盾构法隧道施工技术简介

盾构施工方法是一种适宜于城市的隧道施工方法，近年来取得了长足的发展，为了满足特定的施工需要，国外还发展了多种新型盾构技术。回顾盾构技术发展的历史，介绍近年来国内外新型的盾构法隧道施工技术。     

穿黄隧道盾构法施工关键技术

南水北调中线工程穿黄输水隧道具有断面大、地层条件差、一次推进距离长等特点。经多方案比选论证，推荐采用盾构法施工。盾构机为泥水加压式；始发和终到工作进彩和地连墙结合逆作法浇筑内衬混凝土支护；开挖面稳定措施采用自动控制系统动态调整泥浆性能和输送各项指标，并加强施工监测；壁后注浆采用双液同步注浆技术；进出洞段和加固采用高喷和化学注浆技术。     

在砂层中采用盾构法修建长隧道的施工技术

穿黄河隧洞工程是南水北调中线的控制性工程，采用盾构机在饱和含水砂层中进行较长距离推进，应解决盾构机的设计制造，开挖面稳定，刀具耐磨性与更换，始发与到达洞段的布置与推进及其它一些技术问题，本文主要根据在日本进行盾构技术考察的情况，介绍了日本在饱和含水砂层中进行我机较长距离掘进的施工技术。     

盾构法隧道开挖对摩擦桩的影响

通过数值仿真试验,分析了在均匀粘土地层条件下盾构法隧道施工引起摩擦单桩在不同桩洞距、注浆压力、桩土模量比等影响因素下侧摩阻力、变形、内力的变化规律,最后对摩擦双桩进行了分析,试验结果表明,开挖后桩身发生倾斜变形及明显的内力变化。对双桩的分析发现,存在一种正面的群桩效应,即开挖引起双桩的桩身内力比对应位置的单桩小,尤其体现在后桩上。     

泥浆护壁开挖稳定性的影响因素及失稳机理综述

为提高泥浆护壁条件下开挖稳定性的认识,在收集和整理现有研究成果的基础上,分析了泥浆护壁开挖稳定性的影响因素,包括泥浆性质、地基土质条件、开挖槽段的形状以及施工机械和工艺等。同时,根据现场试验和理论研究成果,从土拱效应、时间效应、整体稳定性和局部稳定性等方面分析了泥浆护壁开挖的失稳机理。结果表明,浅层槽壁失稳是泥浆护壁开挖的主要失稳型式,开挖槽段的长度和泥浆液面与地下水位面的高差是控制泥浆护壁开挖稳定性的关键参数。     

黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

盾构法隧道施工同步注浆材料研究

 为满足隧道盾构施工工法要求，研制了水泥、粉煤灰、膨润土、水玻璃系双液塑性同步注浆材料。探讨了材料组分对注浆材料流动性、凝胶特性、稳定性、强度等的影响，解决了大水灰比水硬性浆液的长期稳定性问题，较好地统一了材料的长期稳定性、早期强度等因素与施工性能的矛盾，浆材具有良好的综合性能，能满足同步注浆施工自动化技术要求。     

开挖方式对山岭隧道稳定性影响研究

以某小净距山岭隧道建设为例,采用有限元数值模拟手段分别建立了三台阶七步法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法三种施工方法的数值模型,并从位移、应力和塑性区方面进行了分析介绍,得到以下结论:采用三台阶七步法时拱底隆起量和拱顶沉降量最大,其次是单侧壁导坑法,最小的是双侧壁导坑法;采用双侧壁导坑法时拱顶位置处主应力最大,其次是单侧壁导坑法,最小的是三台阶七步法;采用三台阶七步法时隧道开挖以后围岩应力释放较大,围岩变得较为松散,且拱底围岩易出现应力集中,容易发生岩爆等危险;采用双侧壁导坑法施工时围岩塑性区最小,其次是单侧壁导坑法,最大的是采用三台阶七步法。最后,通过对比可知该工况下采用双侧壁导坑法时隧道的稳定性效果最好,采用三台阶七步法时效果最差。     

盾构法隧道工程预制管片的生产质量控制案例研究

随着盾构法的普遍运用,盾构管片的需求在增加。此文通过对杭州地铁3号线一期土建隧道管片的分析,针对混凝土管片生产和施工过程中易出现的质量问题,从生产原料、制作工艺、运输存放、拼装试验、维修检测等方面研究混凝土管片的质量控制方法,并提出预制管片的质量控制及施工管理措施。     

超大直径泥水盾构隧道施工地面沉降实测分析

随着城市地下交通工程的迅速发展,盾构隧道在软弱土层及繁华市区地下交通建设中得到越来越广泛的应用。然而,盾构隧道施工的进步与发展并未能从根本上避免施工过程中的地表变形。本文将以上海实际工程实例为背景,利用现场监测数据,对超大直径泥水盾构隧道在不同施工阶段所引起的地表沉降大小、变形规律等问题进行分析探讨,最后将实测数据与经验公式计算结果进行对比与分析。     

地铁盾构隧道管片破损修复技术研究

某地铁区间隧道挖掘贯通后,受后续施工的影响,产生了较大变形与位移,并导致管片错台、破损与局部开裂。为避免隧道的进一步损坏以及确保盾构隧道的运营安全,需对隧道管片进行修复处理。在分析该区域地质条件的基础上,经多方案比较,决定采用钢板内衬加固的方式对破损管片进行修复。对钢板内衬加固所涉及的净空复核、管片受力复核、裂缝处理及环片加固等技术问题展开了详细论述。工程实践表明,钢板内衬加固的方式效果良好,可供类似工程修复问题借鉴。     

基于LIB-SVM的盾构隧道地表沉降预测方法研究

在大数据开源的背景下,为了分析及预测隧道施工盾构掘进引起地表沉降,同时容纳较多影响地表沉降的因素,提高沉降预测的准确性,本文在总结归纳支持向量机的建模原理的基础上,将支持向量机(support vector machine,SVM)方法应用到地表沉降预测中。结合虹梅南路隧道西线工程,选取土体参数、盾构参数和隧道埋深等8个影响因素作为输入特征,地表最终沉降量作为输出目标值,通过交叉验证选取LIB-SVM的最优参数组合并建立预测模型,对盾构施工引起的地表沉降进行了预测,并与实测数据进行了对比。结果表明:预测结果与工程实际情况较吻合,误差基本在5%以内,证明了该方法在盾构施工引起地表沉降的实际预测中具有可行性,为隧道工程的研究提供了一条新途径。     

影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素

  通过南水北调穿黄盾构隧道仿真模型试验,对影响接头刚度的主要因素即连接螺栓的布置 、 螺栓垫圈的厚度、管片与管片之间垫层材料的性能和厚度、连接螺栓的预紧力的大小及管片 接头不同的受力状态进行了系统的分析,为盾构隧道管片设计提供了参考。     

盾构压力隧洞双层衬砌的力学模型研究

本文以我国规划设计中的南水北调中线穿黄隧洞为工程背景，对双层衬砌的结构计算方法进行研究。文中根据管片施工后外部水土压力达到稳定时间长短的不同，提出了衬砌受力的两种叠加模型；根据内外衬砌接合面结构形式的不同，建立了三种双层衬砌相互作用模型；根据上述模型编制了有限元计算程序，对穿黄隧洞双层衬砌的结构内力进行了计算，并对不同模型计算结果的差别进行了对比。计算结果表明：对于盾构开挖的双层衬砌水工压力隧洞，通常使用的由外管片单独承担全部外水土压力的假定是一种偏于危险的设计方法，设计中应增强内外衬砌接合面的结构联结，以便形成有效的受力整体。     

考虑接头影响的盾构法隧道衬砌管环力学模型

回顾并总结了国内外学者对侧向地层抗力分布的研究.考虑接头和侧向地层抗力分布变化对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,建立了改进的弹性铰管环结构力学模型,同时应用结构力学力法原理,推导出土压力、静水压力、竖向地基抗力、侧向地层抗力变化分布、管环自重5种荷载共同作用下管环内力的解析解.通过工程实例分析表明,采用推导的计算模型得到的计算结果与惯用法和数值方法计算的结果吻合较好,改进的力学模型是合理的.     

超大直径盾构施工地表沉降分析

结合工程实例对超大直径泥水平衡盾构地铁隧道施工引起地表沉降的实测数据进行了分析。得出了隧道中心线上方地表在盾构推进过程中变形的一般规律及地层损失引起的地表横断面沉降的形态。用Peck公式对横向沉降槽实测数据进行拟合,得出了地表沉降槽宽度系数及地层损失率等特征参数的一般范围。对盾构推进过程中的停机情况对地表沉降的影响进行了分析,并提出了一些建议。分析成果对于城市超大直径泥水盾构工程有较好的参考价值。     

盾构法隧道管片拼装施工技术

盾构法隧道使用管片衬砌作为其永久支护结构,因此,通用楔型管片在此作为一种较先进的衬砌形式,其拼装质量直接影响到隧道的质量及使用功能。文章从盾构工法特性、衬背注浆、盾构姿态等影响因素着手,以武汉地铁二号线为例,分析了在大直径隧道中的管片错缝拼装技术,以及盾构掘进过程中管片拼装的施工工法以及管片拼装质量控制的方法。     

基于随机介质理论分析盾构隧道开挖引起的地表沉降

有效预测并合理控制隧道开挖引起的土体变形和沉降、减小对周围土体及建筑物的影响对实际生产具有重要的现实意义。应用随机介质理论简化公式,基于上海虹梅南路隧道西线地表沉降监测数据,通过反分析计算的方法得到隧道开挖导致的断面收敛面积ΔA及主要影响角tanβ,并对这两个主要参数与隧道埋深或相对埋深之间的关系进行了研究。结果表明:计算值和实测值较吻合,对于浅埋隧道,ΔA的取值较大且较离散;随着隧道埋深的增加,当隧道埋深大于20m时,ΔA的取值较稳定,且大部分处于0.2~0.4m^2之间。tanβ随着埋深或相对埋深的增加,整体呈现出增加的趋势,tanβ与埋深大致满足tanβ=0.035z-0.098的关系。