雙圓盾構隧道施工過程中管片力學性狀的原位測試

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在盾構隧道施工工程中,經常會發(fā)生管片破碎現象。管片破碎不僅會引起隧道滲水、漏漿,而且會影響到隧道的使用性能,因此隧道施工過程中管片破碎原因分析及防治是個比較重要的事情。

隨著電力電纜隧道直徑逐漸加大、埋深逐漸加深,在施工過程中會對地表周邊環(huán)境造成較大的影響。本文利用盾構法隧道施工技術對環(huán)境影響小且施工快的優(yōu)點,結合對上海世博北京西路～華夏西路電力電纜隧道工程監(jiān)測的數據,并考慮盾構施工的相關因素,采用土體擾動機理,得出了盾構隧道施工過程中地表縱向及橫向斷面沉降的規(guī)律。同時,闡述了如何合理使用peck曲線對橫向沉降進行預測,控制施工中地表的沉降。

隨著當前我國地鐵建設的發(fā)展,地鐵上下存在的重疊隧道的現象也越來越普遍。而地鐵施工會引起地層的移動,導致周圍道路、房屋以及管線事故的發(fā)生。本文先對國內外對地鐵重疊盾構隧道施工過程的變形研究現狀進行了相關的闡述,再對地鐵重疊盾構隧道施工過程的變形控制進行了相關的研究,希望對我國地鐵隧道施工技術的改進能有一定的指導與借鑒意義,進而促進我國城市建設的發(fā)展。

本文通過建立有限元模型計算地鐵重疊盾構隧道的變形,并分析了上下隧道的施工順序、盾構隧道凈距、土體加固措施等因素對變形的影響,得到以下結論:先上后下、先下后上對地面沉降影響很小,先下后上施工順序中下部隧道會上浮,先上后下施工順序中上部隧道會沉降;盾構凈距越大,先下后上施工順序中下部隧道的上浮量越小;采用注漿加固措施能有效減少下部隧道上浮量。

管片脫離盾尾后在注漿液作用下上浮將影響工程施工質量。鑒于此,采用復配技術對單液型可硬性漿液進行制備,對管片上浮模擬試驗方案進行了設計,對摩擦力/摩擦系數及浮力的計算公式進行了推導,最后對管片的受力情況及其時變特性進行了研究。結果表明：摩擦力/摩擦系數在試驗初期（0-6h）基本呈線性增長趨勢,隨后（6-14.5h）呈階梯形增長趨勢,最后趨于穩(wěn)定;浮力隨時間的推移呈線性下降趨勢,待漿液完全凝固時,浮力消失。

管片脫離盾尾后在注漿液作用下上浮將影響工程施工質量。鑒于此,采用復配技術對單液型可硬性漿液進行制備,對管片上浮模擬試驗方案進行了設計,對摩擦力/摩擦系數及浮力的計算公式進行了推導,最后對管片的受力情況及其時變特性進行了研究。結果表明：摩擦力/摩擦系數在試驗初期（0-6h）基本呈線性增長趨勢,隨后（6-14.5h）呈階梯形增長趨勢,最后趨于穩(wěn)定;浮力隨時間的推移呈線性下降趨勢,待漿液完全凝固時,浮力消失。

將隨機介質理論應用于雙圓盾構隧道施工引起的地面沉降計算,假定開挖后土體移動模式為不均勻收斂,推導了土體損失引起的地面沉降計算公式。算例分析結果表明:預測結果與實測值比較吻合;雙圓疊加模型計算結果明顯偏大,原因是沒有考慮雙圓盾構重疊部分減少的土體開挖面積,仍按兩個單圓的土體開挖面積來計算,導致土體損失量比實際大;將雙圓疊加模型計算結果按實際土體開挖面積相應折減,發(fā)現其計算結果仍比實測值大,表明雙圓盾構隧道不能簡單地采用兩個單圓疊加得到。對雙圓疊加模型進行修正,提出修正系數取值,修正后的雙圓疊加模型計算值與實測值較吻合。

盾構隧道施工過程中管片內力地研究 【摘要】在北京地鐵5號線北新橋-雍和宮左線區(qū)間隧道實驗段,選取3個不同地質情況地測試斷面,進行盾構施工 過程中管片內力研究.結果表明,在盾構施工過程中,從管片結構形成局部穩(wěn)定狀態(tài)到最終與地層之間形成平衡狀態(tài),管 片地內力不斷調整、變化。管片在尾板保護范圍之內時,管片在左右45°方位和拱底處軸力較大。管片脫離尾板保護 后,土體和填充漿液對管片產生作用,使管片內力迅速增加,增幅最大達30%~40%,此時是裝配式管片單層襯砌安全地 關鍵時刻之一。地質情況對管片軸力有較大影響,在粉土層中管片軸力大,在砂土和卵石地層中管片軸力較小。地質 情況對管片彎矩地影響不明顯。注漿效果對脫離尾板保護管片地內力有直接影響,提高注漿效果可使管片受力均勻, 提高管片地耐久性. 【關鍵詞】管片內力。盾構隧道。施工過程。地下鐵道 由于盾構法

在隧道施工中,管片破碎是一個常見的現象,也是困擾施工單位的一個難題。作者對幾種常見的管片破碎現象作了分析,并提出了針對性預防措施。

在雙圓盾構隧道施工過程中雙圓盾構往往會由于以下因素發(fā)生側向偏轉:(1)土層分布不均勻;(2)盾構機的制造誤差;(3)運輸臺車的牽引力的不同;(4)已拼裝管片的作用;(5)注漿的流失;(6)施工中的不當操作。首先,分析了雙圓盾構施工中產生偏轉的原因以及糾偏方法,其中單側壓重是糾正雙圓盾構側向偏轉的最為簡單經濟有效的方法。在工程實踐中,壓重荷載的大小一般取決于操作人員的經驗和現場觀測偏轉角的變化。在單側壓重實施前沒有預測其糾偏效果的方法,而且,壓重糾偏還會引起周圍地層的變位。應用有限元數值模擬的方法,分析總結了壓重荷載與偏轉角的關系以及雙圓盾構周圍土層的變形。對于最大允許偏轉角為0.6°時,需加壓重荷載為350kn將其糾正。同時,糾偏0.6°偏轉角會造成85mm的額外地表沉降,其結果可供實際工程的施工管理參考。

盾構隧道開挖過程中周圍土體應力重分布以及襯砌結構與土體相互作用,是盾構施工過程中地層擾動的內在原因,是有限元分析的關鍵因素,本文針對軟土地區(qū)的特點,利用大型通用有限元軟件abaqus對盾構隧道施工過程進行了有限元模擬,并通過一實際問題的計算表明本文所用的計算方法是有效可行的

復雜條件下大型泥水盾構施工誘發(fā)的地表變位的預測與控制是亟待深入研究的重要課題。本文運用隨機介質理論從開挖深度、開挖斷面的大小、底層條件、施工條件、隧道中心距五個方面預測了兩條盾構隧道單獨和共同施工引起的地表變位,為盾構隧道施工決策提供借鑒和參考。

水下盾構隧道施工管片上浮控制——以天津地鐵3號線l3標段盾構穿越新開河為背景，研究了盾構穿越河底粘土層、粉質粘土層條件下的管片上浮控制問題．研究結果印證了粘土、粉質粘土地層條件下注漿擴散跨過滲透注漿階段，直接進入壓密注漿階段的結論；同時表明：在...

以天津地鐵3號線13標段盾構穿越新開河為背景,研究了盾構穿越河底粘土層、粉質粘土層條件下的管片上浮控制問題.研究結果印證了粘土、粉質粘土地層條件下注漿擴散跨過滲透注漿階段,直接進入壓密注漿階段的結論;同時表明:在河底土層為粘土、粉質粘土地層條件下,管片上浮以局部管片上浮為主,局部管片上浮控制的決定性因素為壁后注漿動態(tài)上浮力和連接螺栓抗剪力,控制局部管片上浮的根本性方法是控制壁厚同步注漿壓力.筆者還提出,盾構穿越新開河河底時,控制管片上浮的注漿壓力不超過0.25mpa,實際注漿壓力為0.15~0.20mpa,并在實踐中取得了良好效果.

針對施工期盾構隧道管片襯砌的受力特性及其施工荷載對管片結構造成的影響開展研究。首先,對施工期管片所受施工荷載進行系統(tǒng)總結,包括千斤頂推力、注漿壓力、上浮力、盾殼作用力、拼裝荷載及其他荷載等;進而將施工階段管片襯砌的受力特性歸納為典型三維特性、不確定性及不可忽視性等三方面。在此基礎上,對施工荷載對管片結構的影響進行了分析討論,包括施工期的管片裂縫、局部破損、止水條損壞、管片滲漏、管片錯臺等。最后,從掘進千斤頂控制、注漿壓力控制、螺栓二次預緊等角度對施工期盾構隧道的管片破損保護工作提出了建議。分析表明,對盾構隧道施工期管片受力特性及其影響的研究亟待深入,管片設計及相關規(guī)范亦應更加重視施工荷載的作用及其影響。

盾構隧道施工階段管片接頭剛度試驗研究——以廣州地鐵盾構隧道管片為對象．通過室內足尺試驗對施工階段盾構隧道管片接頭的抗彎剛度進行研究，結果表明管片接頭剛度呈線性變化，且與管片接頭的構造形式密切相關，并隨接頭內力組合的不同而變化。

采用三維非線性有限元法模擬了廣州地鐵某雙圓盾構隧道試驗段的實際施工過程,計算得到了地表沉降、土體內部變形、地基應力等結果,分析后得到了一些有益的結論,為完善盾構施工技術提供了計算依據,亦可為探索和完善廣東軟土地層中盾構隧道技術提供參考。

淺談盾構隧道施工管片上浮的控制

本文對盾構隧道管片出現連續(xù)上浮的問題,進行了原理分析和技術討論,并針對廣州地鐵三號線盾構施工管片上浮的控制措施,提出了相關建議。以供類似從事盾構施工的廣大技術人員參考與探討。

淺談盾構隧道施工管片上浮的控制——本文對盾構隧道管片出現連續(xù)上浮的問題，進行了原理分析和技術討論，并針對廣州地鐵三號線盾構施工管片上浮的控制措施，提出了相關建議。以供類似從事盾構施工的廣大技術人員參考與探討。

雙圓盾構隧道施工中土體變形控制和糾偏控制是其主要的技術難點。在分析雙圓盾構隧道施工中盾構機偏轉特性的基礎上,基于隨機介質理論,采用坐標變換和分區(qū)域積分,推導雙圓盾構隧道施工中偏轉角與地表沉降和水平變形的函數關系式。通過實例計算,分析偏轉角對地表變形的影響規(guī)律。結果表明:偏轉將導致地表產生附加變形,使地表變形曲線由對稱變?yōu)榉菍ΨQ;地表沉降曲線存在3個焦點(v_1,v_2和v_3),水平變形曲線存在4個焦點(h_1,h_2,h_3和h_4),每個焦點左右兩邊土體的附加變形方向相反。對于逆時針偏轉,v_1左邊和v_2,v_3之間的土體附加豎向變形為隆起,v_3右邊和v_1,v_2之間的土體附加豎向變形為沉降;h_1與h_2之間、h_3與h_4之間的土體產生正的附加水平變形,而h_2與h_3之間、h_1以左和h_4以右的土體產生負的附加水平變形。最大地表沉降隨偏轉角增大呈非線性增加,且其位置向左移動;最大右向水平地表變形呈線性增加,最大左向水平地表變形先減小后增加;水平地表變形的平衡點逐漸向左移動。對于順時針偏轉,焦點兩邊土體的附加變形方向與逆時針偏轉相反,且最大右向水平地表變形隨偏轉角增大而減小,最大地表沉降位置和平衡點逐漸向右移動。