复合地层大断面矩形顶管下穿高铁线路关键技术

为解决东南沿海复杂地层环境下大断面矩形顶管机高精度高效掘进难题,以东南沿海某地火车站东西侧地下通道项目为依托,开展对该超大断面矩形盾构顶管(12.62m×7.67m)断面开挖形式和盲区辅助开挖系统关键技术探究,为在复合地层区域采用大断面矩形顶管下穿沉降控制标准严格的高铁等类似项目提供参考.     

软土地层矩形顶管机刀盘地质适应性设计研究

为探索矩形顶管刀盘结构在软土地层的地质适应性，结合国内某矩形过街隧道施工经验，分别对单一软土地层、漂卵石类软土地层顶管刀盘组合布置形式、开挖系统适应性进行分析研究，得出了结论：单一软土地层采用前后多刀盘布置形式更为适应；漂卵石类软土地层采用同平面多刀盘布置形式可避免卵石对刀盘的冲击；通过对矩形刀盘与土仓土体进行流固耦合分析，验证了矩形顶管刀盘结构的地质适应性，为矩形顶管刀盘的布置和设计提供参考。     

滚筒式矩形顶管机试验样机研制和试验应用

为了解决微风化岩石矩形盾构机盾构设计和施工中的关键技术问题,进行了滚筒式矩形顶管机试验样机的研制和试验应用。复合性地层滚筒式刀盘采用截齿作为刀具,以上下双滚筒刀盘组合获得矩形开挖面;采用液压马达驱动刀盘;采用液压控制技术实现转速控制;出土装置采用螺旋机出土。试验证明该刀盘能够切削86MPa混凝土,即可以切削微风化岩石。     

某运动场馆地下通道矩形顶管施工控制技术

为解决地下通道矩形顶管施工中工作井开挖和顶进施工难题,该文以杭州市某运动场馆周边环境提升工程过街地道矩形顶管法施工为研究对象,研究了深基坑支护施工方案和矩形顶管施工方案。结果表明,提出的钻孔灌注桩结合搅拌桩止水帷幕、横向支撑的方式有效解决了工作井和出入口的开挖难题;矩形顶管机选用土压平衡式顶管机,配备有8个刀盘、驱动装置、螺旋输送机以及远程控制系统,研究了顶管端头加固、顶进始发和顶进接收施工关键技术,有效保障了顶管施工的安全穿越。     

设备材料

正世界首台应用于砂卵石地层矩形顶管机成功下线5月26日,世界首台应用于砂卵石地层的矩形顶管机——"中国中铁242号矩形顶管机"在德阳成功下线。据介绍,该台矩形顶管机将应用于成都川大停车场下穿人民南路项目,为四川省地下管廊建设摸索积累经验。该台顶管机开挖断面宽6.02 m,高4.52 m,开挖系统设计采用10辐条式刀     

大截面矩形顶管穿越硬质岩层的技术研究

综合管廊矩形顶管常见在淤泥质黏土、黏土、粉土及砂土等土层中施工。金华市金义新区东华街地下综合管廊项目,大截面矩形顶管穿越中风化粉砂岩（次坚石类别）施工,且进入轨道交通特别保护区范围。项目通过创新采用“特制液压纠偏防塌方矩形壳体的矩形顶管机结合铣挖机破岩掘进组合非开挖技术”,解决了硬质岩层顶管顶进难的问题,保证了施工上部土体稳定,确保了开挖面安全,取得了良好的经济和社会效益。     

盾构扩挖隧道洞内始挖及爆破开挖施工技术

广州地铁某区间中间风井采用盾构扩挖隧道洞内始挖施工方法,由于该法的施工风险远大于常规洞外竖井始挖,故先进行了地层预加固,确保了管片安全拆除。采用盾构扩挖隧道爆破开挖技术,解决了岩层开挖难题,加快了开挖进度。     

矩形顶管机出始发井帘布橡胶板设计

根据国内外盾构、顶管机止水帘布橡胶板设计的详细参数资料,提出了矩形盾构帘布橡胶板的设计思路,并以此为依据进行了"箱涵顶进双重置换工法"矩形顶管机出洞帘布橡胶板的设计。参照试验工程中实际止水效果,对矩形顶管机的帘布橡胶板的设计提出了一些建议。     

软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析

 类矩形盾构断面形状、机械配置与圆形盾构的差异必然引起地层变形规律有所不同,以国内首例软土层中类矩形盾构地铁隧道工程为背景,依据现场实测地表变形、土体分层沉降数据,分析类矩形盾构隧道施工引起地层竖向变形的基本规律,并结合变形机制对施工控制提出建议。结果表明：类矩形盾构施工引起地表沉降最大值约50 mm,开挖面前方影响范围约20 m;地表竖向位移随时间发展呈现出缓慢沉降(隆起)、急剧隆起、快速沉降、平稳沉降4个阶段,沉降主要发生在盾构通过后,由软土地层受扰动后固结引起。地层竖向变形主要受土仓压力、盾尾注浆、盾构姿态等因素的影响,其中,盾构掘进姿态控制是盾构两侧土体竖向位移方向相反的主要原因,盾构姿态对周围地层变形影响比单圆盾构更显著。     

上软下硬复合地层盾构空舱快速掘进技术

为解决上部软土下部极硬岩的复合地层盾构掘进中普遍存在的刀盘易结泥饼、刀具异常损坏和渣土超排等问题,以某城市地铁工程为依托,提出了盾构空舱快速掘进及其配套综合注浆围岩稳定控制技术,并采用数值模拟进行了理论分析。研究结果表明:提出了复合地层盾构空舱快速掘进方法,解决了复合地层段盾构推力大、易结泥饼、刀具易损坏和破岩效率低等难题,稳定了施工参数,大幅提高了施工效率,节约了施工成本。开发了空舱掘进配套的综合注浆围岩稳定控制技术,控制了地层损失,防止了隧道塌方灾害。通过建立盾构掘进动态数值模型,揭示了复合地层在空舱掘进模式下掌子面前方的围岩变形模式和地表沉降规律。     

强风化岩层中大直径顶管技术的应用实践

普通泥水平衡式顶管技术一般应用于软土地层,在某工程的顶管施工中,采用在刀盘上焊接合金刀头的泥水平衡顶管机,在强风化岩层中进行顶管施工,并取得成功.通过该工程实践,得到顶力计算和单位摩擦系数的初步关系,总结出强风化岩中顶管阻力与强风化岩的硬度、顶管距离以及埋深的初步关系,并对顶管施工过程中管子出现细微裂纹的情况进行了初步分析.     

大断面矩形顶管施工对周围土体扰动实测分析

依托苏州市某大断面软土地层矩形顶管建造综合管廊隧道工程,通过分析施工期间的土体孔隙水压力、土压力、深层土体水平位移、地表沉降等土体扰动监测数据,揭示了大断面矩形顶管施工对土体扰动规律。结果表明:矩形与圆形顶管产生的土体扰动存在差异,主要表现在矩形顶管附近土体最大水平位移发生在距顶管上表面一定距离处,矩形顶管产生的地表沉降曲线底部较为平缓;矩形顶管对土体的扰动与顶管机距监测断面距离有密切联系,随着顶管机逐渐靠近,土体的土压力、水平位移及孔隙水压力受扰动变得剧烈,顶管机通过后土体扰动逐渐减弱;顶管顶进速率越快,对周围土体扰动越大,现场加快顶管速率应谨慎;而施工停顿后,土体有向管壁移动的趋势,停工期间不能停止向管壁注入膨润土泥浆。     

顶管盾构复合技术应用研究

顶管法与盾构法是目前较为常用的非开挖技术,随着工程技术的发展,催生了集盾构与顶管施工于一体的复合施工技术。该技术利用中间转换环可将顶管施工转换为盾构施工方式,并利用铰接方式的盾构机实现小转弯半径的施工应用。目前,因国内对其可行性研究工作很少,使此施工工艺工程实际应用更少。本文重点研究中间转换环及小转弯隧道处管片关键部位使用阶段的受力分析,以此来研究此种施工方法的可行性,推进新型施工方式的应用。     

河道开挖对正下方盾构隧道变形影响分析

宁波软土地区,河道内土体门式加固,并采取"豆腐式"分块开挖,以及河道内压重等手段,可有效解决盾构区间过大变形的难题.借助MIDAS GTS NX有限元软件研究了宁波软土地区河道分块开挖对正下方轨道交通1号线盾构区间的变形影响,并与实测结果对比.分析表明,随着河道开挖的不同施工工况,河道开挖导致盾构区间水平位移逐渐增大....     

超深长距离顶管对接施工关键技术研究与应用

武汉市大东湖核心区污水传输系统工程是目前国内一次顶进最长、埋深最深的小直径曲线岩石顶管项目。为解决该项目支隧顶管工程在超深及复合地层条件下，长距离曲线顶管无法继续顶进的问题，拟采用反顶对接施工技术。结合项目实际情况，对反顶对接方案进行了比选，从反顶工作井设计、顶力估算、顶进及纠偏、顶管机反拉、顶管施工测量等方面对顶管对接关键技术进行了分析。实际应用效果表明，顶管反顶对接施工顺利，较好地解决了工程难题。     

超长距离复合地层顶管技术用于排水管道建设

超长距离复合地层顶管技术用于排水管道建设时，面临着顶管机及配套设备可靠性与耐久性、轴线高效测控、隧内供电压降、通信干扰大、软弱地层上浮以及安全换刀可行性等技术难点。以武汉汤逊湖污水处理厂尾水排江工程超长距离复合地层顶管施工为背景，系统研究了顶管机针对性设计、出洞始发及进洞接收、顶进过程控制、中继间设置、注浆减阻、监控量测等成套技术。实践证明，该技术实施效果达到预期目标，应用效果良好。     

软土-孤石-风化花岗岩复杂地质条件下连续墙成槽施工技术

以苏埃通道工程盾构始发井及后配套地下连续墙成槽施工为背景,在上部软土、中部砂层、下部强风化、中风化岩层岩石强度高及槽段内有大量潜在孤石的软硬差异大的复杂混合地层施工遇到难题,通过优化、改进形成了"成槽机抓取软土、冲锤往返冲击破碎法破除孤石、旋挖钻和成槽机钻抓配合挖除强风化岩、牙轮钻钻取斜面基岩等方法相组合成槽施工工艺"得到了有效解决,并通过严格控制施工管理作业程序,实现平行作业,大幅提高软土-孤石-风化花岗岩复杂地质条件下连续墙成槽施工效率,为后续工程施工积累有益经验。     

矩形顶管施工引起土体分层变形计算方法研究

随着矩形顶管在大城市地下通道建设中的广泛应用,建立矩形顶管施工引起周围地层变形的计算预测模型已成为当前顶管施工必须加以重视的问题。矩形顶管施工引起周围土体变形的主导因素为摩擦力、开挖面附加应力、土体损失,理论分析必须考虑这几个主导因素。针对以上主导因素,提出考虑三者共同作用下的矩形顶管施工地层位移计算方法。用Mindlin位移解对应力作用面积分析顶进过程中开挖面附加应力及摩擦力引起的地层变形;以随机介质理论分析建筑缝隙引起的土体损失产生的地层变形。考虑到各影响因素的相对独立性,将各因素引起的地层变形叠加,从而得到主导因素影响下的地层变形预测模型。通过理论计算,开挖面附加应力、摩擦力主导隆起区地层变形,土体损失主导沉降区地层变形,地层埋深越大此现象越明显。将理论计算值与实测结果对比,两者在变化趋势及变化量上趋于吻合,因此,所提公式可作为类似工程工前地层变形预测计算公式。     

钢套筒在富水软土地层土压平衡盾构接收施工中的应用研究

针对富水软土地层盾构接收施工易发生涌水涌砂的问题,使用钢套筒辅助盾构接收施工能有效克服该难题。文章对钢套筒辅助盾构接收在富水软土层中应用的重、难点和关键施工工艺进行了分析和阐述,并结合实际施工数据对钢套筒安全性和可行性进行了论证。结果表明,使用钢套筒辅助土压盾构接收在富水软土地层应用效果良好。     

盾构施工土仓压力调整对深部地层土压力扰动影响的试验研究

针对上海软土地区深埋地层某盾构区间开挖布置全断面地层土压力量测,对盾构开挖土体扰动特性进行各阶段监测和记录分析,对深部地层土体压力扰动进行分析。根据实测数据进行对比分析,研究结果表明,在上海软土地区深埋条件下,盾构土仓压力是引起土拱范围内应力变化的主要原因,土仓压力减小10%,盾构开挖产生的被动土拱效应比例减小20%。