土压平衡矩形顶管施工土体改良泡沫剂试验研究

根据土压平衡矩形顶管施工对圆砾土改良泡沫剂性能的要求,所选用的泡沫半衰期需5 min,发泡倍率在5~20倍。鉴于此,本次试验选取了5种发泡剂和2种稳泡剂,通过单配和复配,配置出数组发泡体系。通过搅拌法及罗氏泡沫仪法试验测定了各种发泡体系的发泡倍率和半衰期,并对各组发泡体系的发泡性能及经济性进行了综合评价,最终提出2种满足土压平衡矩形顶管施工土体改良的新型发泡体系。     

大断面矩形混凝土顶管隧道管节接头结构研究

以郑州市红专路下穿中州大道隧道为工程背景,就大断面矩形混凝土顶管隧道的管节接头进行研究。为克服接头易出现渗漏水的弊端,管节采用F形承插式3道防水体系接头。接口钢套环与防水橡胶圈形成外侧防水体系,防水橡胶圈采用鹰嘴形橡胶圈和半圆形橡胶圈双层结构,并增设2道约束钢环;管节承口端管壁中上部开槽,嵌入多孔型三元乙丙橡胶密封垫作为第2道防水体系;管节内侧接口处设置嵌缝槽,注入双组分聚硫密封胶形成内侧防水体系。为保证接头承插口防水效果和隧道纵向接头刚度,管节侧壁中部对称设置69钢管插销孔,三维数值分析以及施工监测结果均表明,纵向连接刚度可满足设计要求。     

粉质黏土层大直径泥水盾构掘进地层扰动分析

针对盾构机在粉质黏土层中推进引起的地层扰动进行分析尤为重要。以新建京张高铁JZSG-1标段清华园隧道2号～1号盾构区间为例,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究大直径泥水平衡盾构隧道穿越粉质黏土层引起的地层扰动,得到土体横向水平位移及地表沉降的变化规律。需对横向1.5D范围内地表及建(构)筑物进行地层加固、加强监控量测;在盾构掘进过程中,应根据沉降数据实时调整盾构掘进参数及加固方案,以期更好地控制地表沉降。针对掌子面释放系数和注浆层软化模量进行参数分析数值计算,提出地表沉降的有效控制方法,在条件允许情况下适当提早管片的拼装及适当加快注浆层的硬化速度,可有效控制地表沉降。     

大断面矩形顶管隧道施工引起的地面沉降分析

针对郑州市下穿中州大道的双线矩形顶管隧道,通过现场实测对双线隧道施工过程中地面沉降变化规律和分布特征进行分析。研究结果表明:大、小矩形顶管隧道施工对地面沉降的影响范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 4倍和1. 5倍,对刀盘前方土体的扰动范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 3倍和3. 0倍;管节脱离矩形顶管机尾7 d后地面沉降趋于稳定;倒锥形壳体锥度设置过大、前后壳铰接处漏浆和土仓压力设置不合理是诱发地面沉降的关键因素。     

大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性分析方法问题,基于空间离散化技术,假定破裂面满足相关联流动法则,建立矩形顶管隧道三维离散化分析机构,并基于逐点生成机理形成微元三角形,若干微元三角形相连共同构成一个多面体来近似描述开挖面前方的土体破坏区,形成矩形顶管隧道三维破坏面,进而构建出矩形顶管隧道开挖面三维失稳破坏模型。根据极限分析上限定理,结合矩形顶管隧道三维离散模型和速度场,推导出矩形顶管隧道开挖面支护力的计算公式,建立大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法,并基于Matlab平台开发了相应的计算程序,实现了开挖面极限支护压力的计算。最后,结合2个工程实例开展了模型可靠性验证,结果表明：计算结果与实测值吻合较好,误差在10%以内,可指导相关工程设计与施工。     

大断面矩形顶管始发的常见风险分析及应对措施

矩形顶管过街通道施工做到不开挖路面、不搬迁管线、减少噪声和尘土等,实现地铁人行隧道无障碍施工,符合建筑施工创建环境友好的新要求,成型隧道断面大,实用功能强（见图1、图2）。目前上海和广州等大城市过街通道在无法迁改管线的情况下,正在积极推广该工法。     

复杂工程条件下浅埋矩形大断面顶管关键技术与应用研究

南京地铁3号线新庄站3号出入口通道采用大断面矩形顶管施工技术,在复杂地质及环境条件下施工难度大。顶管施工区段主要处于淤泥质黏土、粉土及冲积-洪积粉细砂地层,地下水丰富且承压水头高,在掘进中易产生排土不畅或造成砂层固结以及顶管进出洞施工风险较高等问题,对周边建(构)筑物及管线保护要求高,交通疏解难度大且管线迁改工期长。通过周密的现场调查研究,在顶管机选型、顶进参数与姿态控制、渣土改良、环境监测等方面采取一系列科学有效的关键技术措施,逐一攻克各个工程技术难点,确保工程的如期贯通。     

软土地区大截面矩形顶管工法研究

以上海市轨道交通9号线一期工程七宝站两条矩形顶营过街通道工程为背景,全面论述了大截面矩形顶管的施工机械、工艺流程、施工参数控制等.对施工中容易发生的问题进行分析和研究,并提出了大截面矩形顶管的未来发展和研究方向.     

隧道穿越第三系粉质黏土支护结构受力研究

研究目的:第三系粉质黏土在不同含水量状态下的力学特性发生较大的变化,如何有效地运用数值模拟、现场监控量测相结合的方法,使得工程中采取合适的措施、合理的支护时机来确保顺利通过该类地层是本文研究的主要目的。研究结论:(1)通过数值模拟分析,隧道开挖后围岩应力发生重分布,渗水导致土体强度大大降低,变形加大,初期支护能有效地控制围岩的变形,因此在隧道施工中应合理安排工序,及时地施作初期支护;(2)通过试验分析,随着围岩含水量的增加,围岩弹性模量、黏聚力及内摩擦角都逐渐变小,支护结构变形增大,因此应根据不同的含水量采取相应的支护措施,并及时封闭掌子面以保证施工安全;(3)施工中应根据监控量测数据进行动态设计,合理确定衬砌施作时机,总体上20 d后围岩受力及变形趋于稳定,施作二次衬砌较为适宜;(4)该研究成果可为隧道穿越同类地层的工程设计与实践提供借鉴和参考。     

类矩形盾构穿越既有隧道引起土体沉降的模型试验研究

类矩形盾构邻近既有隧道施工的土体变形控制是今后隧道工程要面对的难题,但目前该方面的研究较少。通过开展室内缩尺寸模型试验模拟类矩形盾构邻近既有隧道施工,探究了新旧隧道不同间距以及正交、斜交、重叠、夹穿等工况下由于土体损失导致的地表和深层土体纵向变形情况;对Peck公式进行了拓展,将无既有隧道沉降值与既有隧道造成土体二次扰动沉降值叠加得到适用于类矩形盾构穿越既有隧道的地表沉降计算方法。研究结果表明：随着新建隧道的施工,地表沉降逐渐增大,最后趋于稳定;地表沉降与深层土体沉降趋势基本一致,深层土体沉降值大于地表沉降;相比正交、斜交工况,重叠工况对地表沉降影响最大,其最大沉降值比其余2组最大沉降值大1倍;斜交工况与正交工况地表沉降最大值基本相同,但斜交工况沉降槽形状为W形,正交为V形,斜交工况沉降槽宽度大于正交工况,说明对土体的影响范围更大;重叠工况由于隧道自重造成的地表沉降的效果远比遮拦效应大;对比并择优了能够计算类矩形盾构施工造成的沉降槽宽度的方法,理论计算结果与实测数据基本吻合;Peck公式适用于既有隧道造成土体二次扰动的地表沉降计算。     

粉质黏土高铁路基土体物理力学特性与治理研究

软土地基的天然承载力较低,当地基上覆荷载过大时,会导致地基累计变形逐渐增加,严重影响高铁行车安全。针对高铁软土路基治理问题,依托实际工点,对工区土体的物理力学性质以及地基的变形沉降规律进行研究,并对PHC桩的加固后地基的承载力进行了分析。结果显示：工区土体的平均密度在1.81～1.92 g/cm³,平均含水率在29.78%～31.24%范围内变化,平均比重为2.72～2.74;粉质黏土的粘聚力为25.8 kPa,摩擦角为25.5°;粉土的粘聚力为50.7 kPa,摩擦角为10.6°;路基的沉降范围主要发生在0～7 m处,占总变形的80%;PHC桩加固后,地基承载力显著提升。     

隧道穿越第三系粉质黏土工程特性及支护措施研究

针对山西中南部铁路通道石楼隧道穿越第三系粉质黏土段的实际情况,结合国内外研究成果及相关规范,在对支护结构安全及稳定性分析的基础上,对隧道穿越粉质黏土的工程特性及支护体系进行了总结。隧道施工开挖过程中,洞壁围岩土体位移显著且持续时间长,围岩成洞性较差,裂隙发育,应采取加强初期支护、加强锁脚锚管、采用大拱脚、拱架底部设置槽钢等措施,避免钢拱架拱脚悬空,保证支护结构安全可靠。     

粉质黏土层土压平衡盾构施工中的渣土改良技术＊

以广州地铁土压盾构粉质黏土层为背景,对盾构刀盘结饼、机具磨损严重等问题进行渣土改良研究,并进行试验段施工参数验证,确定合理的改良参数.主要结论:泡沫改良剂最佳质量分数范围为3％～4％;渣土改良较佳效果的塌落度指标为140～160mm,较为合适的泡沫掺入比范围为20％～25％;现场每环泡沫剂用量为28.9～36.3 ...     

考虑湿化的重载铁路粉黏土基床土体骨干曲线研究

动荷载增加与排水不畅是造成铁路基床病害的主要原因,考虑浸水作用的土体骨干曲线模型对于重载铁路扩能改造适应性评价有重要价值。进行了一系列不同动应力下的浸水动三轴试验,基于单线法分析了动力作用下的湿化变形、剪切模量及骨干曲线的变化规律。研究结果表明,在动应力幅值超过100k Pa后,土的湿化变形显著增加;剪切模量经历了前期压密、稳定、浸水软化三个阶段;通过引入归一化塑性应变指数,提出了基于H-D模型的土体湿化骨干曲线模型;与不同压实度下实测骨干曲线的对比分析,证明了模型的合理性与有效性。与传统骨干曲线模型相比,该模型可以描述土体浸水过程中的动力软化特性,为进行列车轴重增加情况下基床的湿化变形计算提供了依据。     

粉土和粉质黏土中夯实水泥土桩复合地基承载力研究

夯实水泥土桩复合地基是近年发展起来的一种新型地基处理方法,目前也在我国北方地区得到广泛应用。然而,现场工程技术人员对夯实水泥土桩复合地基的设计计算大都凭经验而定,设计理论和规范亟待完善。结合某城市典型夯实水泥土桩复合地基工程实例,针对粉土和粉质黏土地基中的夯实水泥土桩复合地基,通过进行单桩及复合地基静载试验,得到桩与土荷载、沉降、应力比的试验数据。据此研究了复合地基的承载特性和破坏形式,并探讨了桩与桩间土之间的荷载分担变化规律,以期为设计与施工提供有益的参考。     

大断面隧道穿越古滑坡体施工技术优化研究

以宝兰客专线秦安隧道-王家墩滑坡工程为依托,针对古滑坡体滑动面横穿大断面隧道洞身现象,提出针对性的设计方案,运用有限元软件FLAC3D进行数值仿真模拟,采用三台阶七步开挖法、双侧壁导坑法以及CRD法,以隧道围岩位移特征、塑性区发展规律以及围岩应力状态为主要指标进行对比分析,探讨其优劣性。研究结果表明:进行隧道开挖时,左拱腰以及右拱脚均产生拉应力,并在滑动面与隧道相交处产生相对滑动;CRD工法下的围岩最大拉应力和山侧隧道滑动面处相对滑动位移均小于其他2种工法,且每个洞口的快速封闭和强支护,可以有效限制塑性区的发展。基于地表沉降和水平位移两个控制指标,采用CRD法进行隧道开挖并采取优化措施,现场监测数据显示与数值模拟趋势一致,且地表沉降和水平滑移均在10 mm以内,对滑坡扰动较小,围岩控制效果良好,为类似工程提供借鉴。     

长江阶地粉质黏土相似材料配比试验研究

为确定长江阶地粉质黏土相似材料配比方案,本文研究原材料间配比关系。基于三因素三水平正交试验设计方法,以滑石粉、膨润土、石英砂和水为原料,配置基坑模型试验粉质黏土相似材料,通过剪切试验获取九组配比方案的黏聚力和内摩擦角两个物理力学指标,采用极差法和方差法分析各因素的敏感性与显著性,研究滑石粉、膨润土、石英砂以及水含量对黏聚力和内摩擦角的影响规律。结果表明:极差法与方差法分析结果具有一致性,两种方法能合理判断各因素对考察指标的敏感性与显著性;膨润土掺量虽少,但对粉质黏土的黏聚力有很大程度的影响,其次为滑石粉含量,当滑石粉含量增多时,相似材料黏聚力逐渐增大;滑石粉含量为相似材料内摩擦角的主要控制因素。试验方法和结果可为其他模型试验中土质相似材料的配比提供参考。     

盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律研究

为了揭示盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律,依托长沙市地铁1号线黄兴广场站~南门口站区间隧道工程,采用FLAC3D构建盾构下穿流塑状残积粉质黏土三维数值模型,探讨盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层和加固处理后的地层施工对地表沉降及地层变形规律的影响。研究结果表明:盾构区间采用旋喷桩加固时,其地表沉降值及沉降槽宽度相比原状土区域(即未经过旋喷加固区域)均有较大幅度的减小。可见,采用旋喷桩加固对流塑状残积粉质黏土地层加固效果明显。     

黄泛区粉性土工程特性试验研究

针对黄泛区粉性土高孔隙率、毛细作用强烈、压实困难等土质特点，通过大量的室内和现场试验，深入研究了粉性土的工程特性。结果表明，粉性土属于黏粒含量极低的土质，其承载能力受压实度和含水量影响显著，毛细水上升高度可达1．3m以上。同时，还给出了粉性土的动力特性计算指标。     

粉质黏土强度特性应变速率效应的试验研究

应变速率是影响土体强度特性的主要因素之一。通过粉质黏土在不同应变速率和围压下的三轴试验,分析应变速率对应力-应变关系的影响机理。结果表明:应变速率效应受到土骨架黏滞性、固结和孔隙压力的综合影响,各因素对围压和应变速率的响应不同。高围压和低应变速率有利于固结,低围压和高应变速率会增大黏滞性作用比例,高围压和高应变速率会增强孔隙压力影响。峰值强度在高围压下随应变速率的增大先减小、后增大、再减小,在低围压下则先减小、后增大,应变速率临界值随围压的增加而增大,应变速率敏感程度随围压的增大而降低。弹性模量在低围压下随应变速率单调增大,在高围压下先减小、后增大。可以分别采用线性函数和二次多项式描述应变速率对土体力学和变形参数的影响规律。