大直径盾构下穿越导堤数值分析

以上海沿江通道隧道工程为背景,采用有限差分法模拟超大直径盾构隧道开挖对上海吴淞导堤的影响,评价堤身加固在控制导堤变形、沉降差、堤顶地表沉降等方面的效果;分析开挖面土体加固对控制地层损失的有利影响程度、及在泥水盾构隧道中谨慎采用土体加固的原因。结合现场实际施工情况与监测数据,得出穿越过程中盾构主要施工参数确定的原则及控制措施。     

超大直径泥水盾构施工风险防控方法研究

超大直径盾构施工技术以其安全、高效的特点,在长大隧道施工中得到越来越广泛的应用。但在穿越复杂地层掘进施工时,仍面临多项施工风险。针对苏埃通道越海隧道工程的特点和施工难点,总结了超大直径泥水盾构在施工中存在的主要风险,具体表现在始发风险、软硬不均地层刀具配置风险以及开挖面失稳风险等。通过开展岩机作用机理试验、始发相关参数模拟与分析试验、开挖面稳定性数值试验等,提出大直径泥水盾构施工中存在主要风险的解决办法,对提高施工现场的掘进效率和减少施工事故具有重要意义。     

超大直径双线泥水盾构施工的三维数值模拟

以上海长江西路隧道工程为背景,基于适合软土的修正剑桥模型并综合考虑盾构开挖、开挖面泥水压力、盾尾注浆以及盾壳刚度和坡度等因素,建立单台超大直径(=15.43m)泥水盾构往返推进的三维有限元模型。分析不同施工步、不同泥水压力下北线盾构施工对地表沉降以及新建南线隧道的横向位移影响。通过数据分析发现,盾构返回推进时的地表位移规律明显区别于单条隧道施工的情况;盾构的反向推进会造成已建隧道管片的挤压变形以及顺指针的旋转;返回推进时,泥水压力的不同取值对已建隧道的横向位移影响显著。根据数值分析结果提出相应的施工建议:盾构返回施工时适当减小泥水压力;密切监控盾构返回推进时切口断面后1倍刀盘直径范围内已建隧道管片的变形量。     

超大直径盾构推进引起周围土体变形和土水压力变化分析

本文以上海市中环线上中路越江隧道Φ14.87m超大直径隧道工程为背景,阐述了超大直径气压平衡泥水盾构推进施工过程中,不同施工工况条件下周围土体的土压力、水压力和土体位移等参数的变化过程,分析了超大直径泥水盾构在软土地区施工时,盾构施工对周围土体的影响规律,给出了不同断面上土体的沉降历时曲线,为今后同类工程施工提供了有益的借鉴.     

大直径泥水盾构下穿机场的施工控制

 上海仙霞西路隧道穿越虹桥机场绕滑道工程采用直径?11.58 m泥水盾构施工。通过分析盾构穿越的风险,给出相应的控制措施。在盾构正式穿越前,通过现场推进试验研究盾构施工参数的调控规律,指导盾构穿越的施工参数设置,最终沉降达到了机场滑道的控制要求。为解决穿越飞行禁区对地表沉降监测范围和频率的限制,采用非开挖技术设置地层水平测斜监测断面,该方法可以及时、准确地了解盾构推进对上方土体的扰动情况。监测数据分析表明非开挖水平测斜监测方法可以在飞机不停航条件下反映盾构穿越机场的土体变形规律,通过该方法可避免监测对机场运营的干扰,对类似工程有重要借鉴意义。     

类矩形盾构隧道开挖引起邻近地下管线变形研究

盾构隧道开挖环境影响的既有成果针对圆形盾构隧道施工效应做了较多研究,但针对类矩形盾构隧道施工效应的研究还较少。基于类矩形盾构隧道开挖面收敛位移变形模式,首先采用镜像法,提出类矩形盾构隧道施工诱发周围土体自由场位移的分析方法;其次,基于Winkler地基模型,将土体自由位移场施加于地下管线结构,提出类矩形盾构隧道施工诱发邻近管线变形的简化计算方法。通过工程实例分析,将土体自由场变形与实测数据进行对比验证;同时,采用有限元数值模拟方法,将管线竖向变形计算结果与本文简化方法进行对比分析。此外,针对隧道矩形长边宽度、隧道和管线埋深、管线直径、管线弹性模量、土体压缩模量、土体损失间隙参数等关键参数进行了影响分析。研究结果表明,采用类矩形盾构开挖面整体下沉收敛模式,镜像法解答得到的土体自由场位移与实测值吻合较好;提出的简化方法计算邻近既有管线变形的理论计算值与数值模拟值吻合较好。通过参数分析,可知隧道矩形长边宽度、管线埋深和管线弹性模量为敏感性参数。随着盾构矩形长边宽度的增大,管线变形曲线槽宽度显著增大;随着管线埋深的增加,管线变形显著增大;随着管线弹性模量的增大,管线变形显著减小。     

北京地铁10号线国贸—双井区间土压平衡 盾构施工数值模拟研究

 以北京地铁10号线国贸—双井区间盾构施工为背景,运用FLAC3D软件对盾构过程进行动态模拟,在模拟盾构隧道周围设置应力及位移监测点,计算得出隧道周围土体垂直和水平方向位移及相应的应力变化规律。研究结果表明：盾构推进过程中,盾构开挖面前方土体受到挤压作用,不仅表现在竖向位移,水平位移也有同样现象发生,水平位移绝对值不如竖向位移显著;在盾构开挖面附近边界,土体垂直和水平应力下降明显,释放率在50%左右;盾构推进对周围土体的剧烈扰动主要集中在开挖面处至开挖面后方20 m土体范围内。数值模拟结果跟实测结果吻合较好。     

大型泥水盾构施工土体扰动实测及动态模拟

目前,对大直径泥水盾构隧道施工过程土体扰动的研究还比较少,但这方面的研究对于隧道施工建设又十分重要.为此,以上海西藏南路越江隧道工程为背景,通过现场监测,得到了盾构在推进过程中隧道周围土体分层沉降及水平位移在时间和空间上的扰动规律,并分析了其原因.然后利用通用有限元程序ABAQUS的单元生死技术模拟了盾构机在土体中的推进过程,并对开挖过程进行了动态模拟.最后,将动态模拟的结果与原位实测的结果进行了对比.     

盾构隧道掘进面稳定性砂土模型试验研究

为研究盾构隧道掘进过程中开挖土体的破坏形式,本文通过自行研制的模拟试验装置,在不同工况下,对砂土地层中隧道掘进面稳定性进行了试验研究。并将本试验所得到的掘进面土体破坏形式与ChambonCort’e、Mair等学者的研究成果进行了对比分析。试验结果表明,砂土地层掘进面土体破坏形式与这两种模型是相一致的,主要体现为:(1)在盾构隧道掘进过程中的开挖土体可以近似看成楔形体,破坏区域上方基本表现为筒仓状;(2)在砂土中沿垂直拱部方向从隧道拱顶一直到地表的开挖土体呈狭窄的"烟囱形"。通过试验得到了砂土地层中隧道掘进面土体破坏的具体形式,试验结果对实际工程有一定的借鉴意义。     

砂土盾构隧道掘进开挖面稳定理论与颗粒流模拟研究

盾构法隧道施工过程中,土体密实度对开挖面极限支护力值与稳定性影响是一个非常重要的因素。基于Kirsch室内模型试验,采用颗粒流计算分析了隧道掘进过程中土体密实度对开挖面极限支护力、残余支护力以及开挖面前方土体孔隙比变化的影响,从细观角度解释了砂土中盾构隧道开挖面失稳机理,分析了砂土中盾构隧道掘进时土体破坏形态与分布范围;进而提出了计算开挖面极限支护力的改进楔形体分析模型。研究成果可为盾构隧道施工中分析开挖面的稳定提供参考。     

盾构法隧道下部卸载回弹计算深度的确定

通过对盾构施工前后地应力进行研究,推导出盾构施工后地层应力卸载量的计算公式。在此基础上分析盾构隧道施工对下部土体的影响深度,计算了上海3种典型直径的隧道(6.2、11.36、13.95 m)在不同顶覆土时,盾构施工对下部土体的影响深度,找到了顶覆土与隧道下部土体影响深度间的关系,最终提出有限元法模拟盾构施工最小计算深度的确定公式。     

外滩隧道中盾构隧道衬砌接缝密封垫防水试验

阐述了外滩隧道工程中超大直径盾构隧道段所展开的弹性橡胶密封垫、挡水条材质老化后的水密性试验内容、过程,并分析评价了试验的结果。它对施工有相当大的指导作用。目前盾构隧道段已施工完毕,整体防水效果良好,达到设计目标。     

超大直径土压平衡盾构施工中的立体出土系统

通过外滩通道工程准14.27 m超大直径土压平衡盾构渣土运输特点和难点的分析,介绍了由水平运输和垂直运输两大部分组成的立体出土运输系统。水平运输为同步延伸带式运输机(皮带机),当盾构推进时,机座同步延伸,每延伸2 m胶带悬空段加装快速装拆支架和托辊,该结构满足了皮带机对隧道走向竖曲线与平曲线的适应性。垂直运输采用行车抓斗,通过开孔抓取集土坑处泥土。整个系统平均月推进超过240 m,而且安全、可靠性好。     

土压平衡盾构施工中同步延伸皮带机的关键技术

介绍了外滩通道施工中准14.27 m超大直径土压平衡盾构机的水平运输系统。重点分析了同步延伸连续渣土运输系统的机头传动装置、储带装置、无螺栓连接的快速装拆支架、机尾装置和电控系统等5个关键部件。阐述了跟随盾构推进的同步延伸技术、多次垂直和水平方向弯曲技术、高效储带技术、黏性物料卸料和清扫技术等4个关键技术。经实际应用,各设备运行正常,达到了设计和使用要求。     

超大直径盾构穿越外白渡桥施工时的保护技术

上海外白渡桥是上海外滩通道工程重要保护节点之一。通过多种保护方案的比选,确定了移桥重建的保护方案。经外白渡桥桩基础的三维数值模拟显示,盾构穿越重建之后的外白渡桥使得外白渡桥桥墩没有发生沉降,而是发生了5 mm左右的隆起。在实际施工中,通过控制推进参数和同步注浆、加注发泡剂等措施,最终外白渡桥隆起未超过4 mm,保护效果明显。     

多条隧道控制中心的集约化建设

列举了上海市6条已建成的越江隧道管理中心用地及运营养护配置情况,通过分析人民路、新建路隧道工可方案,提出将人民路、新建路、延安东路、东西通道和银城东路下立交的管理用房实施"五房合一"的集约化建设方案。介绍了集约化建设中对监控技术、应急援救和养护管理等关键要素的解决方法,对照已建隧道的实际指标和规划指标,对用地、人员配置、建设成本等指标进行了分析,"五房合一"的集约化建设方案的节约效果明显。     

西藏南路越江隧道旁通道的设计与施工

上海地区的隧道所处地层一般为饱和含水软土地层,稳定性差,在刚建2条盾构隧道间再修建旁通道,工程实施具有一定风险与难度。通常采用冻结法加固周围地层,形成冻土帷幕,再在冻土中采用矿山法施工。根据西藏南路越江隧道旁通道的设计与施工情况,介绍了旁通道结构形式的设计方案、开挖和顺筑施工方法、钢管片设计、结构防水等方面具体实施措施。     

LED调光控制在人民路隧道照明中的应用

传统隧道照明控制采用"开、关灯控制"模式,上海人民路隧道采用新型光源LED,控制方式也采用了智能化程度较高的调光控制。介绍了人民路隧道照明选用LED调光控制的原因、调光控制系统架构、LED灯具调光原理以及应用的关键技术及指标等,同时对隧道LED调光运营模式提出了建议,分析了节能效果。LED是今后照明的发展方向,LED调光控制是其重要组成部分。     

西藏南路越江隧道工程监理工作及质量监控

西藏南路越江隧道是上海世博会专用隧道。该工程施工具有工程规模大、沿线存在多种不良地质状况、盾构进出峒施工技术复杂、隧道与轨交相交距离小(仅2.68 m)等主要难点。监理部按照监理合同和建设单位要求,从监理规划编制、报表、现场工程例会、安全和专项检查等方面介绍了监理情况。最后介绍了大型泥水盾构近距离穿越已建地铁隧道,设备、材料进场及检测,主要部位、关键工序验收情况,以及施工中质量问题的整改情况。     

狮子洋大直径泥水盾构穿越江底裂隙带掘进技术

结合狮子洋大直径泥水盾构穿越江底破碎带施工,介绍了泥水盾构在长距离江底掘进过程中存在的主要施工风险及采取的施工对策,说明采取超前地质预测预报技术、掘进参数控制技术、带压进仓换刀技术及相邻隧道侧向交替超前预加固技术可以保证盾构顺利穿越江底裂隙发育带。泥水