超大直径泥水平衡盾构管片施工质量控制

以南京建宁西路长江隧道超大直径泥水平衡盾构施工为例,从管片钢筋加工及安装、管片混凝土质量控制、管片养护、管片模具精度控制、管片预制质量控制指标对盾构管片在生产质量控制要点进行分析,同时从管片运输及吊装、管片安装控制要点、壁后注浆控制对拼装过程中质量控制的要点进行总结。     

超大直径泥水盾构在砂土中的开挖面稳定性分析

超大直径泥水盾构近年来在国内外得到越来越多的应用,其开挖面的稳定性受到高度关注,而泥水支护压力控制则是保证开挖面稳定的关键。对超大直径盾构在砂土地层中的开挖面稳定性进行三维数值分析,重点研究在不同摩擦角下开挖面的失稳模式和极限支护压力,揭示了由泥水容重导致的支护压力不均匀分布对于预测结果的重要性。同时,还将三维数值模拟结果与基于极限平衡理论的楔形体模型进行对比,指出楔形体模型对于分析超大直径盾构开挖面稳定性的局限性。本项研究可为超大直径盾构在砂土中掘进时合理确定泥水支护压力和保持开挖面稳定提供参考。     

大型泥水盾构施工参数三维数值模拟

通过对大型泥水盾构施工过程建立的三维有限元进行计算分析,得到了不同工况下泥水压力、注浆压力等施工参数对施工的影响效果,通过计算比较分析,给出合适的施工参数指导施工。     

珠海兴业快线工程超大直径泥水盾构选型设计

珠海兴业快线工程是目前已在建的转弯半径最小的超大直径隧道工程之一,其需穿越上软下硬地层、全断面岩层、软土地层等复杂地质.对该工程的地质条件和施工难点进行分析,主要从盾构刀盘设计、驱动设计以及推进系统设计等方面开展盾构的针对性选型设计,对超大直径泥水盾构的设计和应用具有参考意义.     

超大直径泥水平衡盾构施工时建筑物保护技术研究

通过分析泥水平衡盾构施工引起地表沉降的机理,并结合超大直径泥水平衡盾构施工实例,从切口压力、泥水指标控制及同步注浆管理等方面探讨超大直径泥水平衡盾构施工建筑物沉降的控制技术.结果表明,通过合理的设定盾构推进切口压力,重浆循环模式,采用“双控”同步注浆模式,有效地控制了建筑物沉降,并且房屋不均匀沉降系数满足房屋保护要求.     

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...     

复合地层中超大直径泥水盾构掘进引起地表沉降的3D数值模拟分析

超大直径泥水盾构具有对复杂地质条件良好的适应性而作为穿越各类地下通道的施工方法,在掘进过程中引起地表沉降是需采取措施加以控制的。结合深圳妈湾跨海通道工程,利用ABAQUS 3D有限元软件模拟超大直径泥水盾构掘进过程,并利用现场实测数据验证模型沉降数据的合理性。数值模拟结果发现,超大直径泥水盾构对地表沉降的影响可分为5个阶段,其中第II阶段和第III阶段为主要阶段,地表沉降占比达60%;另外,模拟发现软、硬地层分界面变化对地表沉降具有显著影响,使最大地表沉降增加111%。数值模拟计算可为后续施工沉降预测及控制提供依据。     

超大直径泥水平衡盾构施工对近距离隧道沉降及水平位移影响研究

以某超大直径泥水平衡隧道工程为背景,通过现场实测的方法,从地面沉降、地层水平位移、成环隧道直径变化等方面,研究分析超大直径泥水平衡盾构隧道施工对已建隧道的影响机理,提出合理的施工控制措施,为类似超大直径盾构隧道工程设计、施工提供经验。     

越江大直径泥水盾构地面沉降数值模拟研究

结合武汉市轨道交通12号线越江隧道的工程实际情况,运用大型有限元软件ABAQUS建立三维计算模型并进行数值模拟实验,得出分步开挖下的地表横向截面沉降结果,再与隧道开挖过程中实际监测沉降数据进行对比发现盾构隧道开挖边线范围内沉降最多,而一次开挖成功模型得出的地表沉降相对实际监测结果差别较大,分步开挖计算模型更符合实际地表沉降情况,能较准确地反应现场地表沉降结果。     

泥水盾构泥浆输送渣土冲蚀磨损力学性能的研究

为探究泥水盾构泥浆输送渣土时对弯管的冲蚀磨损规律,基于计算流体力学方法,利用FLUENT软件对泥浆弯管输送含粗渣土(≥20mm)泥浆的冲蚀磨损过程进行模拟仿真,采用单因素方法分析了泥浆流速、泥浆黏度和渣土体积分数3种因素对弯管冲蚀磨损的影响规律。通过室内试验对泥浆磨损性能进行探究并验证模拟仿真的正确性。研究表明：泥浆流速对弯管的磨损率和磨损位置均影响显著,并且与磨损率呈正相关;渣土体积分数主要影响磨损率;泥浆黏度对弯管磨损状况影响不大;主要磨损区域均集中在弯管30°附近。     

泥水平衡式盾构模拟试验系统的研制与应用

为了探究泥水盾构水下掘进控制和泥水平衡机理等问题,在调研国内外模型盾构设备的基础上确定泥水盾构的基本参数和工作模式,研制出泥水平衡盾构模拟试验系统,包括模型箱、盾构机总成、推进机构、液压动力系统、操作系统、深冷装置等主要部分。该系统可对最高100 m水头条件下泥水平衡盾构施工的主要过程进行模拟,可较真实地再现泥水平衡盾构掘进过程中泥膜的动态形成过程,从而阐明水土压力平衡的机理等关键技术问题,并可为泥水平衡盾构的设计和控制提供重要参数。以砂卵石地层为例配制相似地层和泥浆,并进行盾构试掘进,对设备的功能性进行验证,并初步研究了泥水盾构掘进过程中地表位移的时空变化规律和地层中泥膜的形态。结果表明,由于刀盘无超挖且地层开挖后直接由盾壳支撑,土体移动受到限制,地层变形主要由开挖导致的应力释放产生。排渣装置长度较长,可暂存的渣土量多,使得盾构通过前地表沉降随顶推力和刀盘、排渣装置转速的增大而增大;盾构通过后的地表沉降则由于盾壳与土体的摩擦作用有所减小。在盾构刀盘前方,泥浆渗入地层的范围大致关于盾构轴线对称,泥膜形态呈倒扣的"锅底"形分布,其范围约占刀盘外径的20%~43%。     

泥水盾构隧道施工辅助决策系统的开发与应用

介绍了泥水盾构隧道施工辅助决策系统的结构、功能和特点,结合上海长江隧道盾构推进工程,对软件的科学、适用性进行了验证,此外,对进一步工作的方向进行了展望,以期促进该软件的推广应用。     

Model test and discrete element method simulation of shield tunneling face stability in transparent clay

The stability of the shield tunneling face is an extremely important factor affecting the safety of tunnel construction. In this study, a transparent clay with properties similar to those of Tianjin clay is prepared and a new transparent clay model test apparatus is developed to overcome the “black box” problem in the traditional model test. The stability of the shield tunneling face (failure mode, influence range, support force, and surface settlement) is investigated in transparent clay under active failure. A series of transparent clay model tests is performed to investigate the active failure mode, influence range, and support force of the shield tunneling face under different burial depth conditions, whereas particle flow code three-dimensional numerical simulations are conducted to verify the failure mode of the shield tunneling face and surface settlement along the transverse section under different burial depth conditions. The results show that the engineering characteristics of transparent clay are similar to those of soft clay in Binhai, Tianjin and satisfy visibility requirements. Two types of failure modes are obtained: the overall failure mode (cover/diameter: C/D≤1.0) and local failure mode (C/D≥2.0). The influence range of the transverse section is wider than that of the longitudinal section when C/D≥2.0. Additionally, the normalized thresholds of the relative displacement and support force ratio are 3%–6% and 0.2–0.4, respectively. Owing to the cushioning effect of the clay layer, the surface settlement is significantly reduced as the tunnel burial depth increases.     

水底泥水盾构开挖面稳定机理分析研究

总结了开挖面稳定性的各种分析方法,对高水压小覆土泥水盾构开挖面稳定机理进行了研究,分析了泥水平衡机理,提出了泥水压力设定的方法和适用条件,分析结果为完善盾构隧道开挖面稳定理论及指导现场实践提供了有益的方向。     

泥水盾构开挖面渗透带土体电阻率特性试验研究

泥浆渗透是泥水盾构开挖面成膜的关键过程,土体电阻率表征方法能够及时、有效反映泥浆渗透状态。采用二电极交流电法电阻率测试仪对泥浆 土体混合物的电阻率进行了测试,研究了孔隙水、CMC(羧甲基纤维素钠)、电极间距和泥浆浓度等因素对土体电阻率的影响。结果表明：土体电阻率随泥浆浓度增大而减小;海水和CMC的掺入将降低土体电阻率,但两者对膨润土颗粒的作用机理有所不同,海水的掺入导致膨润土颗粒发生絮凝和团聚,而CMC的掺入将使泥浆中离子的定向迁移能力增强;接触电阻亦对土体电阻率产生影响,为了获得可靠的土体电阻率测试值,应进行多次不同电极距离的测试。     

泥水盾构中劈裂压力影响因素研究

泥水盾构在软弱含水地层中掘进时,泥水支护压力过大容易导致掌子面发生水力劈裂,从而引起掌子面坍塌。研究掌子面劈裂压力的影响因素对防止水力劈裂的发生有重要意义。由于现场试验实施困难、风险高,故设计制作了一种水力劈裂装置,并采用盲孔试样模拟隧道劈裂的发生。通过正交试验配制不同强度的人造黏土用于研究劈裂压力与强度的关系,并采用不同黏度的泥浆进行盲孔试样劈裂试验,分析泥浆黏度对劈裂压力的影响。研究结果表明：在两种加载条件下,劈裂压力随着无侧限抗压强度的增大线性增大。当泥浆黏度小于27s时,劈裂压力随泥浆黏度增大而增大,但随时间增长,增大速度变缓;当泥浆黏度大于27s时,随着黏度的增大,劈裂压力稳定在一定值基本不再增大;盲孔试样破坏后具有明显的劈裂面,且不同泥浆黏度时试样的劈裂面基本一致,均自盲孔底端斜向上延伸。     

近距离叠交盾构隧道的二维和三维有限元分析

对上海青草沙隧道穿越崇明隧道的不同工况进行了计算分析，计算结果表明崇明隧道和青草沙管线隧道近距离交叉施工对青草沙管线隧道的纵向上浮有明显的影响，最后给出了对应的控制措施，对今后同类工程具有一定指导意义。