富水复合地层中土压平衡盾构掘进参数控制

土压平衡盾构在富水复合地层中掘进,尤其在上部富水砂砾地层、下部泥岩的地层中掘进,盾构掘进参数控制难度较大,既有发生螺旋机喷涌的风险,又有刀盘、土仓结泥饼的风险。根据盾构埋深与水文地质情况,及时调整土仓压力,利用优质泡沫与高分子聚合物优化组合有效规避螺旋机喷涌风险;增加刀盘、土仓冲洗装置,掘进中同步冲洗刀盘、土仓,达到泥饼防控的目的。实践证明,通过合理的参数控制并辅助必要的设备优化措施,可以有效控制土压平衡盾构在富水复合地层掘进中因螺旋机喷涌、刀盘(土仓)结泥饼引起的地面沉降超限(坍塌)风险,保证盾构施工安全。     

富水圆砾地层土压平衡盾构掘进参数优化研究

如今盾构法施工在地铁建设中已得到广泛应用,砂卵石、软土等地层的盾构施工技术日趋成熟,而富水圆砾地层的盾构施工技术研究较匮乏。本文依托南宁轨道交通2号线三十三中~苏卢站盾构掘进区间,对富水圆砾地层段和圆砾泥岩复合地层段土压平衡盾构掘进参数进行对比分析,并对圆砾地层土仓压力取值范围的计算方法进行讨论。研究结果表明,圆砾地层掘进参数波动幅度较小,其中,盾构推力、刀盘扭矩、注浆压力三者存在相似的变化趋势,土仓压力则有所增长。复合地层中掘进参数中盾构推力、刀盘扭矩、注浆压力波动幅度更明显,但土仓压力基本保持稳定。采用Terzaghi松动土压力或静止土压力计算值作为圆砾地层土仓压力取值上限更为合理。三苏区间采用的掘进参数对地表沉降基本控制在5mm以内,对圆砾地层盾构施工具有借鉴意义。     

盾构掘削土体颗粒运动规律及传力特性DEM研究

土压平衡盾构掘进时土舱压力的设定往往缺乏足够的理论支撑,其内部掘削土体颗粒的运动规律也无法直观展现。基于离散单元法(DEM)对土舱内砂卵石颗粒集合进行三维精细化仿真,通过支持向量机反演标定细观接触参数,获得了土舱内部颗粒流速度场分布情况和运移沉积规律,纵向上从土舱前端到隔板流动效果越来越差,横断面上靠近辐条外边缘及支撑柱附近区域的流动性较好,结合局部滞流特征提出了土舱内部结构优化措施。进一步阐述土颗粒内部接触力链变化更迭特征,分析了土舱隔板压力分布情况,其总体上呈现隔板压力左右对称,从上而下逐渐增大的特征。同时揭示了在砂卵石地层中开口率为66%的辐条式刀盘盾构机土舱隔板压力与刀盘前支护压力的映射关系,DEM计算所得压力传递系数为0.771 1,土舱隔板压力的合理设定值为47.08 kPa～70.69 kPa,研究成果可为砂卵石地层盾构土舱压力的设定提供理论基础。     

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。     

地铁EPB盾构不同地层土仓压力设置问题研究

根据南京地铁一号线玄武门站～南京站站区间隧道EPB盾构掘进参数以及地表累计沉降等反馈信息,重点对盾构穿越不同地质条件时如何合理设置土仓压力进行了研究。利用ANSYS建立了三维有限元模型,对盾构掘进过程进行了模拟,对土仓压力高低与地表隆沉之间的关系作了定性分析,依据土仓压力偏高或偏低对工程的实际影响和危害,提出了在富水软土地层土仓压力设置的原则;对EPB盾构在不同地层条件下的土仓压力和地表监测资料作了分析,得到了在南京粘性土和砂性土中土仓压力设置的经验公式和相应参数的取值,其结果可供今后类似工程参考。     

浅析盾构施工如何有效控制建筑物沉降

针对泥水平衡盾构在填海区砂性富水地层中掘进,如何通过对土压的设置、注浆压力控制、掘进速度、出渣量的控制,来有效减少建筑物的沉降,确保建筑物的安全,将盾构施工对周围环境的影响控制在最小的范围。     

富水粉砂层盾构越江施工参数优化研究

以南通地铁西集区间盾构下穿九圩港河项目为依托，对土压平衡盾构穿越(3) 2富水粉砂层时的施工参数进行优化研究。通过对试验段的土舱压力、总推力、掘进速度、同步注浆量等掘进参数的优化调整，完成了左、右线的穿越，获得了全过程掘进参数，根据穿越施工效果，提出了下穿九圩港河富水粉砂层盾构隧道施工参数的优化值，可以为类似地层地铁越江隧道施工提供借鉴。     

富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验与应用

依托南昌市轨道交通4号线一期工程,针对土压平衡盾构穿越富水砂层时遇到排渣不畅、喷涌等工程技术难题,展开渣土改良试验研究。介绍了砂性地层中常用的三种改良剂泡沫剂、膨润土和高分子聚合物,并针对此工程中的富水砂性地层,选取泡沫剂+聚合物的复合改良方式。开展改良后渣土的坍落度和渗透性试验,测试其流动性和渗透性,通过试验可以得到最优改良方案。对改良后盾构机掘进参数进行监测,如掘进推力、刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速,数据表明该富水砂层盾构掘进采用"泡沫剂+聚合物"的渣土改良手段效果很好,降低了该地层的渗透性及内摩擦角,提高了粘聚力,解决了盾构在富水砂性地层开挖的技术难题,达到了土压平衡盾构掘进的要求,保证了盾构施工的高效、安全掘进。     

砂卵石地层土压盾构开挖面动态平衡机理研究

砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,土体内摩擦角大、塑流性差、含水量高且渗透系数大,土压盾构在此地层条件下掘进所受到的不利影响主要有:刀盘及螺旋输送机磨损严重、排土困难及开挖面土压平衡不易保持.以成都市地铁一号线为背景,采用真三轴实验手段,探究了加泥式土压盾构及欠压掘进模式的开挖面动态平衡机理.结果表明:(1)采用加泥式土压盾构施工,提高了砂卵石地层土体塑流性及保水性,可加快螺旋出土器排土,减少刀盘扭矩、千斤项推力及刀头磨损,此外,由于产生泥膜效果,保持并在一定程度上提高了土体强度,有效控制了变形的发展;(2)土压盾构掘进中的欠土压模式,可缓解土舱压力过大,使滚刀处于相对独立的状态,有利于提高刀盘的工作效能,此外,该模式在一定应力水平下对土体强度的影响较小,但是要注意控制侧向变形的发展,盾构掘进中应利用盾构本体正面挡板来保持地层的稳定.     

富水砂卵石地层土压平衡盾构水土压力计算分析

根据成都地区的地质条件和盾构施工特点,阐述了富水砂卵石地层盾构掘进的水土压力计算方法,并探讨了盾构掘进施工中水土压力的控制措施,有效降低了盾构施工风险。     

排水粉喷桩复合地基固结计算方法的探讨

针对排水粉喷桩复合地基这种新型工法,建立了相应的简化固结分析模型;同时为考虑下卧层与加固区的孔压连续问题,将加固区模型一维等效,采用双层地基模型进行编程计算。两种模型得到的超静孔压消散规律,固结度增长规律以及沉降历时曲线均与现场实际情况相一致,验证了本文提出的加固区模型的适用性以及双层地基方法在排水粉喷桩复合地基固结计算中的可行性。     

立体排水网络在大型富水覆盖层滑坡治理中的应用

四道沟~邓家屋场滑坡是三峡库区规模最大的滑坡之一,其中四道沟附近滑体为松散堆积的碎石土覆盖层,最大厚度近40 m,地下水异常丰富。研究表明,滑坡稳定性对地下水位变化敏感,降低地下水位对提高滑坡稳定性最有效、最经济。在排水洞施工困难、排水效果无法保证的情况下,提出了洞、孔、井相结合的立体排水思想并付诸实施。实践证明,立体排水效果好、施工难度小,为仅仅通过地下排水措施来治理地下水丰富的大型覆盖层滑坡提供了可供借鉴的实践经验。     

隧道施工地表沉降控制的离心模型试验

通过对深圳地铁暗挖施工的离心模型试验研究,得到了随时间变化的地表沉降槽变化规律曲线。表明在富水地层控制降水隧道开挖施工中,由于水平旋喷桩具有较好的地层加固和止水作用,可以有效地控制地表沉降。     

道路软基处理技术分析与讨论

软土地基具有天然含水量大、空隙比大、压缩性高、抗剪强度低等特点。本文根据具体的工程实例做出定性定量分析,同时提出合理的处理措施,以使地基固结,提高地基承载力,从而满足道路施工质量要求。     

双层地基超载预压固结理论及应用

针对未打穿竖井地基传统固结计算方法的不足 ,将深厚软土未打穿竖井地基合理转化为双层地基 ;分析了双层地基超载预压的固结、沉降机理 ,给出了多级等速加、卸载条件下双层地基一维固结孔压解析解。考虑时间因素的影响 ,提出了反映土结构性的固结沉降计算方法。最后 ,结合工程实例计算 ,发现采用超载预压法处理深厚软土地基 ,对于控制工后沉降是不利的 ;工后沉降主要是下卧层的压缩变形造成的 ,约占工后总沉降的 74%左右。     

Evaluation of ground convergence and squeezing potential in the TBM driven Ghomroud tunnel project

One of the new components of water conveyance system in central Iran is the Ghomroud water conveyance tunnel that is being excavated by a double shield TBM. The 36 km long tunnel mainly passes through the metamorphic weak rocks of Jurassic age. Key geotechnical design issues for the tunnel, which has up to 650 m of overburden, include the potential for high ground pressure due to high in situ stress. In order to prevent the shield jamming in these weak rocks, it was necessary to evaluate the amount of ground pressure on the outer surface of TBM shield in the vicinity of the tunnel face. The stress and strain condition in the vicinity of the tunnel face has a 3D nature and it is not realistic to assume a two-dimensional stress state at the tunnel face area. In the convergence-confinement method, it is possible to simulate the tunnel face effect with an internal fictitious pressure that is imposed on the tunnel perimeter. In this study, based on the convergence-confinement method, a new method was introduced to calculate the tunnel face effect on ground pressure distribution around the tunnel face region. Then by using this method, critical areas with potential for shield jamming was predicted along the Ghomroud water conveyance tunnel. The obtained results by this method are in good agreement with the current TBM jamming situations along the Ghomroud tunnel.     

锦屏二级水电站深埋引水隧洞衬砌及围岩结构分析

 锦屏二级水电站(一期) 引水隧洞地处高山峡谷地区, 埋深大、地应力高, 受大气降水入渗影响地下水极为活跃。对隧洞在不同渗控方案所形成的外部水环境条件下围岩及衬砌的工作性态进行了系统的比较研究和评价, 得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。     

劈裂真空法加固软土地基试验研究

在分析常规真空预压法加固软土地基局限性的基础上，提出了劈裂真空法加固深厚软土地基新技术。介绍了劈裂真空法的基本原理和施工工艺。依托江苏省江海高速公路软基处理项目进行了劈裂真空法与常规真空法加固软土地基的对比试验段工程，对软基加固过程中的真空度、孔隙水压力、地表沉降、深层水平位移和地下水位等进行监测，并通过加固前后现场 CPTU 原位测试、取样和室内土工试验等方法对加固效果对比分析。试验结果表明：劈裂真空法可以提高真空荷载向深层土体的传递效率，提高深部软土的加固效果，进而提高真空预压法的有效处理深度；同时劈裂真空法还可以加速地基固结，缩短地基处理工期，有利于工后沉降的控制。试验工程表明，劈裂真空法是加固深厚软土地基的有效方法，具有很好的工程应用前景。     

深浅孔互补注浆法联络通道施工技术研究

以北京地铁6号线某区间防灾联络通道施工为背景,在富水砂卵石地层条件下,采用了"盾构管片临时支撑,通道深浅孔互补注浆"的综合施工技术,并对地面及联络通道区间进行了监测,证明了深浅孔注浆法可以有效防治地表不均匀沉降和水渗透。     

Der wassergefüllte Zielschacht – Ein Verfahren zur Beendigung von Schildvortrieben

The ground water balanced reception shaft. A method of shield break out. In the last years shield tunneling activities with closed face below the ground water level have rapidly increased. This is also true for shield diameters about 10 m. The shield break out below the ground water level into shafts requires special concepts and measures to avoid leakage paths. One possible and beneficial concept is the ground water balance method with flooded reception shaft to avoid a hydraulic gradient. Because of the flooding no leakage paths are possible which can cause water inflow and soil erosion.