软土地层大断面管幕-箱涵施工技术

运用风险分析方法，说明上海市中环线虹许路一北虹路下立交工程采用的施工方法在施工中不会发生不可克服的风险；然后对工程中的关键施工技术（钢管幕顶进高精度姿态控制、网格工具头的设计、地表变形控制和箱涵姿态控制等）进行了介绍。     

软土地层管幕法隧道箱涵顶进开挖数值模拟

上海市中环线虹许路-北虹路地下立交隧道工程是我国首次采用管幕法箱涵推进工法施工，为研究管幕的作用，及管幕内土体变形及土压力分布规律，采用二维弹塑性有限元模拟网格内土体开挖过程。计算结果表明：随着网格内土体开挖，管幕下沉，网格前端11m范国内土压力明显降低，最大降幅约为原压力的31％。同时，网格前端11～30m一段范围内竖向略有增大；随着开挖进行，网格前端土体水平位移持续增加、水平应力相应减小；土体松动范围逐渐扩大，松动区的范围约为箱涵高度的2．5～3倍，形状为顶端与底端小，中间大。开挖结束时，最大水平位移达到了6．3cm，水平应力最大降低了约40％。     

砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析

分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件,通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点,选用颗粒离散元法作为数值计算工具,通过对大型三轴试验的数值模拟,对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明：1)开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符;2)当支护压力较小时,开挖面前方土体颗粒接触力很低,颗粒流动趋势明显,因此容易引起超挖,从而导致盾构施工后形成地层中的空洞;3)开挖面前的上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷,这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。     

管幕内顶进箱涵前端网格内壁土压力分布模式

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中,随着网格后端土体的开挖,作用于网格内壁各面的土压力发生调整,其特点是在距开挖面不同位置处有不同的大小。根据力学平衡条件分析,重新达到平衡状态后,作用于内壁顶面与底面的土压力沿网格纵向呈指数函数分布,内壁侧面的土压力则为沿网格长度方向(纵向)的指数分布与沿高度方向(竖向)的线性分布的叠加,直到在网格前端仍保持相应的原始状态为止。这就为网格尺寸的合理设计打下了重要基础。最后,用室内试验验证了理论计算方法并给出了实例工程网格内壁土压力的具体分布模式。     

软土地层管幕内大断面箱涵顶进姿态控制

上海市中环线虹许路一北虹路下立交通道是世界上首例采用不加固管幕内软土的管幕法工程，也是中国大陆首次采用管幕法工程，该工程由80根妒70钢管通过锁口连接而成口字形管幕。箱涵宽34．2m，高7．85m，长126m。通过网格工具头挤土推进维持开挖面的稳定性。为了确保大断面箱涵在推进中左右水平偏差和上下高程偏差在容许的范围内，水平姿态采用导向墩装置及计算机液压同步推进系统进行控制；采用弹性地基梁理论分析箱涵高程姿态，结果表明，网格内挖土方式能有效地调整网格工具头的高程姿态。     

大断面管-箱涵顶进后靠结构分析

介绍北虹路地道工程大断面管幕-箱涵顶进后靠方案的比选过程，对于采用加固土体和暗埋段作为后靠结构的两种方案进行了分析比较，论述了采用暗埋段结构作为箱涵顶进后靠的合理性。     

软土地层中泥水盾构开挖面形态与稳定的探讨

相对于土压盾构,泥水盾构与其在"广义开挖面"与"微观平衡模式"上的差异,是泥水盾构不同于土压盾构的两个最重要的基本点.泥水盾构的开挖面从广义上可以理解为所有泥水与土层作用的接触面,既包括刀盘前方的掘削面,也包括盾构周边及盾尾后方注浆填充前的自由面.泥水盾构的微观平衡模式是指泥水与土体作用面在不同条件下微观的稳定.这些对泥水盾构的安全施工有着极为重要的意义.     

超大直径泥水盾构在砂土中的开挖面稳定性分析

超大直径泥水盾构近年来在国内外得到越来越多的应用,其开挖面的稳定性受到高度关注,而泥水支护压力控制则是保证开挖面稳定的关键。对超大直径盾构在砂土地层中的开挖面稳定性进行三维数值分析,重点研究在不同摩擦角下开挖面的失稳模式和极限支护压力,揭示了由泥水容重导致的支护压力不均匀分布对于预测结果的重要性。同时,还将三维数值模拟结果与基于极限平衡理论的楔形体模型进行对比,指出楔形体模型对于分析超大直径盾构开挖面稳定性的局限性。本项研究可为超大直径盾构在砂土中掘进时合理确定泥水支护压力和保持开挖面稳定提供参考。     

饱和软土地层中大断面箱涵进出洞技术

结合上海市中环线虹许路一北虹路下立交工程，介绍了大断面箱涵的进出洞技术。采用简化bishop条分法计算出洞段土体加固后的稳定性；介绍了出洞处工作井连续墙的爆破拆除和加固区土体的挖掘施工工艺，同时对箱涵的进洞技术做了阐述。     

管幕内顶进箱涵的前端网格长度合理设计

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的截面最大的管幕法工程。为保证在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中开挖面的稳定性,在网格横截面尺寸一定的情况下,设计合理的网格长度就十分重要。在考虑箱涵上部管幕允许沉降变形的基础上,根据作用于网格内壁土压力的分布模式,并兼顾考虑实际操作的可行性,给出了网格长度的较为合理的设计计算方法,详细计算出了较为合理的网格长度,较好地满足了各主要控制因素。     

软土地层管幕法隧道箱涵顶进开挖数值模拟

上海市中环线虹许路-北虹路地下立交隧道工程是我国首次采用管幕法箱涵推进工法施工,为研究管幕的作用,及管幕内土体变形及土压力分布规律,采用二维弹塑性有限元模拟网格内土体开挖过程.计算结果表明:随着网格内土体开挖,管幕下沉,网格前端11 m范围内土压力明显降低,最大降幅约为原压力的31%.同时,网格前端11～30 m一段范围内竖向略有增大;随着开挖进行,网格前端土体水平位移持续增加、水平应力相应减小;土体松动范围逐渐扩大,松动区的范围约为箱涵高度的2.5～3倍,形状为顶端与底端小,中间大.开挖结束时,最大水平位移达到了6.3 cm,水平应力最大降低了约40%.     

大断面双洞组合顶管开挖面稳定性研究

开挖面稳定性是大断面矩形顶管施工面临的主要挑战之一,采用密贴分洞顶进是提高开挖面安全性的重要手段,但相关的研究甚少。本文以深圳某地铁站顶管工程为背景,采用三维有限元方法分析了大断面顶管车站开挖面的破坏形式,研究了不同分洞方式和施工顺序对开挖面稳定性的影响,得到以下结论：(1)全断面顶进的施工维持开挖面稳定的能力最弱,支护应力可控范围最窄;(2)采取“先上后下”双洞密贴顶进的施工方式,由于先顶进上部结构的“遮帘”效应,下半断面的支护应力可控范围最大;(3)大断面顶进施工时,需优化控制开挖面支护应力,防止局部位移“突变”。在实际工程中,应根据断面尺寸、地层条件和埋深等因素,选择合理的分洞方式及工序。     

泥水盾构泥膜形成时开挖面地层孔压变化规律研究

为保证开挖面的稳定，泥水盾构泥水舱中的泥浆必须在开挖面上形成微透水的泥膜，将部分泥浆压力转化为有效应力，泥浆压力才能平衡地层中的土压力和水压力。目前关于泥膜形成时泥浆压力的转化规律及其影响因素尚不清楚。针对这一问题，在自制的泥浆渗透装置中，以12组不同性质的泥浆开展渗透试验，通过测定泥膜形成过程中地层超静孔隙水应力的变化，并分析影响其分布的因素，明确了泥膜的作用机理。结果表明：随着泥膜的形成，泥浆压力在地层中转化为抵抗地层静水压力的孔压、超静孔隙水应力和抵抗地层土压力的有效应力；超静孔隙水应力在泥膜段迅速降低，在地层深处逐渐趋于稳定；泥浆的密度是影响地层超静孔隙水压力分布规律的主要因素之一，泥浆黏度对其影响较小。这一结果对于泥浆压力的设定和泥浆的配制有重要的指导意义。     

砂性土中顶管开挖面最小支护压力的计算

由于圆形顶管掘进机的长高比为1,开挖面破坏时会形成卸荷拱,滑动块是一个形状复杂的截柱体,并非楔形体模型假定的三角形楔体.假定开挖面失稳时滑动块的形状为一个梯形楔体,滑动块上部为一梯形棱柱.采用太沙基松动土压力理论,根据滑动块的整体受力平衡,推导出砂性土中考虑成层土的开挖面最小支护压力计算公式.算例分析表明,该方法的计算结果要小于楔形体模型的计算结果,更接近离心模型试验结果.     

软土地层中盾构开挖面失稳情况下的土体扰动影响分析

通过数值模拟和无量纲分析方法,对在典型尺寸条件下、不同埋深比的盾构开挖面失稳土体扰动机制展开了分析和研究。研究结果表明:软土地层中盾构开挖面失稳区域近似呈现出"盆"状;在不同埋深比下,开挖面失稳对地表沉降的影响也不一致,埋深比越大,地表沉降越小,沉降范围越大。该结论为后续软土地层盾构施工提供了有益的参考。     

大断面雨水箱涵改排施工技术

上海西藏南路越江隧道浦东岸边段的西线隧道暗埋段与浦东南路下的3．2m×2．4m大断面雨水箱涵交叉穿越，为此，需对雨水箱涵进行改排。采用新老箱涵接口处钢箱围堰截水，凿除接口老箱涵侧壁，接通改排已施工好的新箱涵，既保证排水箱涵通水不断流，又确保新老箱涵顺利对接。     

软黏土地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验研究

针对软黏土地层中隧道开挖面稳定性开展离心模型试验,由远程控制模型推进模拟隧道开挖面被动渐进破坏。通过数字图像处理分析技术对开挖面被动渐进破坏模式进行了探究,结合相应数值模型对比,分析了开挖面极限支护压力以及地表变形规律。研究结果表明:在开挖面被动破坏状态下,隧道仰拱处首先出现与水平方向近似成45°+φ/2向上发展的滑动破裂带,当其发展接近隧道拱顶时,拱顶滑动破裂带形成,两滑动破裂带呈漏斗状向上逐步发展至地表;随着模型向前推进,开挖面压力前期呈现线性快速增长趋势,随后土压力增速逐步减小,开挖面压力值最终趋于稳定,分析确定软黏土地层开挖面被动破坏状态下的支护压力可控制在1~1.9倍的静止土压力;开挖面被动破坏会引起前方地表产生隆起。     

基于有限元方法的边坡开挖与稳定性分析

该文采用有限元方法和生死单元法对某边坡开挖工程进行模拟,同时采用强度折减法计算了边坡在开挖过程中的稳定安全系数,探讨了开挖过程中边坡应力和位移的分布情况以及边坡稳定安全系数的变化情况。结果发现:随着边坡的开挖,边坡的应力集中现象逐渐消除,坡顶位移减小,但坡脚位移减小不明显;在一、二级开挖过程中,边坡稳定安全系数增加,在三级开挖后,边坡稳定安全系数减小。因此在开挖过程中应注意采取防护措施。     

大断面管幕-箱涵顶进的箱涵结构设计及稳定性分析

中环线虹许路北虹路地道是目前国际上采用管幕法结合箱涵顶进技术施工的最大断面、最长距离的工程之一，本文对管幕围护下顶近施工的箱涵结构受力进行了详细的分析，包括箱涵进出洞、顶进施工过程中的不均匀受力状态以及正常使用阶段的受力分析和设计。     

水底泥水盾构开挖面稳定机理分析研究

总结了开挖面稳定性的各种分析方法,对高水压小覆土泥水盾构开挖面稳定机理进行了研究,分析了泥水平衡机理,提出了泥水压力设定的方法和适用条件,分析结果为完善盾构隧道开挖面稳定理论及指导现场实践提供了有益的方向。