兰州地铁下穿黄河段同步注浆参数控制研究

以兰州轨道交通1号线泥水盾构下穿砂卵石黄河地层为工程背景,对同步注浆施工过程中的浆液类型、注浆压力、注入率、注浆量以及注浆速率参数进行研究.通过统计与有限元方法分析,得到如下结论:对比三种同步注浆浆液的类型的优缺点,得到同步注浆的浆液为单液硬性浆,然后用有限元软件Plaxis对下穿黄河段注浆压力进行数值分析,计算了隧道中心线埋深分别为15 m、21 m、27 m情况下,注浆压力为0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa、1.0 MPa下盾构隧道中心线位移,确定盾构隧道穿越黄河段的注浆压力为0.4 MPa;分析现场盾构施工实际参数,得到注浆率控制在130%～180%,注浆量为4.3～6 m~3,注浆速率为0.07～0.17 m~3/min.     

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因,通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计,获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间;将盾尾视为充满高压液体的密闭容器,盾构推进视为改变容器的边界条件,推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式;并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明:造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化,管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应;马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s,当盾尾间隙体积变量为1 × 10–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa,盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.      

海域环境下泥水盾构同步注浆浆液性能试验研究

盾构掘进同步注浆是控制隧道变形的关键工序,如何确保海水环境下同步注浆性能满足要求是施工必须考虑的问题。以苏埃通道工程盾构隧道为背景,通过浆液对比试验,得到海水拌制的同步厚浆在流动性、凝结时间、抗折强度、抗压强度和固结收缩率指标上均优于淡水拌制的同步厚浆;开展了海域环境下浆液配比的正交试验,分析影响浆液性能的主要因素,发现水胶比、胶砂比、膨水比、灰粉比和泥粉比与浆液的坍落度、稠度、泌水率和凝结时间呈现不同的相关关系;以坍落度为主要控制指标,确定保证施工效果的最佳配合比,并在施工中取得了良好效果。     

地铁盾构高性能同步注浆材料的应用研究

盾构法隧道施工是隧道建设中常见的施工方法。为防止盾构过程中出现地表沉降及管片偏移等结构稳定性问题,必须通过壁后同步注浆施工填充空隙,确保隧道周围的岩体及时获得支撑,以控制地表变形,保证管片的均匀受力与结构稳定性。盾构工程对同步注浆材料有不同的技术要求,而现行的注浆材料依然存在着各种适用性问题,主要对地铁盾构施工中高性能同步注浆材料的配合比进行研究。     

双线盾构隧道施工沉降影响因素分析

盾构隧道施工引发的地层沉降一直是困扰工程界的难题。以北京地铁14号线方庄—十里河站区间双线隧道为背景,构建三维数值计算模型对先后线路隧道开挖和注浆过程进行分析。采用修正的剑桥模型计算地层土体,采用刚度迁移法模拟盾构掘进过程和同步注浆的施工过程。分析了壁后注浆压力、注浆量、浆液随时间固结硬化及先后掘进施工对地表变形的影响。结果表明:合理确定注浆量和注浆压力能够有效控制地表沉降,考虑浆液硬化的沉降计算结果要大于不考虑硬化因素的结果;在最优注浆压力和注浆量的条件下,用体积应变法模拟注浆并考虑浆液硬化的计算结果更与现场监测值非常吻合;后期线路施工不仅引起地层进一步沉降,还增大了先施工隧道的结构变形。     

软土中大直径盾构穿越市政管道防护措施研究

大直径盾构近距离穿越市政主干管,无论是在施工阶段还是在运营使用阶段,都有很大的安全风险。为确保安全,在盾构穿越市政管道过程中,应控制盾构掘进参数、控制盾构姿态、加强管片背后注浆,优化浆液配比和初凝时间,以减少地层损失;对距离盾构隧道比较近的大管径,在管道与盾构隧道交叉节点处,可采用将模筑钢筋混凝土箱涵替代预制承插圆管、并对管道与隧道之间的土体进行加固改良的防护措施,以减小相互影响。以京津城际延伸线解放路隧道为依托工程,就大直径泥水平衡盾构穿越拟建市政管道的防护措施进行分析研究,以减小相互影响,确保施工安全和正常运营,为后续类似工程提供借鉴和参考。     

盾构施工参数对土体及单桩的影响

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化注浆压力及推进力研究盾构施工对周边土体及单桩基础的影响.增加注浆压力是减小盾构推进对周围土体影响的最有效的措施.当注浆压力足够大,推进力、盾尾脱离及浆液硬化对土体的影响程度相同.若使隧道顶点的沉降及隧道底部土体的回弹减小相同的数量,底部注浆孔的压力要大于顶部注浆孔的压力.当推进力大于临界值时,推进力对隧道周边土体的影响明显增加.隧道周边及地表处各点的位移变化主要发生在盾构机通过这些点所在位置时,衬砌生成后,随后的开挖步对其影响很小.桩侧隧道洞室衬砌生成后,随后开挖步施加的注浆压力可以明显减小桩顶沉降,注浆压力越大,桩顶最终沉降越小.推进力对桩顶沉降影响不明显.盾构施工引起的桩顶和桩底的沉降始终相同,即桩整体下沉.桩顶无荷载及桩顶施加工作荷载时,开挖引起的桩顶沉降相同;桩顶施加极限荷载时,开挖引起的桩顶沉降明显增加.     

富水硬岩地层盾构管片上浮机理及控制对策

管片上浮引发的错台、开裂是盾构隧道施工过程中的典型问题。针对长沙地铁6 号线朝芙区间管片上浮严重的地段,分析了富水硬岩地层中管片上浮的机理,并采用数值模拟的方法探究了浆液凝固时间、浆液早期弹性模量及地下水位对管片上浮的影响,结合施工过程提出控制管片上浮的对策。研究结果表明:浆液的凝固时间对管片上浮影响最大,通过调整浆液的配比,让浆液在4~6h内凝固可有效控制管片上浮;浆液的早期弹性模量对于管片上浮也有很大影响,可根据实际情况选择性质较好的浆液,其中双液浆可在30s内速凝形成很高的弹性模量,可应用于上浮严重地段,抑制管片上浮;较低的地下水压力对抑制管片上浮较有利,在盾尾每10环施作止水环箍可有效形成止水隔离带,降低地下水的影响;控制同步注浆过程保证同步注浆的质量,其中注浆压力控制在设定范围内且不能超过设定值,将理论注浆量进行调整且增加管片上部注浆比例;控制盾构的掘进姿态从而减小管片受力不均引起的上浮,同时控制盾构掘进速度能够保证盾尾空隙被同步注浆浆液有效填充。     

地铁区间隧道穿越粉细砂地层土压平衡盾构施工技术

石家庄市城市轨道交通1号线体育场站~北宋站区间隧道穿越粉细砂地层,施工采用土压平衡盾构掘进技术,对始发洞口进行了双管旋喷桩加固,掘进过程中优化了盾构推进速度、土仓压力、出土量、推力及注浆压力等主要技术参数,保证了施工安全,区间隧道顺利贯通;采用同步注浆和二次注浆措施及优化的掘进施工参数控制了掌子面的稳定和地表沉降。工程实践证明土压平衡盾构也适用于粉细砂地层的区间隧道施工。     

盾构隧道壁后注浆压力分布模型

为探讨盾构隧道壁后注浆压力在环形盾尾空隙中的传递过程,用旋转粘度计对硬性浆液的流变特性和流变参数进行了测定.试验结果显示,硬性浆液属于宾汉姆流体,其塑性粘度为1~4 Pa.s,动切力介于10~40 Pa之间.用宾汉姆流体描述硬性浆液的流变特性,导出了其注入盾尾空隙过程中注浆压力的传递公式,并用Soph ia隧道的监测结果验证了注浆压力分布模型的合理性.     

小净距重叠隧道盾构施工技术

小净距重叠隧道施工具有较大的安全风险,由于盾构设备自重大、功率高,掘进过程中对周边土体产生剧烈扰动,在施工过程中如控制不当,容易发生安全事故并造成巨大的经济损失。结合深圳地铁二号线东延线湖贝站~黄贝岭站上下重叠隧道施工的成功案例,从严格控制掘进参数、盾构姿态调整和加强同步注浆等方面介绍了小净距重叠隧道盾构施工的关键技术,对同类工程有借鉴意义。     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

盾构隧道邻近高架桥桩基时的地层加固措施

广州地铁盾构隧道施工过程中,盾构隧道靠近一处高架桥的钻孔桩基,采用袖阀管注浆的方法,隔离了盾构隧道与高架桥的钻孔桩基,并加固了盾构隧道通过路段的地基,减轻了盾构隧道施工对钻孔桩基的影响,保证了高架桥的安全。介绍了袖阀管注浆加固地基的方案选定、施工参数的设计、施工监测和施工中应注意事项等,对同类工程有借鉴意义。     

基于灰色理论的砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响分析

为了揭示地面沉降对不同盾构施工参数的敏感性,以成都地铁17号线来凤路站—凤溪站盾构区间隧道为例,采用灰色理论对总推力、刀盘扭矩、同步注浆压力等9项控制参数的实测数据进行分析.研究结果表明:地面沉降对盾构施工参数敏感性最主要的3个因素依次为推进速度、注浆压力(注浆量)和螺旋机转速;在成都地区富水砂卵石地层中进行盾构施工时,盾构总推力控制范围为19000～41000 kN,刀盘扭矩控制范围为8000～23000 kN·m,同步注浆压力为1～3 bar;灰色理论模型能客观、准确地反映富水砂卵石地层盾构施工参数控制与地面沉降之间的关系.     

复合地层盾构施工泡沫剂与同步注浆参数研究

为降低近接线盾构施工对周围环境的影响,对南京城际轨道交通盾构隧道下穿句容河区间段复合地层的注浆参数进行研究。通过分析现场施工实测的土仓压力与注浆压力、注浆量之间的关系,确定以土仓压力为依据的注浆压力和注浆量的预测公式。研究结果表明:以土仓压力为依据的盾构注浆压力和注浆量可以很好地指导盾构注浆施工。     

盾构始发井端头冷冻加固设计方案

盾构始发为盾构隧道施工的关键环节,也是施工的难点和风险点之一。以扬州市瘦西湖隧道工程为例,阐述了盾构隧道洞门采用冷冻密封止水设计方案,成功实施了浅覆盖、中透水地层条件下大直径泥水盾构的成功始发,避免了涌水、涌砂及破洞门后土体坍塌等风险的发生,对类似工程具借鉴意义。     

大直径泥水盾构施工引起的地表沉降规律研究

对大直径泥水平衡盾构在砂卵石地层、软土地层中施工引起的地表沉降进行分析研究。通过对隧道横向沉降影响区、纵向沉降、不同时段沉降等的分析研究,得出大直径泥水盾构在砂卵石地层、软土地层中施工引起的地表沉降规律。卵石层中、软土层中,大直径泥水盾构施工引起的地表沉降在横断面方向基本上均呈正态分布,但砂卵石地层中的主沉降区范围较软土地层中的要小,且沉降值较软土中的也小;在盾构通过、盾尾通过两阶段地表沉降量比较大,软土地层中工后沉降较明显。     

郑州地铁富水砂层盾构下穿河流的沉降分析与应对措施

结合郑州市轨道交通5号线农心盾构区间地面沉降的工程实例,对盾构机在富水砂层中下穿河流前地面沉降的原因进行了全面分析,认为盾构停机时间过长、渣土不良、同步注浆浆液性能不达标、施工参数配置不合理、现场监测不及时等均是导致此次盾构施工过程中地面沉降过大的主要因素,并提出相应的控制措施,地表沉降得到有效控制。为解决盾构在砂层地面沉降控制问题提供借鉴。     

泥岩地层小曲线盾构机姿态纠偏及防止管片上浮控制技术

广西南宁地铁线路穿越多种复杂地质,泥岩作为该地区一种典型地质,盾构机在该地层中掘进,容易出现两种典型的问题:一是盾构机掘进方向姿态难以纠偏,二是隧道管片容易上浮。出现上述问题的要因是泥岩地质较密实且具有一定的强度和微膨胀性,不利于盾构机姿态纠偏,尤其是小曲线隧道;泥岩具有稳定性,盾构同步注浆浆液初凝前对管片造成上浮。通过优化盾构机刀具配置、管片选型、盾构姿态"阶梯式"调整、优化同步注浆配合比缩短初凝时间、二次注浆采用双液浆速凝填充等措施予以解决,实践后隧道成型质量控制良好。     

南京地铁7号线窑晓右线区间全断面灰岩盾构施工技术

南京地铁7号线窑晓右线220～431环区间段为全断面灰岩盾构施工断面,由于灰岩强度高、地层含水量大,导致盾构施工过程中出现螺旋机喷涌、出渣含水量大、刀具非正常磨损、施工效率低等问题。针对盾构施工过程出现的问题,有针对性的提出同步注浆、二次注浆、丙烯酸盐配合注入,前盾球阀、盾体超前注浆孔放水等改进措施,整体施工效率较改进前提升约48.1%。相关技术经验可为全断面灰岩盾构施工提供借鉴。