小曲率半径转弯隧道盾构施工扰动实测分析

 受规划及已建结构物的制约,小曲率半径转弯盾构隧道的应用越来越广,小曲率半径转弯隧道盾构施工对紧邻土体扰动有待研究。以广州220 kV犀牛站电缆隧道工程为背景,通过动态监测小曲率半径段转弯盾构施工引起土体分层沉降、水平位移、孔隙水压力的变化,分析小曲率半径转弯隧道盾构掘进对紧邻土体的扰动规律。分析结果表明小曲率半径隧道转弯段盾构掘进过程中,隧道侧边土体沉降及水平位移与直线段隧道有显著不同,且会增加对周边环境的扰动,应引起足够重视。隧道转弯段外侧土体的沉降规律与直线段隧道不同,在盾体挤压作用下竖向离隧道较近的土层不是沉降最大的,甚至可能产生隆起。转弯段土体的深层水平位移由两部分位移的叠加而成：一是盾体通过过程中,由于盾体挤压作用而产生的向外远离隧道的位移;二是由于盾体转弯造成不对称变形,转弯外侧挤压向隧道外位移,转弯内侧卸载向隧道内位移。     

双圆盾构隧道施工土体扰动特性及实测分析

以上海轨道交通6^#线双圆盾构区间隧道工程为背景，通过动态监测双圆盾构施工引起土体分层沉降、水平位移、孔隙水压变化、海鸥块背土挤土现象，总结归纳双圆盾构掘进土体扰动的基本规律，提出了双圆盾构施工土体扰动的区域性、时段性特征。     

超大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究

 依托南京长江超大直径泥水盾构隧道工程,通过在始发试验段埋设地表沉降观测点、测斜管、土压计力及孔隙水压力计,进行相应项目的试验。研究泥水平衡盾构掘进各阶段对土体的扰动机制、扰动规律、影响范围以及影响程度。分析得出应力扰动度与距离之间的相关关系,在此基础上计算出盾构推进对土体的显著应力扰动区域(应力扰动度≥5%)为盾构外侧16 m(约一倍洞径)。建立切口压力、同步注浆压力与地表沉降之间的数学模型,进一步修正Peck公式,使之能更好地预估泥水盾构掘进引起的地表沉降。最后结合盾构掘进参数,探究减小土体扰动的措施。     

盾构隧道施工动态扰动特点及控制分析

按照盾构施工引起的地层扰动机理及变形特点,将盾构施工对周围地层的扰动过程分为5个阶段,即:盾构机到达之前土仓压力影响阶段、盾构机通过阶段、管片衬砌脱出盾构机盾尾阶段、管片壁后浆液硬化阶段以及扰动土层的蠕变固结阶段,对盾构隧道施工各个阶段的地面沉降、土压力及孔隙水压力的变化过程进行监测,并分析其各自的变化特点。针对盾构施工过程的5个阶段的施工扰动特点,探讨各阶段相应的施工扰动控制要点。     

砂土地层盾构隧道施工对地层扰动的室内掘进试验研究

土压平衡式盾构机在穿越流塑性差、渗透系数大的砂土地层时容易对隧道周围土体产生扰动,导致地表沉降不易控制和作用在衬砌结构上的土压力发生改变。针对地铁盾构隧道穿越砂土地层引起的地层扰动,采用一种能完全反映盾构隧道动态施工全过程的分析方法尤为重要。以城市地铁盾构区间隧道施工采用的土压平衡式盾构机为原型,研制 800 mm土压平衡式模型盾构机,该机主要包括推进机构、掘削机构和出土机构,能实现盾构始发、刀盘切削、螺旋出土、管片拼装等主要功能,以此开展砂土地层中盾构施工的室内掘进试验。试验过程中对盾构掘进引起的地层沉降及衬砌结构上的土压力进行量测,分析地层沉降形态和衬砌结构上土压力的分布形态,同时将试验结果同理论计算、数值分析及现场资料进行对比。研究结果表明,土体性状和盾尾注浆对地层沉降具有重要影响,地层损失是地层发生沉降的主要原因。未注浆情况下盾尾脱环引起的地表沉降值占总沉降值的60%以上,且由于未注浆而增大的地表沉降所占比例为20%～30%,沉降时程曲线具有阶段性和时效性。地表沉降槽宽度系数i与现场测试数据具有一致性。衬砌结构上的土压力分布类似于上下端为长半轴、左右端为短半轴的椭圆形,数值上试验实测值较理论计算值要小。     

济南复合地层土压平衡盾构掘进效能实测分析#br#

依托济南轨道交通一号线复合地层土压平衡盾构掘进施工,提出一种在盾构机额定配置条件下的分项功耗和施工参数离散性指标双结合的掘进效能评价方法,并据此分析得到刀盘切削、盾构推进和螺机出土效能的变化特征。结果表明：①土压平衡盾构穿越济南复合地层时,盾构掘进总功耗在400~1250kW变化,其中,刀盘切削和盾构推进是盾构掘进功耗的主要组成部分,占总功耗的66%~84%;②刀盘切削的扭矩和转速具有明显的聚集特征,而盾构推进速度和推力分布形态的聚集特征弱于刀盘参数;③螺机出土的转速和扭矩在不同地层中的差异性不大,螺机参数的聚集特征不明显;④由于盾构掘进的分项功耗与其离散性指标不存在必然的联系,盾构施工中可能存在掘进功耗小但施工控制困难的情况,应在盾构选型及施工过程中予以充分考虑。     

复合地层小半径曲线隧道盾构掘进参数统计分析

盾构机掘进参数在复合地层中的变化较为复杂,不同地质通常有不同的适用掘进参数。在小半径曲线隧道掘进中,管片错台问题尤为严重,而掘进参数对盾构姿态、管片拼装等有较大影响,合理的掘进参数有利于提高掘进效率,控制管片拼装质量,减少管片错台和裂缝,提高隧道运营的整体稳定性。以珠机城际轨道交通横琴隧道土压平衡盾构施工为例,针对区间典型地段的不同地层,分析了盾构掘进过程中的6个重要掘进参数和地层的相关性。     

板岩地层盾构掘进对地层扰动的现场试验研究

长沙地区板岩的特点是遇水易软化、崩解,目前未见对该地层盾构掘进引起地层扰动的相关研究。以长沙地铁2号线西延线一期工程为依托进行了现场试验,监测内容包括:地表沉降、土体水平位移、土压力和孔隙水压力,同时记录掘进参数。通过分析得知:(1)板岩地层盾构总推力、扭矩和土仓压力是同步变化的,埋深不变时土仓压力随着隧道断面内微风化板岩所占比例的增加而增大;(2)地表沉降、土体水平位移、土压力和孔隙水压力随着切口到断面距离的变化规律基本一致;(3)各测点横向地层位移最大值约为轴向的1.1~2.6倍;(4)根据土体应力随切口到断面距离变化规律,将应力扰动分为缓慢减小段、波动段、缓慢变化段和恢复段4个阶段。     

盾构掘进中深层土体变形实测分析与研究

盾构机掘进过程中不但会引起土层的沉降,而且会引起土层沿盾构机前进方向的纵向位移和垂直于隧道掘进方向的横向位移。土层产生的纵向位移和横向位移,与引起的土层沉降一样,同样会对建筑物、地下管线等设施产生不良影响,甚至使之破坏。因此,对深层土体位移的研究,具有重要的工程意义。对深层土体位移进行了监测研究,结果表明:盾构掘进引起的深层土体的位移与盾构掘进姿态、盾构机土仓压力、隧道埋深、土层性质等因素有关。在此基础上,提出了控制土体深层变形的措施。     

土压平衡盾构掘进对上软下硬地层扰动研究

 采用Ф800 mm模型盾构开展室内掘进试验以研究土压盾构掘进对上软下硬地层的扰动特征,试验充分考虑土压盾构动态施工全过程的影响。建立与室内掘进试验对应的离散元模型定量分析软土超挖现象并挖掘其他地层扰动信息。研究结果表明：土压盾构在硬岩地层中掘进时地表沉降曲面呈现向软土侧展开的“扇面”状;进入上软下硬地层后地表沉降值与范围均急剧增加,沉降曲面呈现自上而下逐渐收缩的“漏斗”状,硬岩侧收缩速度快于软土侧;上软下硬地层地表位移小于均质软土地层,而地中沉降显著大于后者;上软下硬地层地中沉降槽宽度参数沿深度方向呈指数增加,硬岩占断面比例越小,地中沉降槽宽度参数越大。相同埋深条件下,上软下硬地层地中沉降槽宽度参数小于均质软土地层。硬岩占断面比例越大,渣土中砂土所占比例与相应理论值差异越明显。地表水平位移在竖向沉降槽曲线反弯点处最大。研究可为土压盾构在上软下硬地层施工提供参考。     

软土地层中的圆形隧道载荷模式研究

对圆形隧道作用荷载的影响因素，如隧道埋深、施工工艺以及计算方法等作了系统分析。通过对作用在上海软土地层中的3条隧道上的土压力实测值的分析表明，作用在隧道上的土压力值及其分布规律不仅由于隧道的施工方法（挤压盾构或者EPB盾构）有较大差异，而且在隧道的施工阶段和正常使用阶段也不同。在隧道施工阶段，挤压盾构法隧道衬砌呈现“竖鸭蛋”变形，而EPB盾构隧道衬砌则呈现“横鸭蛋”变形。根据经典的主动土压力理论和静止土压力理论计算出的隧道侧压力小于现场的实测值，且二者的偏差较大。根据本文提出的圆形隧道土压力的余弦变化规律理论对3条隧道的荷载进行计算，计算结果与实测值吻合得很好。     

基坑开挖对临近软土地铁隧道的影响

通过对某基坑周围土体位移场的理论分析及其临近的地铁隧道由基坑开挖引发的变形的监测结果的分析 ,从隧道的垂直沉降、水平移动以及隧道的横向变形等角度探讨了基坑开挖对临近地铁隧道的影响。研究认为 ,一方面基坑临近隧道由于自身刚度会对基坑开挖引发的位移在一定程度上产生抵抗作用 ,另一方面这种作用使得隧道自身的横向变形进一步加剧 ,这一结论是通过隧道的收敛量测结果以及接缝的张开值量测结果得出的     

动力排水固结法处理软土地基孔压和变形问题研究

通过动力排水固结法处理饱和软粘土地基现场试验测试数据。寻求动荷载作用下饱和软粘土的孔压和变形的发展规律。发现同一深度土体超静孔隙水压力的消散与变形具有一致性关系。对动力排水固结法加固淤泥类软土地基的作用机理研究和工程实践具有指导意义。     

潛盾隧道液化評估及抗液化對策之探討

液化對潛盾隧道之影響及設計檢核内容,一般包括液化時上浮之穩定性、震後產生之不均勻沈陷及環片因液化引致之額外應力等。整理目前工程寅務上常用之分析方法,並探討各分析方法之限制及待研究突破之問題點;整理台北、高雄捷迎潛盾隧道段抗液化處理對策及各項處理對策之優缺點,建議可行之抗液化處理對策,以供爾後類似工程之參考。     

循环剪切方向对饱和软黏土动静力特性的影响

 地震中土层运动是复杂的多维运动,土体遭受水平两方向的剪切作用,两方向剪切在大小和方向上相互耦合。针对上述问题,采用多向循环单剪系统(VDDCSS),研究循环剪切方向和剪应变幅值?对软黏土剪切过程中剪切模量G和孔压u的影响。试验结果表明：由于土样的各向异性,不同方向的G是不同的;小?下剪切作用会使下一次其他新方向的G稍微增大;大?下剪切方向的变化会促进G的衰减(最多为单向剪切G衰减量的1.51倍),也会促进剪切过程中u的增大(最多为单向剪切u增加量的1.67倍);存在一个剪应变特征值?s,即当?≤?s时,剪切作用会使其他新方向的G稍微增大,反之无此现象;剪切方向对G和u的影响程度随?的增大而先增后减,剪切方向的变化极大地影响了循环孔压周期幅值uamp的发展;当0.1%＜?＜2.0%时,再固结轴向变形?Hrc/H随?的增大而增大,剪切方向使?Hrc/H在小?下达到单向剪切时大?时的值;当?≥2.0%时,2种剪切方式下?Hrc/H趋于一致。     

潛盾隧道近接施工之影響評估及分析

以捷運潛盾隧道近接施工為案例,依實際施工監測結果,以数值分析探討不同位置及不同距離近接之影響,並依影響程度探討可行之保護對策,以提供爾後類似工程之參考。     

饱和软黏土渗透特性及对一维大变形固结影响

 通过室内渗压试验对广州南沙饱和软黏土在不同固结压力和不同渗透压力下的渗透特性进行系统研究,分析影响土体渗透性的各种加卸荷条件;归纳渗透系数与固结压力、渗透系数与孔隙比的经验关系;揭示了软黏土的渗透规律和渗透破坏特征。在试验成果分析基础上,根据大变形固结理论中以位移为控制变量的物质描述方程,进一步研究初始渗透系数对大变形固结的影响以及在软土地基大变形固结计算中考虑压缩系数和渗透系数的非线性的必要性和合理性。     

软土地基上道路桥头跳车缓解工法的设计与工程实践

针对软土地基上道路行车的“桥头跳车”现象，列举了在日本经常使用的几种桥头接坡过渡段地基处理的方法：(1)设钢筋混凝土连接搭板；(2)沥青混凝土路面的加铺维修；(3)切短桩头的办法重建构筑物。分析了这几种传统的桥头接坡处理方法的优缺点及经济性。在日本佐贺平原有明软粘土地基上的桥头接坡段地基处理工程实例的基础上，介绍了缓解桥头跳车现象的设计施工法——CA工法；给出了CA工法的设计内容及参数确定的方法，包括搅拌桩的长度与接坡段的处理范围；最后通过现场监测结果说明所提出的设计法的有效性。     

盾构隧道管片开裂原因分析及应对措施

广州地铁3号线北延某标段盾构施工中,多次出现管片碎裂情况,经统计分析,碎裂类型可分为管片崩角、崩边破损,短边通长破损和螺栓孔位置破损三类。根据管片破损类型,分析其形成原因,主要有操作人员操作不当和掘进参数控制不当。因此,提高施工中操作人员的熟练程度,加强掘进过程中对参数的控制管理,可以避免或减少管片破损。     

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析

以广州地铁二号线某区间隧道为背景，介绍了盾构法施工引起的地表沉降的分析方法，结合现场监测结果的对比分析，总结了地表沉降规律，对后续工程施工具有指导意义。