究

为研究盾构进出洞时端头土体纵向加固范围的问题,本文基于极限平衡理论,建立盾构进出洞时端头加固土体二维稳定性分析的理论模型,推导了相应的端头土体纵向加固尺寸的计算公式,进而对一工程实例进行了计算分析得到其端头土体纵向加固长度至少应为7.43 m,最后讨论了端头加固土体粘聚力、内摩擦角、隧道直径等重要参数对端头土体纵向加固范围影响。研究结果表明:端头加固土体的粘聚力、内摩擦角对端头土体纵向加固范围影响显著,随着端头加固土体的粘聚力和内摩擦角增大时,端头土体纵向加固长度都将会减小。隧道直径越大,端头土体纵向加固长度也越长。     

盾构施工端头加固技术

当前我国各地地铁建设大规模采用盾构工法,盾构隧道里程不断增加。与此同时,盾构工程端头加固失效案例不时发生。端头加固是盾构始发、到达技术的一个重要组成部分,端头加固的成败直接影响到盾构能否安全始发、到达。而盾构始发、到达是最容易发生事故的,端头加固的失败又是造成事故多发的最主要原因。因此,加强端头加固施工控制,是保证盾构顺利施工的重要的环节。本文介绍了几种盾构施工端头加固技术,并以实际工程为例探讨了端头加固技术要点。     

SEW工法在广州地铁施工中的应用

在盾构法地铁隧道施工中,盾构的始发和到达是整个盾构施工中非常重要也是风险较高的环节,盾构机的始发和到达约占整个隧道施工风险的60%～70%,传统的端头施工往往加固量大,洞门凿除工作量大、事故风险高."SEW工法"是针对传统的盾构始发、到达端头加固方法所研发的一种新型的盾构始发、到达技术,成功地解决了盾构始发、到达端地层差、有管线、加固量大及洞门凿除等技术难题.该技术在广州市轨道交通5号线某区间盾构工程中成功应用,填补该项技术在国内施工技术上的空白,为全国盾构施工提供了一个新型的盾构始发、到达技术.     

富水砂卵石地层盾构始发端头加固工法研究

文章以广州地铁18号线沙溪站盾构始发工程为背景,建立三维有限差分模型,对富水砂卵石地层盾构始发加固工法进行比选,研究不同工法下盾构始发引起的地表沉降和衬砌结构应力的变化规律,选取最合适的盾构始发端头土体加固工法。结果表明:采用深层搅拌桩法加固的工况下,盾构始发对地表沉降的影响更小,衬砌结构的应力分布状态也更良好,说明深层搅拌桩法更适用于类似的富水砂卵石地层盾构始发端头加固。     

北京昌平线盾构始发端加固范围的研究

盾构始发端是盾构掘进过程中的危险地段,当前关于盾构始发端的加固范围尚无定论。以北京昌平线二期水库路站—昌平新区站地铁盾构始发端加固工程为研究背景,通过始发端支架计算、不同处理长度和宽度的数值仿真模拟,分析了盾构始发端处理的范围和大小。结果表明,当纵向加固长度达到9 m之后,对盾构始发开挖的位移场和应力场影响已不大,但考虑到盾构主机长度为9.3 m,将纵向加固长度确定为9.5 m;在保证纵向加固长度9.5 m不变的前提下,随着横向加固长度的增加,横向最大位移量在不断降低,而竖向最大位移量在不断增加,横向加固长度定为5.5 m。     

浅埋盾构隧道端头土体稳定性极限平衡分析

 盾构始发与到达时易引发端头土体失稳破坏,是盾构隧道施工中的高风险环节。针对浅埋盾构隧道,提出一种直线和对数螺旋线组合的土体滑动模式,运用极限平衡分析方法,对端头土体的稳定性进行分析,推导稳定系数计算公式,并对其影响因素进行分析。端头土体的稳定性取决于土体自身的强度、加固体的厚度和加固强度及洞门直径。端头土体自身的内摩擦角和黏聚力越大,稳定系数越大;加固体的强度越大,稳定系数越大;加固体厚度越大,端头土体稳定性越好;但随着洞门直径的增大,端头土体稳定系数逐渐降低。随后得出端头土体的加固厚度的计算方法和流程,分析其影响因素,并给出工程算例。将该方法应用于南京地铁盾构隧道端头土体稳定性分析及加固厚度计算,结果令人满意,被工程所采纳。该研究成果和方法可为同等条件下盾构隧道端头土体稳定性分析及加固设计提供借鉴。     

液氮冻结法在盾构始发地层加固工程中的应用

某地铁区间隧道盾构从车站一端始发,端头井位于富水砂层,采用旋喷桩和深层搅拌桩进行端头井加固后盾构始发时出现大的涌水涌砂,为确保距始发井3．4m处6层居民楼安全,根据工期需要,采用液氮快速冻结补充加固地层,使盾构机安全始发。     

大粒径卵砾石地层盾构刀盘选型及适应性评价

大粒径卵砾石地层是北京地铁修建过程中开挖难度最大的地层之一,给土压平衡盾构施工造成了一系列的难题。刀盘是土压平衡盾构的重要构件之一,合理的刀盘结构型式是大粒径卵砾石地层土压平衡盾构高效、可靠运行的前提。为了找出适用于大粒径卵砾石地层的刀盘结构型式,以北京地铁九号线盾构工程为背景,开展大粒径卵砾石地层土压平衡盾构开挖原型试验,基于"北京地铁盾构施工实时管理系统"和"北京地铁建设安全风险技术管理体系"收集盾构关键施工参数,以现场掘进试验数据有基础,对盾构掘进效能、盾构关键参数地层适应性及刀具磨损情况进行了对比研究。研究结果表明:1)大粒径砂卵石地层辐条式刀盘适应性更好,掘进效率更高,对刀具的磨损控制更为有利;2)辐条式刀盘可适当增大开口率至55%~65%;3)大粒径卵砾石地层,辐条式刀盘比面板式土压力控制更加稳定;提高盾构掘进速度的同时,应注意盾构土压力的控制,合理的盾构推进速度应为20~60mm/min。     

广州某地铁工程始发井围护结构加固

盾构工程中始发是技术重点难点并且是事故多发地带,始发井止水帷幕施工技术是盾构始发、到达重要技术环节,始发井围护结构加固是为了保证地层稳定、防止地下水流入到工作井区域。广州某地铁工程的搅拌桩施工过程受到车站围护结构钢花管的限制,采取了旋喷桩施工法加固。本文结合工程实例介绍旋喷桩加固方法,为类似工程提供参考。     

不同地质条件下盾构进出洞施工技术研究

盾构进出洞是盾构隧道施工中的事故多发阶段,应加强各种地质条件下盾构进出洞施工技术的研究。对盾构施工中所遇到的具有普遍性的三类岩土条件下盾构进出洞土体的加固方式进行了总结分析,提出了盾构进出洞过程中主要控制技术措施。研究表明：对于软土地区,盾构隧道端头采用最多的是水泥土深层搅拌桩＋高压旋喷桩（或注浆）的加固方式,当受地面环境限制时,可采用冻结法进行加固;在砂层中,主要采用地层加固＋降水的加固方式;遇到全断面岩石地层时,无需进行地基加固,可采用分层注浆的施工方案;对于特殊地层,需采取较为特殊的加固方式。     

双护盾TBM开挖膨胀岩洞段施工应用技术研究

某膨胀岩洞段,围岩强度低,抗风化能力弱,水理性质不良,易发生吸水膨胀失水收缩现象。基岩洞段褶皱、褶曲发育,地层产状变化大,围岩呈层状～碎裂结构。双护盾TBM开挖后,隧洞发生不同程度的坍塌与塌方。现采取“三低一连续”（低推力、低转速、低贯人度;快速连续掘进）快速封闭围岩,严格控制施工用水;使用化学材料灌浆固结围岩等施工应用技术,成功通过了泥质软岩类隧洞长地段,为今后双护盾掘进机施工提供了宝贵经验,社会和经济效益巨大。     

Application of bi-directional static loading test to deep foundations

Bi-directional static loading test adopting load cells is widely used around the world at present, with increase in diameter and length of deep foundations. In this paper, a new simple conversion method to predict the equivalent pile head load-settlement curve considering elastic shortening of deep foundation was put forward according to the load transfer mechanism. The proposed conversion method was applied to root caisson foundation in a bridge and to large diameter pipe piles in a sea wind power plant. Some new load cells, test procedure, and construction technology were adopted based on the applications to different deep foundations, which could enlarge the application scopes of bi-directional loading test. A new type of bi-directional loading test for pipe pile was conducted, in which the load cell was installed and loaded after the pipe pile with special connector has been set up. Unlike the conventional bi-directional loading test, the load cell can be reused and shows an evident economic benefit.     

盘形滚刀切割岩碴粒径分布规律研究

 岩碴大小及粒径分布是联系机械掘进参数与岩石性质的重要指标。依据盘形滚刀切割岩碴形成机制,分析岩碴尺寸组成及形成特点。基于现场掘进试验,按不同岩性和掘进机不同推力水平,分组获取岩碴试样,对其进行尺寸量测与筛分试验,取得大量的岩碴尺寸数据,并运用概率统计理论对泥岩、砂岩的岩碴尺寸进行分布拟合检验;随后对实测岩碴粒径分布进行计算并与理论分布模型(对数正态分布函数和Rosin-Rammler分布函数)进行对比分析。在岩碴尺寸分布、粒径分布及其与机械参数的关系等方面取得一些有益的结论,对改进掘进机设计及提高掘进效能具有一定的参考意义     

高强混凝土加芯柱抗震性能试验研究

进行了高轴压比下7根高强混凝土加芯柱的低周往复加载试验,阐述了其主要试验现象及破坏形态,对各试件的滞回性能、延性、承载力、强度及刚度退化、耗能性能等试验结果进行研究,并分析了其主要影响因素：核心区面积、纵筋配筋率和箍筋配箍率,对其抗震性能的影响规律。结果表明：通过在普通高强混凝土柱中部配置纵向钢筋及复合箍筋,所形成的加芯柱具有良好的滞回延性和稳定的后期强度,等效粘滞阻尼系数符合弯曲破坏混凝土柱0.1～0.2的范围。在设计轴压比高达0.85时极限位移角仍不小于1/50;核心区面积较大、核心纵筋配筋率高、箍筋间距小的柱承载力高、延性好;核心纵筋配筋率高、核心区面积小、箍筋间距小的柱耗能能力强;各试件在加载初期刚度退化较快,后期较慢。     

Pressurised TBM tunnelling in mixed face conditions resulting from tropical weathering of igneous rock

Weathering is a process that turns rock into soil. Deep weathering is prevalent in tropical and sub-tropical areas. The resulting sub-surface conditions can be very onerous for tunnelling, with tunnel drives commonly encountering a significant proportion of mixed face conditions, comprising partly rock and partly soil. Problems that have been encountered have included: inability to maintain the face pressure, ground loss, sinkholes, slow rates of tunnelling, rapid tool wear, damage to tools, mixing arms and other parts of the TBM, very frequent and long interventions, clogging and blow-outs. The nature and extent of the problems on any particular tunnel have depended on the type and design of the TBM, the nature of the rock and the proportion of the tunnel in mixed ground. In Singapore this has resulted in a change from mainly EPB to mainly slurry tunnelling in weathered igneous rock; however, predominantly EPB TBMs have been used in weathered sedimentary rock. Information from EPB and slurry TBM drives is used to illustrate the issues involved.