雙圓盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中管片力學(xué)性狀的原位測(cè)試

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在盾構(gòu)隧道施工工程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生管片破碎現(xiàn)象。管片破碎不僅會(huì)引起隧道滲水、漏漿,而且會(huì)影響到隧道的使用性能,因此隧道施工過(guò)程中管片破碎原因分析及防治是個(gè)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(guò)程中會(huì)對(duì)地表周邊環(huán)境造成較大的影響。本文利用盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)對(duì)環(huán)境影響小且施工快的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合對(duì)上海世博北京西路～華夏西路電力電纜隧道工程監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù),并考慮盾構(gòu)施工的相關(guān)因素,采用土體擾動(dòng)機(jī)理,得出了盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中地表縱向及橫向斷面沉降的規(guī)律。同時(shí),闡述了如何合理使用peck曲線對(duì)橫向沉降進(jìn)行預(yù)測(cè),控制施工中地表的沉降。

隨著當(dāng)前我國(guó)地鐵建設(shè)的發(fā)展,地鐵上下存在的重疊隧道的現(xiàn)象也越來(lái)越普遍。而地鐵施工會(huì)引起地層的移動(dòng),導(dǎo)致周圍道路、房屋以及管線事故的發(fā)生。本文先對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)地鐵重疊盾構(gòu)隧道施工過(guò)程的變形研究現(xiàn)狀進(jìn)行了相關(guān)的闡述,再對(duì)地鐵重疊盾構(gòu)隧道施工過(guò)程的變形控制進(jìn)行了相關(guān)的研究,希望對(duì)我國(guó)地鐵隧道施工技術(shù)的改進(jìn)能有一定的指導(dǎo)與借鑒意義,進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展。

本文通過(guò)建立有限元模型計(jì)算地鐵重疊盾構(gòu)隧道的變形,并分析了上下隧道的施工順序、盾構(gòu)隧道凈距、土體加固措施等因素對(duì)變形的影響,得到以下結(jié)論:先上后下、先下后上對(duì)地面沉降影響很小,先下后上施工順序中下部隧道會(huì)上浮,先上后下施工順序中上部隧道會(huì)沉降;盾構(gòu)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(zhì)量。鑒于此,采用復(fù)配技術(shù)對(duì)單液型可硬性漿液進(jìn)行制備,對(duì)管片上浮模擬試驗(yàn)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),對(duì)摩擦力/摩擦系數(shù)及浮力的計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),最后對(duì)管片的受力情況及其時(shí)變特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：摩擦力/摩擦系數(shù)在試驗(yàn)初期（0-6h）基本呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì),隨后（6-14.5h）呈階梯形增長(zhǎng)趨勢(shì),最后趨于穩(wěn)定;浮力隨時(shí)間的推移呈線性下降趨勢(shì),待漿液完全凝固時(shí),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(zhì)量。鑒于此,采用復(fù)配技術(shù)對(duì)單液型可硬性漿液進(jìn)行制備,對(duì)管片上浮模擬試驗(yàn)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),對(duì)摩擦力/摩擦系數(shù)及浮力的計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),最后對(duì)管片的受力情況及其時(shí)變特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：摩擦力/摩擦系數(shù)在試驗(yàn)初期（0-6h）基本呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì),隨后（6-14.5h）呈階梯形增長(zhǎng)趨勢(shì),最后趨于穩(wěn)定;浮力隨時(shí)間的推移呈線性下降趨勢(shì),待漿液完全凝固時(shí),浮力消失。

將隨機(jī)介質(zhì)理論應(yīng)用于雙圓盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降計(jì)算,假定開挖后土體移動(dòng)模式為不均勻收斂,推導(dǎo)了土體損失引起的地面沉降計(jì)算公式。算例分析結(jié)果表明:預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較吻合;雙圓疊加模型計(jì)算結(jié)果明顯偏大,原因是沒(méi)有考慮雙圓盾構(gòu)重疊部分減少的土體開挖面積,仍按兩個(gè)單圓的土體開挖面積來(lái)計(jì)算,導(dǎo)致土體損失量比實(shí)際大;將雙圓疊加模型計(jì)算結(jié)果按實(shí)際土體開挖面積相應(yīng)折減,發(fā)現(xiàn)其計(jì)算結(jié)果仍比實(shí)測(cè)值大,表明雙圓盾構(gòu)隧道不能簡(jiǎn)單地采用兩個(gè)單圓疊加得到。對(duì)雙圓疊加模型進(jìn)行修正,提出修正系數(shù)取值,修正后的雙圓疊加模型計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較吻合。

盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中管片內(nèi)力地研究 【摘要】在北京地鐵5號(hào)線北新橋-雍和宮左線區(qū)間隧道實(shí)驗(yàn)段,選取3個(gè)不同地質(zhì)情況地測(cè)試斷面,進(jìn)行盾構(gòu)施工 過(guò)程中管片內(nèi)力研究.結(jié)果表明,在盾構(gòu)施工過(guò)程中,從管片結(jié)構(gòu)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(nèi)力不斷調(diào)整、變化。管片在尾板保護(hù)范圍之內(nèi)時(shí),管片在左右45°方位和拱底處軸力較大。管片脫離尾板保護(hù) 后,土體和填充漿液對(duì)管片產(chǎn)生作用,使管片內(nèi)力迅速增加,增幅最大達(dá)30%~40%,此時(shí)是裝配式管片單層襯砌安全地 關(guān)鍵時(shí)刻之一。地質(zhì)情況對(duì)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(zhì) 情況對(duì)管片彎矩地影響不明顯。注漿效果對(duì)脫離尾板保護(hù)管片地內(nèi)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(guān)鍵詞】管片內(nèi)力。盾構(gòu)隧道。施工過(guò)程。地下鐵道 由于盾構(gòu)法

在隧道施工中,管片破碎是一個(gè)常見的現(xiàn)象,也是困擾施工單位的一個(gè)難題。作者對(duì)幾種常見的管片破碎現(xiàn)象作了分析,并提出了針對(duì)性預(yù)防措施。

在雙圓盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中雙圓盾構(gòu)往往會(huì)由于以下因素發(fā)生側(cè)向偏轉(zhuǎn):(1)土層分布不均勻;(2)盾構(gòu)機(jī)的制造誤差;(3)運(yùn)輸臺(tái)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(dāng)操作。首先,分析了雙圓盾構(gòu)施工中產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的原因以及糾偏方法,其中單側(cè)壓重是糾正雙圓盾構(gòu)側(cè)向偏轉(zhuǎn)的最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)有效的方法。在工程實(shí)踐中,壓重荷載的大小一般取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)偏轉(zhuǎn)角的變化。在單側(cè)壓重實(shí)施前沒(méi)有預(yù)測(cè)其糾偏效果的方法,而且,壓重糾偏還會(huì)引起周圍地層的變位。應(yīng)用有限元數(shù)值模擬的方法,分析總結(jié)了壓重荷載與偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系以及雙圓盾構(gòu)周圍土層的變形。對(duì)于最大允許偏轉(zhuǎn)角為0.6°時(shí),需加壓重荷載為350kn將其糾正。同時(shí),糾偏0.6°偏轉(zhuǎn)角會(huì)造成85mm的額外地表沉降,其結(jié)果可供實(shí)際工程的施工管理參考。

盾構(gòu)隧道開挖過(guò)程中周圍土體應(yīng)力重分布以及襯砌結(jié)構(gòu)與土體相互作用,是盾構(gòu)施工過(guò)程中地層擾動(dòng)的內(nèi)在原因,是有限元分析的關(guān)鍵因素,本文針對(duì)軟土地區(qū)的特點(diǎn),利用大型通用有限元軟件abaqus對(duì)盾構(gòu)隧道施工過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬,并通過(guò)一實(shí)際問(wèn)題的計(jì)算表明本文所用的計(jì)算方法是有效可行的

復(fù)雜條件下大型泥水盾構(gòu)施工誘發(fā)的地表變位的預(yù)測(cè)與控制是亟待深入研究的重要課題。本文運(yùn)用隨機(jī)介質(zhì)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(gè)方面預(yù)測(cè)了兩條盾構(gòu)隧道單獨(dú)和共同施工引起的地表變位,為盾構(gòu)隧道施工決策提供借鑒和參考。

水下盾構(gòu)隧道施工管片上浮控制——以天津地鐵3號(hào)線l3標(biāo)段盾構(gòu)穿越新開河為背景，研究了盾構(gòu)穿越河底粘土層、粉質(zhì)粘土層條件下的管片上浮控制問(wèn)題．研究結(jié)果印證了粘土、粉質(zhì)粘土地層條件下注漿擴(kuò)散跨過(guò)滲透注漿階段，直接進(jìn)入壓密注漿階段的結(jié)論；同時(shí)表明：在...

以天津地鐵3號(hào)線13標(biāo)段盾構(gòu)穿越新開河為背景,研究了盾構(gòu)穿越河底粘土層、粉質(zhì)粘土層條件下的管片上浮控制問(wèn)題.研究結(jié)果印證了粘土、粉質(zhì)粘土地層條件下注漿擴(kuò)散跨過(guò)滲透注漿階段,直接進(jìn)入壓密注漿階段的結(jié)論;同時(shí)表明:在河底土層為粘土、粉質(zhì)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(dòng)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(gòu)穿越新開河河底時(shí),控制管片上浮的注漿壓力不超過(guò)0.25mpa,實(shí)際注漿壓力為0.15~0.20mpa,并在實(shí)踐中取得了良好效果.

針對(duì)施工期盾構(gòu)隧道管片襯砌的受力特性及其施工荷載對(duì)管片結(jié)構(gòu)造成的影響開展研究。首先,對(duì)施工期管片所受施工荷載進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),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(jìn)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(chǔ)上,對(duì)施工荷載對(duì)管片結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)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(cuò)臺(tái)等。最后,從掘進(jìn)千斤頂控制、注漿壓力控制、螺栓二次預(yù)緊等角度對(duì)施工期盾構(gòu)隧道的管片破損保護(hù)工作提出了建議。分析表明,對(duì)盾構(gòu)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(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范亦應(yīng)更加重視施工荷載的作用及其影響。

盾構(gòu)隧道施工階段管片接頭剛度試驗(yàn)研究——以廣州地鐵盾構(gòu)隧道管片為對(duì)象．通過(guò)室內(nèi)足尺試驗(yàn)對(duì)施工階段盾構(gòu)隧道管片接頭的抗彎剛度進(jìn)行研究，結(jié)果表明管片接頭剛度呈線性變化，且與管片接頭的構(gòu)造形式密切相關(guān)，并隨接頭內(nèi)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(gòu)隧道試驗(yàn)段的實(shí)際施工過(guò)程,計(jì)算得到了地表沉降、土體內(nèi)部變形、地基應(yīng)力等結(jié)果,分析后得到了一些有益的結(jié)論,為完善盾構(gòu)施工技術(shù)提供了計(jì)算依據(jù),亦可為探索和完善廣東軟土地層中盾構(gòu)隧道技術(shù)提供參考。

淺談盾構(gòu)隧道施工管片上浮的控制

本文對(duì)盾構(gòu)隧道管片出現(xiàn)連續(xù)上浮的問(wèn)題,進(jìn)行了原理分析和技術(shù)討論,并針對(duì)廣州地鐵三號(hào)線盾構(gòu)施工管片上浮的控制措施,提出了相關(guān)建議。以供類似從事盾構(gòu)施工的廣大技術(shù)人員參考與探討。

淺談盾構(gòu)隧道施工管片上浮的控制——本文對(duì)盾構(gòu)隧道管片出現(xiàn)連續(xù)上浮的問(wèn)題，進(jìn)行了原理分析和技術(shù)討論，并針對(duì)廣州地鐵三號(hào)線盾構(gòu)施工管片上浮的控制措施，提出了相關(guān)建議。以供類似從事盾構(gòu)施工的廣大技術(shù)人員參考與探討。

雙圓盾構(gòu)隧道施工中土體變形控制和糾偏控制是其主要的技術(shù)難點(diǎn)。在分析雙圓盾構(gòu)隧道施工中盾構(gòu)機(jī)偏轉(zhuǎn)特性的基礎(chǔ)上,基于隨機(jī)介質(zhì)理論,采用坐標(biāo)變換和分區(qū)域積分,推導(dǎo)雙圓盾構(gòu)隧道施工中偏轉(zhuǎn)角與地表沉降和水平變形的函數(shù)關(guān)系式。通過(guò)實(shí)例計(jì)算,分析偏轉(zhuǎn)角對(duì)地表變形的影響規(guī)律。結(jié)果表明:偏轉(zhuǎn)將導(dǎo)致地表產(chǎn)生附加變形,使地表變形曲線由對(duì)稱變?yōu)榉菍?duì)稱;地表沉降曲線存在3個(gè)焦點(diǎn)(v_1,v_2和v_3),水平變形曲線存在4個(gè)焦點(diǎn)(h_1,h_2,h_3和h_4),每個(gè)焦點(diǎn)左右兩邊土體的附加變形方向相反。對(duì)于逆時(shí)針偏轉(zhuǎn),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(chǎn)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(chǎn)生負(fù)的附加水平變形。最大地表沉降隨偏轉(zhuǎn)角增大呈非線性增加,且其位置向左移動(dòng);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(diǎn)逐漸向左移動(dòng)。對(duì)于順時(shí)針偏轉(zhuǎn),焦點(diǎn)兩邊土體的附加變形方向與逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)相反,且最大右向水平地表變形隨偏轉(zhuǎn)角增大而減小,最大地表沉降位置和平衡點(diǎn)逐漸向右移動(dòng)。