上海盾构隧道壁后土体介电常数测试实验

利用探地雷达方法探测盾构隧道壁后注浆注浆分布效果时,盾构管片壁后介质中的电磁波速的确定,是保证探测精度和图形识别的关键技术之一。运用网络分析仪同轴探头法对上海盾构隧道所穿越地层(第三层～第七层)的原状土样进行了介电常数测试实验和含水率实验,得到了这些土样含水率和其在测试频率为0.02～2.0GHz范围内的介电常数,通过计算得到了电磁波在这些土体中的传播速度,分析了其与含水率之间的关系以及随地层深度的变化趋势,为今后探地雷达用于上海地区盾构隧道壁后注浆效果的探测提供了重要的依据。     

盾构隧道管片壁后同步注浆的机理与方法探讨

盾构隧道施工过程中,管片脱离盾尾会导致岩土体和管片外壳之间形成类似环形柱状的建筑空隙,扰动隧道围岩,从而引起上方地表沉降或隆起。该文结合盾构隧道开挖引起地表变形的过程、注浆填充沉降阶段浆体与岩土体的作用机理,以某土压平衡式盾构在泥岩砂岩互层地区施工为工程实例,详细论述隧道盾构管片壁后同步注浆的具体方法,旨在为同步注浆填充建筑空隙控制地表变形和保障周边环境安全提供相应的理论支撑。     

壁后注浆引起盾构隧道上浮对结构的影响

壁后注浆作为盾构隧道施工中必备和关键工序,其质量的好坏不仅影响地层变形,还可能引起隧道在施工期的上浮,对结构产生较大影响。基于等效连续化模型和弹性地基梁理论,建立盾构隧道纵向分析模型,通过有限元数值模拟,求得最大上浮变形出现在盾尾后10环附近。借助环缝最大张开量这一参数,分析土层反力系数、环缝连接螺栓数量、隧道掘进速度及管片环宽度的影响,得到如下结论:(1)环缝最大张开量随土层反力系数、环缝连接螺栓数量的增大而减小,随隧道掘进速度、管片环宽度的增大而增大,且较为显著;(2)当隧道周围地层反力系数较小时,通过适当的地基处理方法来提高反力系数效果显著。     

介电常数对探地雷达检测隧道壁注浆效果研究

利用探地雷达方法探测软土盾构隧道盾尾壁后注浆分布效果时,电磁波波速的确定．是保证探测精度以及图形识别的关键技术之一。文章首次利用网络分析仪对影响探地雷达探测精度的壁后注浆材料的介电常数在不同频率下进行了测定,对试验结果进行了正演分析,并与介电常数恒定时的波形进行比较。结果表明针对不同的探地雷达探测频率,采用相应不同的介质介电常数来进行探地雷达探测图像的识别是十分必要的。     

盾构隧道壁后注浆固结装置研发及试验研究

鉴于标准固结试验研究壁后注浆体固结特性的局限性,分析总结了现有固结装置的不足之处,设计发明的分段式有机玻璃柱-气压活塞式固结装置,能够实现20 cm的壁后注浆体厚度和不同地层排水条件的模拟;特制橡胶活塞能够有效解决组装过程中气体滞留问题,保证浆体各部分固结排水程度一致;加压系统最高可保证0.8 MPa固结压力的施加,压力精度达0.01 MPa;数据采集系统可以自动采集浆体及地层内的孔压消散情况,准确反应浆体的固结排水程度。改进的气压活塞式固结装置,不仅可以研究浆体固结排水及浆液扩散过程,还可以进行不同浆液与地层的匹配性、固结试样的无侧限抗压强度和弹性模量等力学参数的测试,实验结果可以为壁后注浆施工工艺的优化提供数据支撑。     

盾构壁后注浆体变形及压力消散特性试验研究

壁后注浆是盾构施工的关键工序.壁后注浆体的变形及力学性质变化直接影响到土体的应力释放、地层位移及作用在管片上的土压力大小.利用自制壁后注浆单元体模型试验装置,研究不同的注浆压力、注浆材料及围岩土质条件对注浆体变形及注浆压力消散的影响规律.较高的注浆压力有利于减小围岩的应力释放量,加快浆体排水速率.在砂性土地层中,浆体变形和浆体压力消散较粘性地层快,说明土质条件对地层位移和围岩应力释放影响较大.     

盾构隧道壁后注浆的探地雷达探测模拟试验

针对现阶段软土盾构隧道壁后注浆过程中存在的问题及其可能引起后果的基础上,通过对隧道管片后的探地雷达探测目标的模拟试验研究,充分展示了隧道壁后充填“探测对象”时电磁波的传播规律。结合室内实体管片壁后注浆体和砂层的探地雷达无损探测模拟试验的研究成果,和基于FDTD法的GPR数据二维正演结果,对隧道壁后注浆体的分布形态进行了准确的识别。结果表明:隧道壁后注浆材料的龄期、分布形态以及组成材料配比对GPR探测的剖面图具有显著的影响。试验对探地雷达准确探测和解释盾构隧道盾尾壁后注浆效果具有十分重要的作用。     

盾构隧道壁后注浆浆液与地层适配性优选方法

盾构隧道壁后注浆是盾构施工中的关键技术,在保证围岩稳定、控制地层变形、有效抑制管片上浮等方面有着良好的效果,注浆浆液与地层相适配是影响其效果的核心因素。通过对中国144个地铁隧道项目壁后注浆材料进行调研,并引入博弈论权重的TOPSIS评价方法和研发一维注入装置进行室内注入试验,得到了实际工程中圆砾地层的适配浆液配合比具体值。研究表明：目前盾构隧道壁后注浆仍以单液浆为主,含水地层中选用的多为双液浆或改性单液浆;经注入试验验证,采用TOPSIS评价方法提出与目标地层相适配的浆液配合比范围值是可靠的;通过自主研发的装置进行实际注入,得到了与目标地层相适配的浆液配合比具体值,演算例中圆砾地层浆液配合比具体值建议为水胶比为0.9,胶砂比为0.7,膨水比为0.2,0.3,灰粉比为0.4。基于提出的优选方法,可以为不同地层浆液配合比具体值的选取提供参考。     

隧道壁后注浆质量高密度电法测试的可能性

隧道壁后注浆质量的好坏直接关系到工程质量及安全,因此必须对其施工质量进行有效检测与评价.目前检测的技术手段多采用探地雷达法,而高密度电法对介质含水性及密实状况具有显著的效果,能否利用其方法进行壁后注浆质量检测没有相关文献资料,笔者结合软土基础盾构隧道结构进行不同模型设计,通过高密度电法正演模拟及数据反演,进一步说明其进行注浆质量检测的可能性.并就高密度电法实际探测存在的问题及应用进行了探讨分析,力求为隧道壁后注浆质量检测提供一种新的途径.     

管片衬砌结构可靠度分析的优化方法

从结构可靠度指标的几何意义出发,推导了管片衬砌结构可靠度指标计算的优化模型,在此基础上研制了基于复形优化思想的数值计算程序。算例表明,管片衬砌结构可靠度指标优化模型无需功能函数对变量求偏导数,将当量标准正态变量在验算点上的值用原始变量统计特征值和验算点的坐标来表示,就避免了每次迭代时要进行R-F变换,提高了计算效率,且精度较高。该优化模型对功能函数非线性程度高、隐式表示的管片衬砌结构可靠度分析比较适用,为地下结构可靠度分析提供了一种新的选择。     

盾构法隧道管片接头转动刚度的理论研究

以上海地铁隧道为工程背景，通过建立能够完整描述接头在任一组合力(弯矩、轴力以及联结螺栓预应力——作用下的受力及变形性状的接头力学模型，分析了管片接头转动刚度的一股变化规律。研究认为，对于给定的管片尺寸，管片接头转动刚度是接头承受载荷水平的函数，减小管片厚度将导致管片接头的正、负弯矩转动刚度的降低，同时，使得二者之间的差值更大，这对于管片接头的受力性能是不利的，而通过改变管片接头中联结螺栓的位置则可以改善这种情形。同时，调整管片厚度以及联结螺栓位置可以实现在不影响甚至提高管片接头受力性能的前提下降低管片厚度以降低工程造价的目的。     

盾构隧道施工阶段管片局部开裂原因初探

钢筋混凝土管片作为盾构隧道最基本的结构单元，其破损和开裂必将造成隧道质量问题，并最终影响隧道的使用寿命。在施工过程中，发现部分管片螺栓孔附近出现开裂或破损，为分析出现裂缝或破损的原因，首先，通过3对标准块管片足尺正、负弯曲试验，发现并没有出现上述裂缝，从现象上证明该开裂不是由于管片问相对弯曲位移产生的；然后，通过三维有限元模拟，分别计算1对标准块管片在相对弯曲和相对扭转时的应力分布，通过分析应力云图和截面应力等值线发现，施工过程中出现的开裂和破损是由管片问相对扭转引起的。     

盾构隧道施工阶段管片上浮的力学分析

 盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现管片错台、整体上浮等现象。对盾构隧道施工阶段管片注浆段进行受力分析,考虑静态上浮力和动态上浮力,分别分析其作用机制,提出上浮阶段的衬砌环受力模型及计算公式。针对盾构隧道衬砌环在正常设计状态与上浮状态下的受力不同,采用修正惯用法衬砌设计理论分别对其进行内力计算,并将计算结果进行对比分析。结果表明：上浮状态下管片的弯矩值、剪力值和轴力值分别比正常设计状态下的管片内力增加64%,51%和46%,表明隧道上浮对管片受力不利。其中施工阶段动态上浮力对管片的受力影响非常大,超过静态上浮力,必须对其进行合理控制,防止压裂管片。     

土压盾构技术在我国地铁隧道工程中的应用和发展

介绍了我国城市地铁隧道工程应用土压盾构技术的概况,简述了土压盾构的机理和适用地层,分析比较了我国各种地层条件下土压盾构机型和辅助施工技术的异同,指出了土压盾构技术在地铁隧道工程中的发展前景。     

盾构隧道与竖井连接处管片及接头震害分析

建立弹性、刚性与柔性盾构隧道接头力学模型,考虑管片间及管片与地层间相互作用,结合南京纬三路越江盾构隧道,研究盾构隧道竖井连接处管片及接头震害机制及影响因素。结果表明：在地震荷载作用下,采用柔性接头时,管片、接头震害较弱但管片相对位移较大;采用刚性接头塑性区范围明显变大但管片相对位移较小,采用弹性接头相对位移与塑性区折中。另外,竖井外一定范围土体的加固及管片与地层间的接触非线性对管片及接头的震害影响较大。上述结论与盾构隧道震害资料吻合较好,可为类似工程抗震设计提供参考。     

潛盾隧道通過社區下方之建物保護

介紹在粘土層中進行曲線雙隧道穿越建物下方之中和線案例。為避免施工引致地表變形過大損及鄰產,原規劃於潛盾隧道周缘以高壓噴射灌漿工法施作一地盤改良環,以截斷沈陷槽向外傳播,達到抑減沈陷之目的。惟因隧道係在建物下方,灌漿工作僅能採斜灌方式施工,經以單管、雙重管及三重管工法進行現場試灌,試灌結果顯示取樣率最低,實際成環效果並不理想;正式施工時初採HDD水平式灌漿,惟在施作第2個孔灌漿樁時發生施工點上方民房地坪隆起,故中止改良工作;在審慎評估潛盾施工程序與施工控制技術後,決定採嚴謹之潛盾施工品質配合背填灌漿後之二次注入灌漿工法,加上密集之監測管控方式施工,確實可以克服軟弱地層條件並有效將隧道施工引致之沈陷降至最低,達到建物保護目的。     

盾构管片接头模型的改进及管片内力的数值计算

 管片计算模型的建立主要是考虑接头和土层抗力两种因素对结构的影响。对惯用法模型的接头简化进行改进，即将管片的各个截面处刚度按EI处理，将其接头部位的刚度按kEI处理，这样的管片接头模型更符合实际情况。结合北京地铁十号线工程的实例资料，采用通用ANSYS程序对荷载结构法的惯用法模型及改进模型和地层结构法的均质圆环模型及改进模型进行详细的管片内力计算分析。数值计算结果表明，对盾构管片接头模型的改进是有效的、可行的，而且是必要的；可以初步确定合理的管片接头刚度折减系数取值为1/100～1/1 000。     

盾构管片工作性能试验研究

根据某一地铁隧道盾构管片进行钢筋受力、变形、围岩压力等方面的现场测试结果，研究了盾构管片在不同工况下的工作特性。通过围岩压力、钢筋受力、弯矩等计算分析，将实测模拟计算结果与设计值进行了比较，得到了设计方法的合理性结论。