地铁盾构施工风险评估与风险规避研究

深圳地铁二号线2202标段包括科苑站—红树湾站—世界之窗站,大部分采用盾构法施工。盾构隧道处于砂质粘性土地层填海地层,下穿4栋高尔夫别墅,存在基岩隆起、孤石和易出现施工扰动等情况。对2202标盾构施工进行安全评估,指出盾构机选型、盾构机进出洞及盾构施工过程中的风险源,如始发方向失控、盾尾卡死、洞口土体坍塌、地面建筑物出现不均匀沉降等,进而强调在施工过程中要正确辨识风险源,并根据地质、水文和周围环境条件研究采取适当的规避风险措施。     

基于突变理论的盾构下穿危旧房屋及河流段风险评价与控制方法研究

为了综合评价盾构下穿危旧房屋及河流段风险,结合软土土质特点,在对已有评价模型分析的基础上,针对风险评价普遍存在的问题,借鉴突变理论,确定盾构施工风险突变评价法步骤,将各因素归纳为工程地质、勘察设计施工、周边环境和水文地质四大指标,并对其进行分解,构建风险评价指标体系及等级标准,利用突变理论对工程实例进行评价,得到该区间盾构施工风险等级为极高风险,评估的结果较好地反映了工程的实际情况。基于风险评价结果,在盾构下穿过程,采取合理设定土压力、调节盾构推进速度和注浆压力等措施,实时动态监控地表沉降的变化和盾构施工关键参数,所得成果验证了突变理论风险评价的实用性和有效性。     

盾构近接立交桥基础安全影响三维数值分析

为了提高盾构近距离穿越立交桥群桩基础施工中的安全性,采用有限元方法建立三维数值模型对盾构穿越群桩基础过程进行动态模拟,分析了群桩基础水平位移的变化规律以及地表受盾构影响的变形规律。结果表明:盾构掘进对桩基础水平位移影响最大,且水平位移增长过程分为盾构到达前、穿越时以及注浆阶段3个阶段,3个阶段水平位移值比例为6∶3∶1;盾构在竖直方向对桩基础水平位移的影响范围为1D（盾构直径）,水平方向为3D;此外,处于盾构左右双线之间的桥梁结构由于受到土层和桩基础沉降的双重影响,会产生较大的位移,实际施工中建议加强该区域桥梁结构的监测。     

地铁盾构施工负环管片安全拆除条件及实例研究

盾构始发是盾构工法的重要施工工序之一,也是盾构施工中最容易发生事故的环节,关系到盾构隧道能否顺利掘进与及时贯通。以北京地铁为例研究了地铁盾构施工负环管片安全拆除条件问题,采用FLAC3D进行了三维模型计算分析,分析了负环管片的位移及反力架应力变化情况,实测了盾构始发段的土压力、注浆压力、盾构推力、负环管片位移、反力架应力变化规律;通过数值计算与实际监测结果的比较,给出了负环管片及反力架的安全拆除条件建议。结果表明:当负环管片的相对位移变化量趋近于零、反力架应力值基本趋于稳定时,隧道衬砌管片环与壁厚注浆及围岩之间的摩擦力足以平衡盾构推力,方能拆除负环管片与反力架。数值分析与实测结果相吻合,说明数值计算模型合理,结果可靠。     

考虑地层蠕变特性的盾构隧道施工对邻近桥桩影响和保护措施*

为探讨地层蠕变特性盾构隧道施工对邻近桥桩变形影响,基于Burgers模型建立本构数值模型,并采用FLAC3D软件进行计算。结果表明:盾构隧道贯通后,邻近桥梁承台基础变形持续增加,变形趋于稳定至少需要1 a时间,且累计变形值将超过桥梁桩基础允许变形值;提出隔离桩和盾构隧道周围地层注浆加固2种保护措施。研究结果可为评估盾构隧道施工对邻近桥桩影响程度和制定邻近桥桩保护措施提供参考。     

南水北调穿越北京地铁13号线清河桥施工优化分析

以南水北调工程盾构施工穿越北京地铁13号线清河桥工程为背景,采用有限元分析方法,针对不同施工加固措施及行车速度条件下所引起的桥面竖向变形、桥墩竖向变形和地表沉降等问题进行了研究。总结了预加固旋喷桩配比参数、注浆配比参数及行车速度等因素对各结构变形的影响程度。结果表明:水灰比为1.00时的旋喷桩,既能控制结构变形,又具有较高的经济和施工效益;水泥浆与水玻璃浆之比为1.0∶1.0时的注浆参数最优;行车速度控制在50 km/h以下时,能较好地控制结构变形的发展。最后通过对施工过程中各结构的变形进行监测,验证了优化结果的合理性。     

大直径盾构隧道穿越繁华区施工风险评价

针对深圳市春风隧道盾构施工中要穿越复杂地质及各种建构筑物的风险因素,利用层次分析法,对春风隧道施工进行风险源权重评价。在评价过程中,建立了隧道施工风险评价指标体系,运用判断矩阵计算出隧道中各因素的影响权重,根据权重大小进行比较,从而确定影响隧道施工的主要风险源。结果表明,在盾构施工中,盾构轴线偏移、建构筑物出现裂隙或破坏、盾构选型、开挖面失稳等危险有害因素对其影响较大,针对各项风险源提出了具体的管控措施,保证盾构隧道施工的安全。     

作业条件危险性评价方法在盾构工程施工过程的应用

盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工,从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。为了达到这一目的,除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外,使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力,使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙,     

大范围覆土严重卸载条件下的盾构隧道保护技术研究

为了研究大范围覆土严重卸载条件下盾构隧道保护技术的可行性及其应用效果,结合某盾构隧道上方大面积超深度基坑工程,采用有限元计算分析及监测数据验证2种方式,对基坑开挖导致盾构隧道上方覆土严重不足,采取的隧道结构保护技术实施效果进行分析和验证。研究结果表明:在隧道上方覆土严重不足、工程地质条件极差等条件下,采用桩板结构,综合隧道内配重、土层注浆加固、洞内注浆等保护技术,能有效控制盾构隧道结构在极小覆土工况下的上浮变形,可取得良好的保护效果,采用的保护技术安全可行,可作为类似工况下盾构隧道保护工作参照依据。     

倒挂井壁法在联络通道施工中的应用

地铁联络通道施工多在隧道洞通后采用暗挖和冷冻法施工,北京地铁7号线东延高楼金站～施园站区间(高施区间)受盾构始发端加站变更影响,工期严重滞后。区间联络通道采用冷冻法施工已无法保证通车目标,经四方会议进行多方案比选后,选择了可以先期施工的明挖倒挂井壁法施工。倒挂井壁法施工可在区间盾构未开始施工前施工,提前完成联络通道结构主体,相比原方案(冻结法),倒挂井壁法施工改变了联络通道施工顺序,变控制节点工作为非关键工作,并且节省了施工成本,有效解决了地铁区间联络通道节点滞后、施工工艺后置的施工难题。本施工方法丰富了地铁联络通道施工方法,可供今后类似工程参考和借鉴。     

小直径深层排水隧道盾构施工安全风险评价

为识别小直径深层排水隧道盾构施工安全风险,准确评价施工安全风险等级,提出基于危险与可操作性分析(HAZOP)的风险识别方法和基于粗糙集和云模型的风险评价方法。基于HAZOP方法全面识别施工安全风险,并根据粗糙集属性约简理论构建评价指标体系;将粗糙集与云模型结合,构建小直径深层排水隧道盾构施工安全风险评价模型;以东湖深隧工程为例,验证该模型的有效性。结果表明:该模型评价结果与实际情况基本吻合;掘进参数未及时调整、培训及考核不到位、注浆管堵塞、吊装下井设备及其零部件坠落、工程地质和水文地质情况调查不详细是小直径深层排水隧道盾构施工安全风险等级较高的因素,应重点关注并规避。     

盾构隧道施工引起地表沉降分析与处置

随着隧道施工技术的发展,盾构隧道愈来愈成为软弱岩土层或繁忙闹市地区地下工程施工的主要施工方法。但无论盾构隧道施工技术如何改进,其施工引起的地层移动是不可能完全消除的。为此,本文就盾构隧道施工地层变形特征、地表沉降原因及变形机理、地层变形预测等进行了分析研究,介绍了采用Peck公式预测分析盾构隧道地面沉降量及沉陷槽的方法,并提出了控制地层变形保护建筑物的主要措施,强调了运用数值分析方法对多工况变形进行预测分析仅仅具有指导性,只能作为控制沉降的理论参考,必须在盾构施工过程中加强沉降监测工作,随时了解地面沉降信息,及时采取有效措施,以达到控制沉降和减少损失的目的,为今后地铁设计与施工给予一定的指导。     

盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施

讨论了盾构施工对周围建筑物的安全影响 ;分析了盾构通过建筑物时的组织方法 ;论述了盾构施工影响区域的划分和对建筑物影响进行预测的手段 ;提出了盾构通过建筑物时的施工控制参数和常见的工程处理措施。笔者就盾构施工引起的建筑物安全问题及其应对措施进行了论述和总结 ,为工程技术人员提供了有益的参考。     

区间盾构隧道联络道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的研究

在建成的区间盾构隧道基础上,采用矿山法构筑联络通道是地铁工程施工的难点。由于盾构隧道联络通道的施工需要拆除区间隧道的部分管片,极易导致盾构管片发生过大的变形,使得隧道结构受损。笔者采用3DFLAC数值分析软件对区间盾构隧道之间的联络道施工进行了三维弹塑性仿真分析,分析了联络道施工对盾构隧道变形、盾构管片受力及联络通道地表沉降的影响,数值模拟得出的结论为制定施工辅助安全措施提供了依据。     

郑州地区双线盾构隧道开挖对桩基础内力与位移的影响

为研究粉细砂层地区盾构隧道下穿建筑物对桩基础内力与位移的影响，以郑州粉细砂层地区盾构施工为例，采用有限元软件 MIDAS-GTS NX 建立地铁盾构隧道下穿建筑物的三维实体模型，分析盾构隧道下穿建筑物的不同阶段对桩体位移、内力的影响。结果表明:在郑州粉细砂层地区进行盾构施工时，盾构工程对桩基础底部位移的影响较大，位移最大值大多发生在桩底；盾构施工对桩身轴力的影响表现为桩身轴力最大值位于距隧道1倍洞径范围内。在进行双线盾构隧道施工时，应在临近、远离2个阶段注意工程的安全与防护问题，并采取相应的预防和保护措施。     

未确知测度理论在盾构下穿既有隧道安全风险评价中的应用

盾构下穿既有隧道工程施工通常存在较大风险,为了对风险等级做出准确有效的评价,提出了基于未确知测度理论的盾构下穿既有隧道安全风险评价模型。首先,通过对相关规范和现有文献的研究,并结合盾构下穿隧道施工的特点,构建了盾构下穿既有隧道安全风险评价指标体系,包括盾构掘进参数、新建隧道条件、既有隧道条件、地质条件和施工管理条件5个一级指标,以及掘进速度、掘进推力、注浆压力等19个二级指标;其次,将综合安全风险划分为5个等级,并明确了各指标的等级划分标准;然后基于熵权-未确知测度理论构建盾构下穿既有隧道安全风险评价模型,采用熵权法确定指标权重,根据未确知测度理论构建各指标的单指标未确知测度函数,将各指标数据值代入单指标未确知测度函数中得到单指标测度评价矩阵,结合指标权重和单指标测度评价矩阵计算得到多指标测度评价向量,依照置信度准则确定安全风险等级;最后,将提出的模型应用于实际盾构下穿既有隧道工程中,对其进行安全风险等级评价。结果表明,模型评价结果与实际风险等级一致,并通过与模糊层析分析法对比验证了所提模型应用于工程实践的有效性,研究结果可为实际施工安全管理提供决策支持。     

大冶铁矿-360m开拓巷道注浆治水技术研究

巷道涌水问题严重影响地下矿山安全高效生产,采用注浆技术可有效治理巷道涌水问题。针对大冶铁矿尖林山采区-360 m水平巷道开拓过程中出现的巷道底板少量涌水、联络道工作面大量涌水的情况,制定了在DS23B01联络道东侧20 m的巷道点（26#）浇筑挡水墙,选用水泥单液浆和水泥-水玻璃双液浆2种浆液作为注浆材料,在26#向东112.5 m处实施浅孔注浆、在-270 m水平废弃的电机车维修硐室口部安装地质钻机,实施超深孔注浆的施工方案。结果表明：涌水量较大的情况下,在合适位置施工挡水墙可以有效截断涌水及淤泥的持续流动;在巷道底板涌水点附近施工浅孔钻孔进行注浆,并将注浆终压设计为5 MPa,可以有效治理巷道底板涌水问题;采用超深孔注浆方法对工作面涌水量较大问题进行治理,并进行分段注浆,能有效避免同水平涌水对施工过程的干扰,治水效果明显。研究成果可为其他矿山开拓工程治理涌水问题提供技术参考。     

上软下硬地层隧道盾构施工引起的地表沉降研究

以大连地铁5号线地区盾构施工为背景,研究了在穿越上软下硬地层时盾构施工引起的地表沉降.运用线性回归和实测数据相结合的方法研究了盾构隧道掘进过程中地表沉降的规律,在Peck公式中引入最大地表沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β对公式进行修正,使其适用于大连地区上软下硬地层中盾构施工的地表沉降预测.结果表明,当α、β的取值范围分别为0.249～0.612和0.551～0.739时,修正后的Peck公式预测曲线与原始Peck公式曲线相比误差更小,预测结果更可靠.     

基于某地铁盾构区间施工坍塌处理技术分析

盾构法施工技术具有智能、安全、快捷、地层适用性广等特点,基于以上诸多优点其在我国地铁工程建设过程中得到迅速普及,但此工法在施工过程中仍然可能引起地表沉降和地面坍塌等风险。如何减少施工造成对地面及周边建(构)筑物的影响,积累工程相关方面的经验与教训,是盾构技术人员有待解决的课题。对某地铁盾构区间施工引起地面坍塌典型事故案例的处理过程进行全面、详细分析,提出了针对地面坍塌事故处理的建议,以期为减少或预防类似事故的发生提供有益参考和帮助。     

地铁盾构施工安全风险规律分析与对策

为预防地铁盾构施工安全事故,利用迭代自组织数据分析算法(ISODATA)对收集到的57起事故和186个未遂事件报告结构化数据进行聚类分析;通过对比分析各聚类集群相对风险可能性的量化结果,探讨地铁盾构施工的安全风险规律及管理对策。结果表明:始发-到达阶段地质条件复杂、洞口土体加固及降水不当是地铁盾构施工领域最危险的风险因素;针对事故风险较大的盾构始发-到达阶段,运用施工安全生产工艺学方法作为安全风险管理对策,可提高地铁盾构施工安全管理绩效。