软弱富水地层大直径泥水盾构管片上浮与错台分析

隧道下穿江河是盾构地铁隧道建设中的技术难点之一,因设计或施工不当引起的变形甚至坍塌,将会导致巨大的经济损失和不良的社会影响。文中以杭州地铁8号线文桥区间风井至桥头堡站区间工程为背景,结合隧道一次性下穿越钱塘江的工程特点,采用有限元软件PLAXIS 3D对该标段的开挖进行数值模拟,研究泥水盾构下穿钱塘江施工其隧道管片的变形机理。通过对开挖过程中不同水头高度变化下的管片上浮情况进行对比分析,得出水头变化-隧道管片上浮的关系。利用建立的有限元模型对泥水盾构穿越不同土层进行计算分析,对比各种工况下管片的上浮情况,得出泥水盾构穿越不同土层时管片的上浮规律。利用建立的有限元模型对泥水盾构中盾尾注浆参数调整进行计算分析,得出注浆参数对于管片上浮情况的影响规律,并进一步探究注浆参数调整对于盾构穿越不同土层时管片上浮的影响情况。     

同步注浆对管片成型质量的影响及应对措施分析

同步注浆是盾构施工的一项重要工序,在以往的施工中,仅认为同步注浆的质量与管片上浮、渗漏水有关系,通过对盾构施工研究的深入,发现同步注浆质量也会综合影响到管片错台、破损等质量问题,在盾构施工质量控制中,是非常重要的一环,本文从同步注浆对管片上浮影响的基础上,进一步分析了注浆质量及管片成型质量的影响因素,并提出了加强注浆质量的几点思路。     

大坡度小半径曲线盾构施工管片破损及上浮受力分析

盾构在大坡度小半径曲线情况下施工易引起管片破损及上浮,对结构安全及隧道正常运营造成不利影响,因而在工程设计与施工中备受关注。依托天津地铁3号线水上北路站—吴家窑站盾构区间工程,针对大坡度、小半径曲线盾构施工时的管片破损及上浮问题,结合盾构姿态、盾尾间隙、千斤顶状态、相邻管片的约束等方面对管片进行受力分析,讨论了引起管片破损及上浮的原因,并提出了相应的技术控制措施。结果表明,在淤泥质粉质黏土地层中进行小半径曲线施工,盾尾千斤顶推力对管片的侧向分力是管片破损的主要原因;壁后注浆的静态上浮力和千斤顶推力产生的竖向分力是引起管片上浮的决定性因素。     

盾构隧道管片上浮机理与控制分析

盾尾后方管片上浮是盾构法隧道施工过程中普遍存在的问题。本文针对南京地铁三号线TA-14标胜-天区间的盾构隧道施工过程中出现的管片上浮现象,分析了盾构隧道掘进过程中管片上浮的机理。从实测数据及受力分析入手,提出了管片上浮的两个阶段,其中第一阶段为管片上浮的主要时间段,在短时间内就完成了管片上浮总量的70%,为重点研究阶段。研究探讨了管片上浮量的决定性因素,认为改善水泥砂浆的初凝时间以及早期抗剪强度是有效控制管片上浮的重要措施之一。提出了施工过程中盾尾后方管片上浮的对策和针对性措施,可为今后类似盾构隧道施工提供参考。     

考虑地层渗透性的盾构隧道施工期管片上浮预测EI北大核心CSCD

地层渗透性影响盾尾同步注浆浆液的凝固,从而影响施工期管片上浮。针对目前施工期管片上浮分析缺乏考虑地层渗透性影响的不足,将同步注浆浆液视为牛顿流体、土层简化为多孔介质,利用渗透力学及流体力学原理,提出渗滤效应下同步注浆浆液固结时间的计算方法;进而将不同地层浆液固结时间、浆液性质及施工掘进速度等因素,表征为管片上浮分析的等效梁模型中的浆液未凝固区长度,对等效梁模型进行改进,建立考虑不同渗透性地层中同步注浆浆液固结特性的管片上浮分析模型,并编制有限元程序对其求解。利用此模型对南宁某含粉砂–圆砾、砂层及粉质黏土等地层的盾构区间施工期管片上浮特性进行分析,结果表明:考虑地层渗透性影响的等效梁模型进一步揭示了地层特性影响管片上浮的作用机制,其计算结果与现场实测数据具有更好的一致性,更适合于不同渗透性地层管片上浮分析。同时得到,地层渗透性越小,同步注浆浆液固结时间越长,盾尾浆液压力消散越慢,管片上浮量值越大。     

济南地区盾构隧道运营期间管片上浮控制技术研究

盾构管片上浮对成型管片质量控制影响巨大,上浮急剧地段会造成管片严重错台、破损、渗漏水等质量问题,影响隧道运营期间正常使用和安全。结合济南地铁3号线某区间盾构隧道运营期间管片上浮应急处置工程实例,经分析研究管片上浮形成原因,形成一系列控制管片上浮施工技术。经过现场施工操作,表明该控制技术对管片上浮控制效果明显,可为类似地质条件下工程应急处理施工提供参考。     

不同地层盾构隧道管片力学行为研究

盾构隧道施工过程中管片衬砌由于受力复杂,容易发生局部破损的情况。文章依托深圳城市轨道交通5号线区间隧道盾构施工,在现场基于测试方法研究了管片衬砌在施工中的力学行为,对比探讨了隧道下穿软硬不均地层、粘土地层和上覆建筑物的全风化花岗岩层中衬砌所承受的轴力和弯矩。研究结果表明:不同地层中盾构隧道的力学性能有较大差异,但是它们的力学性能变化阶段是一致的。即:当管片刚拼装完成时,在盾壳的保护下,内力较小;管片内力在管片脱出盾尾后达到最大峰值;当管片拼装上一定时期后,管片内力趋于稳定,其内力一般较管片刚脱出盾尾时要小。     

超大直径泥水盾构管片上浮原因分析及对策

在工程实践中,超大直径盾构掘进面临诸多技术难点与挑战,尤其是刚脱离盾构的管片上浮问题成为超大直径盾构隧道施工技术发展的障碍之一。以深圳某超大直径隧道工程为例,针对管片上浮的原因（如：地质条件、设备因素、盾构注浆、姿态控制和受力情况等）进行分析探讨。为解决盾构管片上浮问题,首先,施工前要综合考虑隧道地质水文条件及周边环境,优化隧道轴线设计、盾构机合理选型及完善设备本身各项针对性措施;然后,提出控制盾构掘进速度与盾构姿态,并保证管片衬背环形建筑空间填充饱满度和同步注浆效果的总体原则;最后,结合现场掘进情况总结出“掘4注2”的二次注浆方式,同时,利用盾构机径向注浆孔向盾壳外注入衡盾泥、克泥效等填充物,及时形成阻水环等措施。为类似工程条件下超大直径盾构管片上浮有效控制提供一定的借鉴与参考价值。     

基于牛顿运动学的盾构隧道管片上浮机理与控制

盾构隧道施工中,管片局部或整体上浮现象时有发生。为研究盾构隧道管片上浮机理,避免出现管片上浮、错台现象,在分析上浮位移特征的基础上,提出管片上浮运动模型,认为上浮过程主要分为2个阶段,第1阶段为匀加速上浮阶段,第2阶段为匀减速上浮阶段;对脱出盾尾后的隧道管片进行了详细的力学研究并提出相应的计算公式,考虑了上浮过程中浆液的动态上浮力、黏滞阻力、环间摩阻力以及螺栓剪力等,基于牛顿运动学推导出管片上浮量的理论解析解。结合北京地铁新机场线08标段盾构隧道工程,验证了上浮量理论解析解的准确性,通过分析影响管片上浮的主要因素,提出了相应的抗浮措施。     

地铁盾构管片选型技术初探

针对目前国内盾构施工中盾尾刷损坏造成盾尾漏水影响施工安全的事故,探讨了地铁盾构管片选型应考虑的因素,详细介绍了管片选型方法,指出管片选型时应熟悉管片结构,线路情况及盾构机性能。     

小转弯半径隧道盾构施工技术探讨

针对郑州市轨道交通1号线博体区间的富水砂层小转弯半径盾构隧道工程,从管片选择及盾尾间隙控制、管片壁后注浆加固、管片纵向加强和螺栓复紧、盾构推进轴线预偏、盾构测量与姿态控制、盾构施工参数选择等控制措施进行了论述,通过实际的操作和控制对小转弯半径曲线隧道盾构施工中易出现的管片错台、盾尾管片外弧面碎裂、角部碎损等施工难题给出解决措施,保证了盾构隧道施工的顺利进行,为今后类似工程施工提供了借鉴作用。     

某软土地层盾构隧道管片上浮事故分析

盾构隧道掘进过程中的管片上浮一直是一个棘手的问题。笔者以某软土地区盾构隧道工程中遇到的管片上浮事故为背景,寻找盾构机械参数、同步注浆、盾构姿态等方面的原因并进行分析研究,提出了相应的控制盾构隧道管片上浮的技术措施。实践证明,所采取的措施是可行、有效的,可为其他类似管片上浮事故提供借鉴与参考。     

盾构施工新技术在广州地铁工程中的应用

根据广州地铁盾构施工存在的问题，结合广州地铁二号线赤岗～鹭江区间隧道的地质特点，从管片防水、管片宽度、盾尾同步注浆、激光自动导向、盾构选型等五方面介绍了广州地铁盾构施工新技术的研究及应用情况。     

超大直径泥水盾构隧道抗浮原理及措施综述

管片上浮是大直径盾构隧道关键技术控制点,管片上浮的控制是确保隧道线形符合设计要求的关键。主要对隧道管片的受力、注浆浆液、盾构姿态、掘进速度等进行了管片上浮分析,并提出相关技术措施,为类似工程提供参考。     

管片与盾构盾尾的间隙及其控制

在地铁盾构隧道施工中,管片常会出现不同程度的手孔破损和纵向裂缝等,经轴线测量发现大多因管片拼装后与盾构盾尾的空隙过小所致,文中分析管片与盾尾间隙的关系及其控制方法。     

局部破损与错台管片结构力学特征研究

实际工程中,地质条件变化、盾尾间隙控制不佳及盾构姿态纠偏等均可能造成管片局部破损或错台,盲目地进行修补可能对管片受力无益,反而增加修补块脱落风险。为此,采用有限元分析软件ABAQUS建立管片局部破损及错台模型,对管片受力与变形特征进行分析。研究结果表明,管片局部破损导致破损周围混凝土应力分布发生变化,但影响范围有限;局部破损对管片变形的影响较小,不会引发整环管片刚度发生变化;管片错台影响接头螺栓与接缝混凝土应力状态,但有限错台量(≤20mm)对结构受力(损伤)的影响较小;如果管片发生局部破损及轻微错台,可不必进行结构性修补,推荐清除浮块后涂抹防腐材料;如果管片破损严重,需采取合适的结构补强措施。     

盾构隧道通缝拼装管片上浮的监测研究

盾构隧道管片上浮引起的拼装困难和防水隐患等问题对施工和运营的影响日益凸显,并直接影响到工程质量.文章对盾构推进过程中管片上浮进行了现场监测及其结果分析,进而得到上浮发生和发展规律,进一步从盾构工法特性、衬背注浆、盾构姿态及线路走向等影响因素着手,对盾构掘进过程中管片产生上浮的现象、原因进行了分析研究,并提出了控制措施.     

考虑地层渗透性的盾构隧道施工期管片上浮预测

地层渗透性影响盾尾同步注浆浆液的凝固,从而影响施工期管片上浮。针对目前施工期管片上浮分析缺乏考虑地层渗透性影响的不足,将同步注浆浆液视为牛顿流体、土层简化为多孔介质,利用渗透力学及流体力学原理,提出渗滤效应下同步注浆浆液固结时间的计算方法;进而将不同地层浆液固结时间、浆液性质及施工掘进速度等因素,表征为管片上浮分析的等效梁模型中的浆液未凝固区长度,对等效梁模型进行改进,建立考虑不同渗透性地层中同步注浆浆液固结特性的管片上浮分析模型,并编制有限元程序对其求解。利用此模型对南宁某含粉砂–圆砾、砂层及粉质黏土等地层的盾构区间施工期管片上浮特性进行分析,结果表明:考虑地层渗透性影响的等效梁模型进一步揭示了地层特性影响管片上浮的作用机制,其计算结果与现场实测数据具有更好的一致性,更适合于不同渗透性地层管片上浮分析。同时得到,地层渗透性越小,同步注浆浆液固结时间越长,盾尾浆液压力消散越慢,管片上浮量值越大。     

盾构拼装机改进加长臂更换盾尾刷技术应用

盾尾密封刷主要起止水、止泥浆的作用。由于盾尾刷的寿命具有时效性,盾尾刷需要定期定掘进距离进行更换,若超出其使用寿命则盾尾刷存在可能失效的风险,造成盾尾漏水、漏浆,进而影响盾构管片的拼装质量和盾尾同步注浆效果,严重时则会造成地面沉降过大等一系列岩土环境问题。隧道掘进中更换盾尾刷通常采用管片前移法,在整环进行平移过程中,姿态难以控制,可能存在纵向螺栓孔错位情况,整环管片在拉、推的过程中,稍微出现超过3mm的旋转,就能导致纵向螺栓无法重新安装的情况。因此,本文以郑州轨道交通5号线土建01标盾构区间工程为研究背景,对盾构拼装机进行加长臂改进,利用改进后的盾构拼装机,对盾尾管片环进行拆卸,更换盾尾刷完成后,重新拼装盾尾处管片环,以降低掘进过程中更换盾尾刷的难度及不利影响。通过实际工程应用,改进加长臂的盾构拼装机能较好的满足施工要求。     

膨胀土地层盾构掘进上浮问题及控制措施研究

在我国很多地区,黏土与地下水相互作用后呈现微膨胀性,盾构机在此类地层中掘进,易引起盾构机机体上浮、盾构姿态控制困难、管片上浮及错台现象。因此以深圳地铁7号线某盾构区间在掘进过程中出现的盾构机盾体及管片上浮问题为背景,论述了黏土地层的微膨胀性,分析了其对盾构掘进产生的影响,并提出了相关建议措施,可供类似工程参考借鉴。