中铁十一局集团:开创国内盾构在富水砂卵石地层成功下穿既有线先河

正成都的富水砂卵石地层是多年来盾构施工领域困扰国内外专家的一道难题。11月18日,由中铁十一局集团施工的成都地铁6号线,在前锋路至梁家巷区间盾构施工中成功下穿正在运营中的地铁3号线,这不仅是成都地铁施工中首次盾构下穿运营中的地铁线,同时还开创了国内盾构在富水砂卵石地层成功下穿既有线的先河,     

成都地铁富水砂卵石地层盾构适应性分析

以成都地铁1号线试验段盾构工程为依托,探讨了针对成都地铁富水砂卵石地层,两种不同类型盾构的适应性,得出了在富水砂卵石地层中更适宜采用土压平衡盾构施工的结论,可供类似工程参考。     

砂卵石地层盾构施工引起地层变形机理及影响范围

依托于成都地铁3号线一期工程和7号线工程,工程以富水砂卵石地层为主,通过对砂卵石地层盾构施工引起地层变形机理和砂卵石地层盾构施工对地表沉降影响范围等进行归纳总结和分析,得出了相关结论及建议,为类似地层盾构的施工提供参考和借鉴。     

盾构砂卵石地层下穿河流的施工技术措施

盾构施工法是一种对地层具有广泛适应性,且施工安全性较高的一种施工方法。论文以成都地铁4号线的二期工程为例,通过分析该工程在下穿江安河的施工过程中面临的问题及其解决措施,对盾构砂卵石地层的施工技术进行了研究,以期进一步提高盾构施工法的应用水平,进而推动砂卵石地层隧道施工技术水平的提升。     

卵石地层盾构施工地层分层沉降特点及减沉技术

盾构隧道近二十年来在国内地铁建设过程中得到了大量应用,但其施工"后遗症"时有发生。这些后遗症在不同地层中表现出不同特点,对于砂卵石地层盾构施工的最明显沉降特征是在施工完成一月到数月后地表发生突发性沉降坍塌。基于此种情况,国内许多学者针对砂卵石滞后沉降机理开展了大量研究,但大多数认为其具有随机性。文章结合已有的研究成果,针对成都地铁6号线某区间进行实测研究,对砂卵石地层盾构施工地层分层沉降时空分布规律进行了总结。根据此规律提出了地表注浆充填减沉技术,认为该方法预防砂卵石地层滞后沉降有较好效果。此项研究可为该类型地层盾构施工地表沉降控制提供一定借鉴作用。     

城市富水砂卵石地层地铁盾构掘进面的稳定性控制技术

以成都地铁6号线富水砂卵石地层盾构工程为背景,开展了富水砂卵石地层分析、盾构选型及控制参数分析、现场盾构掘进,进一步提出和总结了成都地铁富水砂卵石地层盾构施工关键技术及具体措施。包括树立"排出为主,破碎为辅"的地层处治理念,调整刀盘和螺旋出土和螺旋出土器的结构形式、刀盘开口率、刀盘布置形式,改进同步注浆和二次注浆浆液配合比,优化渣土改良系统,提升沿线注浆工艺等。     

成都地铁砂卵石地层盾构带压进舱技术

根据成都地铁1号线盾构施工实践经验,总结了含水砂卵石地层带压进舱的技术要点.     

富水砂卵石地层盾构施工引起空洞的机理及对策研究

在富水砂卵石地层中进行盾构掘进施工,由于砂卵石地层具备一定的特异性,地层空洞问题几乎是防范不了的,并且逐渐会发展到地表,进而使地表发生沉降,甚至会产生地表塌陷的问题。文章以成都地铁10号线为例,分析了富水砂卵石的现状,并且探讨了盾构掘进地层出现空洞现象的根本原因,研究了地层空洞扩散时空洞结构受力机制,提出了盾构掘进空洞问题产生后的应对建议,以提高富水砂卵石盾构施工的质量与水平。     

富水砂卵石地层空心桩盾构常压换刀技术

介绍了富水砂卵石地层利用空心桩进行盾构常压换刀的技术原理、施工工艺、施工要点、质量控制措施以及监测情况,并在成都地铁17号线明光站—九江北站盾构区间隧道进行了实际应用,结果证明了该施工技术的有效性与可行性,该技术适用于典型富水砂卵石地层,具有较高的推广应用价值。     

近距离交叉盾构隧道力学行为研究

以成都地铁2号线二期工程近距离交叉盾构隧道为研究对象,采用有限差分方法对砂卵石地层中近距离交叉盾构隧道的结构内力、地层变形、盾构隧道施工过程中对周边环境的影响等进行了数值模拟分析,得出了砂卵石地层近距离交叉盾构隧道施工过程中结构内力分布规律、地层变形特征、对周边既有建构筑物的影响等重要成果,并将数值分析成果与现场监控数据进行对比研究,得出近距离交叉盾构隧道施工力学行为结论,结论直接指导成都地铁2号线二期工程近距离交叉盾构隧道设计及施工,同时也为类似工程提供借鉴.     

富水砂卵石层土压平衡盾构下穿污水干管技术

根据成都地铁1号线倪家桥站一省体育馆站盾构工程实例,对富水砂卵石地层条件下土压平衡盾构近距离下穿污水干管施工技术进行了总结,为今后类似盾构工程施工提供了一定指导和经验。     

富水砂卵石地层地铁盾构施工若干问题及对策

成都地铁工程大规模穿越市域富水砂卵石地层,该地层具有地下水位高、卵漂石含量高和卵石强度高等“三高”特点。一号线前期大量出现刀盘刀具磨耗严重、换刀频繁、带压换刀失效、刀盘结泥饼等现象,严重制约了盾构的掘进效率。在回顾成都地铁一号线一期工程前期盾构选型和施工的若干问题的基础上,提出并总结了富水砂卵石地层盾构选型和配置的一些具体对策,包括:树立“排出为主,破碎为辅”的地层处治理念,调整刀盘和螺旋出土器的结构型式、刀盘开口率、刀具布置型式,改进同步注浆浆液配比,优化泡沫系统和搅拌系统,改进碴土改良系统等。成都地铁一号线一期工程中后期以及二号线一期工程的施工实践表明:以上调整是有效的,盾构换刀距离和盾构施工平均月进度都获得了显著提高。     

砂卵石地层盾构施工引发的滞后地面塌陷机理

针对砂卵石地层盾构施工地面突发塌陷频发的情况,结合成都地铁1、2号线地面塌陷实例,研究了盾构施工引发的滞后地面塌陷机理;分析了砂卵石地层地质条件,利用大型三轴剪切试验获得其力学特性;选用颗粒离散元法进行数值计算,通过三轴数值试验标定了土体的细观参数;通过数值计算模拟了开挖面失稳和空洞向地表移动.研究结果表明,当开挖面支护压力较小时,位移大于0.1m的颗粒接触力极低,该区域的土体孔隙率变大、力学性质也降低,该区域是开挖面失稳区,掘进过后将在盾构上方形成空洞;砂卵石层开挖面上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞,也不会立刻引起地面塌陷,这是地面滞后塌陷的重要原因.     

砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析

分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件,通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点,选用颗粒离散元法作为数值计算工具,通过对大型三轴试验的数值模拟,对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明：1)开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符;2)当支护压力较小时,开挖面前方土体颗粒接触力很低,颗粒流动趋势明显,因此容易引起超挖,从而导致盾构施工后形成地层中的空洞;3)开挖面前的上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷,这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。     

砂卵石地层盾构施工滞后沉降形成的细观研究

成都地铁区间盾构隧道所处地层主要为典型富水砂卵石地层,盾构施工引起的地层损失在地下水、地面荷载等影响下很容易形成滞后沉降,导致地表发生塌陷。针对成都地铁1号线一期工程建设经验,总结了砂卵石地层滞后沉降形成的原因,同时,采用颗粒分析软件PFC^2D,从细观层面对砂卵石地层中滞后沉降的发展形成过程进行模拟,分析隧道埋深、地层空洞位置等因素对滞后沉降的影响。研究表明,砂卵石地层的特殊工程地质性质是滞后沉降形成的根本原因,盾构施工工艺是关键影响因素。细观研究表明,地层损失导致在隧道两侧上方约45°方向出现两条破碎带,形成三角形的松散区域,洞周地层应力发生显著变化。隧道埋深直接影响滞后沉降是否发生,地层空洞方位对滞后沉降的发生区域有重要影响。     

GFRP筋在盾构端头井围护桩中应用的效益分析

以成都地铁一号线盾构隧道的实际案例为背景,介绍了纤维筋桩的施工过程,阐述了盾构进出洞过程与钢筋桩身的区别,并总结了纤维筋桩在经济效益和社会效益方面的优势,为推广应用奠定了基础。     

大粒径卵漂石地层盾构破岩机理及工程应用

盾构法在地下工程中应用广泛,但其技术系统具有极强的地层适应性差异,需要针对特殊地层进行专门设计。大粒径卵漂石地层是盾构法的世界禁区,迄今为止,国内外适用该种地层的技术系统和成功的工程案例较少。根据大粒径卵漂石地层的力学特征及空间分布规律,采用理论分析与现场验证相结合的手段与方法,系统研究重型刀具与大粒径卵漂石的相互作用机理及盾构开挖过程中刀具与地层的能量传递原理,基于能量原理提出重型刀具的劈裂破岩机理。基于应力波传播理论及黎金格新表面理论,提出盾构在富含超大粒径卵漂石地层中的破岩机理--阻尼环境下重型刀具锤击劈裂破岩;相应推导破岩所需的最小扭矩,为盾构机刀盘装备扭矩选取提供依据;在北京地铁九号线06标“军事博物馆站-东钓鱼台站”盾构区间工程中得到验证,并获得成功应用。研究结果对指导盾构选型、盾构隧道施工及反馈设计具有重要理论与实际意义。     

盾构施工不同中线问距对地表沉降的影响

以成都地铁一号线桐梓林站至火车南站区间段为背景，采用FLAC3D数值模拟的手段，对成都市特有地质条件下双线盾构隧道施工不同中线间距引起的地表沉降进行了研究，得出了一些具有指导意义的结论。     

沈阳富水砂卵石地层泥水盾构适应性研究

在砂卵石地层中地铁盾构掘进普遍面临着盾构载荷过大、刀盘刀具磨损严重、开挖面易失稳以及掘进速度缓慢等实际施工问题。为提高盾构在此类地层中的适应性,应选择合适的盾构类型,合理配置盾构设备并使施工参数之间有较好的匹配性,以保障盾构施工顺利高效进行。以沈阳地铁10号线11标砂卵石地层盾构区间为依托,通过对泥水盾构在此类地层掘进的适应性问题进行分析总结,提出了针对性的掘进参数匹配方案、泥浆配比建议以及刀盘刀具配置要求。相关结论可为今后类似地层条件下的泥水盾构施工提供较为全面的参考。     

注浆技术在盾构穿越砂卵石地层施工中的应用

结合车-平地铁区间隧道盾构法施工工程,系统分析了超前、同步、补注浆三种方式改善砂卵石地层的物理力学性质的机理,并介绍了不同注浆方式的注浆方法和参数,实践证明通过各阶段的注浆能够有效地控制盾构法施工引起的地表沉降。