盾构隧道穿越土坝的地层沉降控制

在盾构施工技术中,如何控制地层沉降,避免影响隧道上方建筑物,一直是人们非常关心的问题。虽然盾构及管片与其周围土体的耦合作用极其复杂,但对盾构扰动土体的变形分析和计算可为控制地层变形提供理论依据;规范盾构施工操作程序,可减少非正常地层损失;正确选择同步注浆和壁后注浆的材料、配比及工艺,可最大限度地填充建筑空隙;预先注浆和复注浆加固隧道上方土体,可减少土体扰动和固结沉降量。     

基于改进壳-柱模型的盾构隧道饱和地基动应力解

针对现有壳-柱模型无法考虑盾构隧道壁后注浆层的问题,分别采用无限长的双层圆柱壳模拟盾构隧道衬砌和壁后注浆层,中空圆土柱模拟饱和地基,基于Flügge圆柱壳理论和Biot波动理论,结合边界条件,求解隧道内作用固定简谐荷载时饱和地基中的动应力,并分析其分布规律及注浆层对土体动应力的影响.结果表明:隧道注浆层底部土体径向正应力τrr和孔压Pf幅值随着与荷载的轴向距离增大而减小,剪应力τrz随距离增加先增大后减小,至3 D(隧道直径)时地基动应力接近于0;土体的渗透性越差,径向正应力和孔压幅值越大,但当土体渗透系数k小于10-5 m·s-1时,渗透系数的进一步减小对地基动应力幅值的影响不大;隧道壁后注浆层能减小土体径向正应力和孔压(约5%~8%);注浆层下方同一点土体径向正应力和孔压幅值均随着注浆层厚度增加而线性减小;而注浆层的弹性模量在一定范围内(50~650MPa)变化时对其几乎无影响.     

富水卵石层桩底小净距盾构下穿京台高速公路桥梁变形控制措施

以济南市轨道交通R1线王府庄站~大杨庄站区间盾构隧道下穿京台高速公路桥梁为工程依托,采用MIDAS-GTS有限元软件建立三维计算模型对比分析有无注浆两种工况下桥墩变形特征,计算结果表明：无注浆加固条件下,桥墩竖向沉降最大值达10.24mm,接近变形控制值10.0mm;采用袖阀管注浆加固条件下,桥墩竖向沉降最大值为6.35mm,加固效果对保护桥梁变形效果明显。施工过程中通过控制盾构掘进参数、同步注浆、补强注浆、渣土改良技术等施工精细化技术措施来减小盾构施工对桥梁扰动;针对桥梁沉降达到预警值、控制值分阶段采取洞内径向注浆、应急支顶措施,确保桥梁结构安全。监测结果显示,盾构整个穿越过程中,桥墩最大沉降值为3.11mm,表明袖阀管注浆加固对控制桥梁变形起到很好地效果。     

盾构隧道下穿砌体结构的洞内深孔注浆加固参数分析

以盾构隧道下穿砌体结构房屋为背景,以墙体最大拉应力增量为评价指标,分析洞内深孔注浆加固技术中径向加固半径、建筑物前后加固范围和隧道断面加固范围这3个主要技术参数在盾构隧道下穿砌体结构过程中对砌体结构的影响,并采用正交试验方法,确定主要技术参数影响洞内深孔注浆加固效果的主次顺序.结果表明：洞内深孔注浆技术可以对隧道周围的地层进行有效加固,减少盾构隧道施工对上部砌体结构房屋的扰动;对隧道周围进行全断面注浆时,加固效果最好;径向加固半径超过5m,建筑物前后加固范围超过1.5倍隧道直径时,注浆加固效果不再明显;在影响洞内深孔注浆加固效果的主要技术参数中,隧道断面加固范围对加固效果的影响最大,其次为径向加固半径,影响最小的为建筑物前后加固范围.     

深孔注浆技术在盾构始发端头土体加固施工中的应用

结合深圳地铁二号线工程实例,论述了深孔注浆技术在盾构始发端头土体加固施工中的应用.实践表明,采用深孔注浆技术在对盾构端头土体加固也可以保证盾构的顺利始发,以便为今后类似工程借鉴.     

软土地层盾构过河端头加固水平注浆的应用

在天津海河"共同沟"盾构项目以普通水泥-水玻璃双液浆为注浆加固材料,采用水平前进尺分段注浆方式,成功实施了端头加固,保证了盾构的安全始发。依例阐述了软土地层盾构施工端头水平注浆加固设计、施工工艺。     

盾构隧道下穿明挖区间隧道三维数值模拟分析

某地铁工程正线盾构隧道需下穿引出段线明挖区间隧道,针对上部隧道底部不加固、上部隧道底部加固及上部隧道底部不加固+盾构反向掘进三种不同工况,对盾构掘进中引起的周围土体变形及上部明挖区间隧道位移进行了详细分析。计算结果表明:上部隧道底部土体加固能控制上部隧道沉降变形,但加固对新建隧道及其周边土体变形影响很小;因上部隧道在平面上为曲线型,盾构掘进方向对上部隧道有一定的影响,对新建隧道管片及周边土体变形影响较小;采用注浆加固后,上部隧道沉降变形得到了较好地控制,最大可降低10%的沉降,同时可根据具体控制要求,选择合适的加固强度。     

地铁盾构施工对上跨桩板结构的扰动机制研究

针对浅埋施工条件下盾构下穿桩板结构的开挖扰动问题展开研究.依托滨海软弱土层地铁盾构隧道开挖工程,结合现场原位测试和数值动态仿真,分别针对开挖顶进和盾尾注浆两个扰动阶段,分析近场和远场结构部件的受力变形规律,阐明扰动机制.结果表明:盾构开挖顶进阶段,顶推力对周围土体的放射挤压引起桩身横向弯曲及顶板抬升,刀盘驶过目标桩1.00D(D为开挖洞径)时,近场桩身变形达到最大;盾尾注浆阶段,在注浆层硬化前,顶板及近场桩身随土体出现回弹变形,并于刀盘驶过目标断面约3.00D后趋于稳定,此时顶板出现沉降槽;距离开挖空间1.00D的远场桩身先后受到顶推力的外扩挤压,以及隧道上部地层回弹沉降的横向推动作用,弯曲变形逐步增大,未表现出回弹变形.     

基于流固耦合的隧道断层破碎带注浆加固圈厚度分析

隧道穿越富水断层破碎带常发生突涌水及围岩变形失稳等地质灾害,帷幕注浆是治理隧道断层破碎带的有效方法,通过帷幕注浆在隧道周边形成注浆加固圈,降低围岩渗透能力,提高隧道周边围岩强度。为确定合理的注浆加固圈参数,提高注浆加固效果,基于流固耦合理论对隧道周边渗流场、应力场和位移场进行了数值模拟,分析了不同加固圈参数对隧道涌水及变形规律的影响。研究结果表明：随着注浆加固圈厚度的增加,隧道涌水量和变形量均减少,但当加固圈厚度大于一定值时,涌水量及变形量变化均趋于平缓。根据数值模拟结果得出最合理的注浆加固参数并指导工程设计,研究结果对于完善帷幕注浆理论和指导类似工程注浆设计具有一定的借鉴意义。     

盾构隧道施工参数对地表沉降的影响研究

以广州市地铁十八号线万顷沙站—万横中间风井盾构区间隧道工程为研究背景，运用有限元软件，探讨了隧道埋深比、掘进压力、注浆厚度3种因素引起的地表变形的影响。在分析中使用控制变量法，在其他条件不变的情况下，改变掘进压力等施工参数并选取合理的值域后进行数值模拟，研究各种参数对地表沉降的影响程度。结果表明：(1)随着隧道埋深比的增大，横向地表沉降量峰值出现先增加后下降的变化规律，沉降槽曲线也逐步趋于缓和；(2)地面横向沉降峰值随掘进压力的增大而增大，当掘进压力超过掌子面土体应力释放值时，沉降量峰值与掘进压力成正比；(3)地面横向沉降量与注浆层厚度成反比。     

盾构壁后注浆材料配比及注浆效果分析

盾构壁后注浆浆液需根据实际工程,满足相应的工作性能要求;并达到一定的注浆效果。基于室内试验和现场试验,分析了各注浆材料掺比与浆液工作性的关系,提出了适合工程施工的浆液配比。通过探地雷达技术对注浆效果进行分析评价,得出拱顶注浆效果好于边墙。应注意对壁后注浆效果不佳区域及时补注浆液,防止地层塌陷。     

浅谈隧道超前支护及施工工艺

从工程实践出发,对几种超前支护技术的原理、适用情况、施工工艺等进行了探讨,介绍了隧道工程超前支护技术。     

浅埋小净距隧道中壁法开挖注浆范围及隧道错开步距分析

由于城市地下空间有限,提供给隧道施工的空间极小,越来越多的浅埋小净距隧道出现在城市中,明确浅埋小净距隧道开挖引发的地表及支护变形规律是保障施工安全的重要前提。以赣州蓉江过江隧道为研究背景,通过现场及室内试验确定注浆前后土层强度参数的变化情况,采用有限差分软件构建对应的数值计算模型,分析浅埋小净距隧道开挖引发的地表沉降及支护变形规律,最后研究不同注浆范围及隧道错开步距的控制效果。研究结果表明：注浆后,土层强度参数提高约40%,抗变形能力提高约130%;隧道开挖后地表沉降由非对称的“V”型分布逐渐转变为对称的“W”型分布,地表最大沉降位置最终出现在后行隧道上方地表;注浆加固能有效控制地表及初期支护变形,提高隧道错开步距对变形的控制效果影响较小,建议现场施工的注浆范围为隧道拱顶至拱顶上方6~8 m范围,先行隧道及后行隧道的错开步距选取为40 m。     

注浆作用下渗漏水对隧道和地层沉降影响

基于衬砌-注浆层-土层相对渗透系数,提出了能够综合反映注浆体和隧道衬砌共同作用的相对渗透系数.通过数值模拟,建立了该系数与隧道渗漏引起的衬砌受力、变形和地层位移之间的关系.在此基础上,建立了能够考虑注浆影响的评价方法,该方法能够基于隧道完全渗水和完全不渗水两种极端条件预测隧道有限渗水对地层和隧道结构的影响.     

高黏性浆液在富水破碎带隧道涌水治理中的应用

富水破碎带隧道的涌水常常会引起一系列地质灾害, 其中高黏性浆液作为一种治水材料, 在富水破碎带的治水过程中发挥了积极的作用. 实验测量得到了常用水泥浆液和高黏性浆液黏性随时间变化的规律, 并分析黏度变化对注浆治水的影响. 引入孔隙率、渗透率动态模型,建立了适用于富水破碎带注浆治水的流固耦合数学模型, 分析了高黏性浆液注浆过程中压力梯度、应变率和孔隙率变化, 确定高黏性浆液流动半径. 结合浅层填充挤压、深层高压挤密的注浆思路设置了排水减压孔, 参考计算结果设计试验方案. 通过监测隧道涌水量和检测钻孔取芯, 验证了数学模型和试验方案的合理性. 试验结果表明, 隧道涌水量下降了97%, 达到了封堵涌水的目的; 现场芯样充填饱满密实, 抗压强度较原始地层提高了2~4 倍, 围岩整体防渗性能和稳定性得到大幅提升. 该结果不仅验证了数学模型的合理性, 还为类似地层治水处理提供了新的思路.     

盾构隧道同步注浆浆液压力变化规律研究

基于浆液流体的连续方程和运动方程,建立了浆液刚进入盾尾空隙时的环向压力分布模型;并推导了在距离注浆孔较远距离处的浆液压力梯度与上浮力的关系式。结合实际工程监测数据验证了理论分析的合理性。分析结果表明:盾构机推进时,注浆点附近的浆液环向压力分布主要由注浆孔位置和注浆孔压力及浆液重度决定;停止推进时,浆液在固结效应下压力逐渐消散,竖直方向上压力梯度逐渐减小;随着远离注浆点,浆液的压力梯度逐步减小并趋于稳定,稳定时的压力梯度主要由上浮力的大小决定。     

水溶性高聚物在盾构隧道注浆材料中的应用研究

研究了羧甲基纤维素、聚乙烯醇和聚丙烯酸钠三种高聚物对掺高效减水剂GCL1—3A的盾构隧道注浆材料泌水、流动度、凝结时间以及水泥净浆流变性的影响,结果表明,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠对注浆材料都具有良好的保水性,聚乙烯醇在6h后才显示出一定的保水效果。在3％（质量分数）掺量（相对于减水剂用量）下,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠可提高注浆材料的流动度和稳定性。此外,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠具有促凝作用,而聚乙烯醇具有缓凝作用。掺加羧甲基纤维素或聚丙烯酸钠的注浆材料初凝时间均为13h左右,比未掺加高聚物的注浆材料的初凝时间缩短了1h。     

上海软土盾构法隧道的理论和实践

总结了上海软土盾构法隧道建设中的经验和教训，针对设计和施工中存在的地面沉降、衬砌防水、蛇行及盾构进出工作井的地基处理等技术难题，进行了多方面的现场监测，并与理论计算加以对比分析     

松软破碎带中巷道围岩注浆加固参数研究

在分析松软破碎带中巷道围岩的稳定性和支护影响因素的基础上,借助于注浆改善围岩特性并结合锚杆支护,通过现场实测、理论分析和FLAC数值模拟相结合的方法,确定了松软破碎带中的巷道围岩注浆深度、浆液比例和注浆孔间距等加固参数。研究结果对类似条件下的巷道的支护具有一定的指导意义。     

隧道白云岩砂化段帷幕注浆处理技术

为研究隧道白云岩砂化段帷幕注浆处理技术,通过计算、数值模拟和工程实践方法研究了处理技术的四种关键影响因子,即注浆压力、注浆材料、注浆厚度和注浆工艺。结果表明:在全强砂化白云岩粉细砂层中帷幕注浆应采用高压劈裂注浆,注浆终压建议为4～5 MPa;通过数值模拟确定双液浆最适合白云岩砂化段注浆处理工程;经过公式计算和数值模拟对比,注浆厚度公式可采用经验公式计算,方便简单,一般地层中可取开挖半径值;注浆顺序原则为:由外到内、由下到上、间隔跳孔,分三序孔施工;前进式注浆工艺能够较好地解决成孔质量问题,但应结合现场条件合理调整分段长度,白云岩砂化段分段长度以0.5～1 m为宜;注浆过程中可以先进行双液浆灌注形成维护圈,再进行超细水泥的局部补强。可见,这些成果可为类似隧道帷幕注浆工程提供借鉴,保障安全掘进和工程质量。