小型土压平衡盾构隧道掘进参数研究

盾构掘进参数是隧道盾构施工安全和地层变形的主要控制参数。小型土压平衡盾构施工技术在城市地下管廊隧道建设中的应用越来越广泛。以武汉雄楚电力隧道工程为背景,通过数学物理推导,建立了小型土压平衡盾构施工中主要掘进参数(总推力、刀盘扭矩、土仓压力、螺旋机转速、掘进速度)之间的相互关系模型,并采用小型盾构机内置的PDV数据采集系统所收集的隧道掘进过程中掘进参数的实时数据对模型进行了验证。该研究成果可为小型土压平衡盾构施工中掘进参数的选取和周围地层变形的控制提供参考。     

地铁盾构隧道下穿铁路箱涵桥变形响应研究

随着城市轨道交通网络的进一步发展,大量的地铁盾构隧道临近甚至紧贴铁路箱涵桥建设。本文以北京地铁某典型区间隧道下穿铁路箱涵桥工程为例,应用数值模拟的方法,对盾构隧道下穿铁路箱涵桥的变形响应进行了研究,着重分析了注浆加固效果及沉降缝两侧的变形机理。研究结果表明:(1)盾构隧道下穿铁路箱涵桥过程中,沉降监测点产生影响的纵向水平区间约为监测点前3D(D为盾构隧道直径)至监测点后3D;(2)盾构隧道下穿铁路箱涵桥过程中,沉降缝两侧箱涵会出现较大差异沉降,易对桥体上方列车的运营安全造成影响;(3)盾构隧道穿越铁路箱涵桥前,对盾构隧道拱顶进行注浆预加固,可在一定程度上控制桥体沉降及沉降缝两侧差异沉降。     

基于郑州地铁下穿南水北调干渠的Peck公式反演分析

土压平衡盾构隧道下穿通水运行中的南水北调工程,在国内尚属首例.以郑州地铁城郊线土压平衡盾构隧道下穿南水北调中线干渠区间实测数据为依据,将Peck公式法运用于隧道下穿南水北调工程引起的地表沉降预测研究中,利用反演分析法,通过引入最大沉降量修正系数j和沉降槽宽度修正系数k,结合实测数据对Peck公式进行修正,得出适用于郑州...     

武汉粉砂地层深基坑开挖对既有盾构隧道影响分析

以武汉粉砂地层大型商业综合体项目深基坑开挖工程为依托,通过对邻近地铁盾构隧道竖向位移和水平位移进行长期实时的自动化监测,分析在武汉粉砂地层中深基坑开挖对既有盾构隧道变形的影响,并分析了隧道管片裂缝的分布特征。结果表明：粉砂地层深基坑开挖主要引起既有盾构隧道沉降和朝向坑内的水平位移;在基坑开挖阶段,隧道沉降和水平位移迅速发展,而在基坑结构施工过程,隧道沉降和水平位移基本不进一步发展;随着基坑上部主体结构施工的进行,隧道发生隆起和朝向坑外的水平位移,在综合体室内装修阶段,隧道沉降和水平位移趋于稳定;基坑开挖过程诱发的盾构隧道纵向沉降和水平位移均呈现“U”形的变形模式,最大水平位移量出现在基坑开挖宽度中部;深基坑开挖诱发盾构隧道内部衬砌结构出现大量的平行管片裂缝,出现密集管片裂缝的区域基本上与隧道较大沉降量和水平位移出现的区域具有高度的一致性。     

地铁盾构隧道施工引起的地表变形特征研究

结合郑州地铁1号线西三环站至秦岭路站地铁区间隧道盾构施工的实际,通过现场监测和数值模拟计算对盾构隧道施工引起的地表变形特征进行了研究。主要研究了地表横向变形和纵向变形规律,从而确定了盾构隧道掘进对横向变形的影响范围,并结合郑州区域性粉土地层的特点,运用有限差分软件FLAC3D建立了地铁盾构施工的三维有限差分模型,对盾构施工引起地表变形发展过程进行了数值模拟计算,从而得出了一些有意义的结论。该研究对确保地铁隧道施工的安全具有重要的意义。     

地铁盾构隧道下穿南水北调干渠的沉降控制研究

通过对地铁盾构隧道下穿南水北调干渠时沉降现场监测数据和数值模拟结果的分析,对干渠结构、干渠上部倒虹吸结构和地表的沉降控制进行了研究。结果表明:(1)盾构隧道下穿南水北调干渠时,干渠结构最大沉降发生在干渠底部。在盾构隧道与干渠渠底净距为2.5D(D为盾构隧道外径)并采用克泥效工法时,干渠结构的最大沉降量为11.26 mm,未采用克泥效工法时,干渠结构的最大沉降量为14.52 mm,说明采用克泥效工法能够有效减少干渠结构的沉降量,减少幅度为22%,同时也能够有效降低地表和倒虹吸结构的沉降量;(2)随着盾构隧道与干渠的距离越来越接近,干渠底部、地表和倒虹吸结构的沉降量逐渐增大,且随着盾构隧道与干渠渠底净距的减少,其沉降量的增大幅度逐渐提高;(3)采用克泥效工法时,盾构隧道与干渠的净距不少于2.0D时,能够保证干渠底部的沉降量不大于15 mm。该研究结果可为类似工程提供参考。     

地铁暗挖隧道邻近既有运营盾构区间施工变形影响研究

为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以太原某地铁暗挖隧道邻近既有运营盾构区间施工为例,应用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究地铁暗挖隧道施工过程中,盾构区间隧道结构及轨道结构的变形特征.研究结果表明:地铁暗挖通道上方地表沉降呈非对称"U型"分布,影响范围约为1倍埋深,影响角约45°.随着地铁暗挖隧道施工的进行,盾构区间...     

武汉地铁越江隧道施工风险分析与控制

本文基于武汉市地铁二号线越江隧道工程周边地质环境条件和工程特点,采用灾害风险评估矩阵法(R=P×C)结合专家调查法对该隧道盾构掘进段施工可能存在的风险进行了分析和评价,评定出盾构进出洞、开挖面失稳等6个风险因素的风险等级以及对工程安全的影响程度,并根据评估结果提出了相应的风险对策和风险控制措施,以降低和控制盾构掘进段的施工风险。该研究可为类似工程提供借鉴及参考。     

工程渣土的资源化处理处置分析

我国工程渣土产生量大、综合利用率低,成为城市发展过程中亟待解决的重要环境问题,对其资源化利用是未来的发展趋势。文章提出了工程渣土资源化处理处置模式,为其资源化处理提供系统的可行方向。结合城市建设进程和不同的盾构施工技术,选取长沙市地铁施工产生的渣土为研究对象,通过取样及污染分析,确定了工程渣土污染成分并对盾构渣土的资源化提出基本方向。另外,提出了建筑垃圾再生砂石骨料的生产流程;分析了盾构泥饼中各元素含量,探究了渣土烧制陶粒的可行性及需要的条件;提出了泥饼制砖的两种方法、泥饼再利用为种植土的方法。同时,以长沙市地铁建设产生的工程渣土为背景,预测砂石的产生量及经济价值分析,盾构泥饼资源化利用后产生的经济价值。     

基于突变级数法的地铁盾构施工安全风险评价

为使地铁盾构施工安全风险评价更科学、合理,在实践的基础上,首先将地铁盾构施工风险划分为工程本体风险、周边环境风险、施工人员作业安全风险、自然风险4大类;然后结合实际工程的特性,采用德尔菲法进行风险结构分解,并对风险部位与风险因素进行耦合分析,构建出地铁盾构施工安全风险评价指标体系;最后以南昌地铁4号线礼庄山站一西站南广...     

武汉岩溶区复合地层小型盾构施工引起的地表变形规律研究

小型盾构施工法是目前电力隧道施工的主要工法,在施工过程中不可避免地会引起地面沉降,影响附近建筑物的正常使用。为揭示武汉岩溶地区复合地层小型盾构施工引起的地表变形规律,在对现场勘察资料和地表变形监测数据进行统计分析的基础上,采用数值模拟的方法对不同组合复合地层、不同溶洞直径和不同溶洞埋深时的地表变形规律进行了数值模拟计算与分析。结果表明:岩层表面距隧道底板深度Z、溶洞距隧道底板高度H、隧道底板下溶洞直径D等对地表变形均有重要的影响;随着Z和D值的增加,地面沉降量最大值增加,随着H值的增加,地面沉降量最大值减小。在岩溶区复合地层开展小型盾构施工时,上软下硬的地层分布会产生应力集中现象,将会增大地表竖向变形。本研究为控制岩溶区复合地层小型盾构施工地表变形提供依据。     

洪开荣 盾构技术 志在穿越

洪开荣师从隧道和地下工程著名专家、中国工程院院士王梦恕,现任中铁隧道集团有限公司总工程师、盾构及掘进技术国家重点实验室主任,长期从事我国盾构施工的科研与管理工作,享受国务院政府特殊津贴。     

地铁盾构渣土资源化碳排放强度与减碳潜力研究

盾构渣土资源化利用是地铁建设领域响应国家“双碳”战略的重要举措。为科学量化地铁盾构渣土利用与处置的碳排放强度及减碳潜力，基于LCA方法构建了地铁盾构渣土利用与处置碳排放评价方法，以深圳地铁13号线某隧道区间为例，梳理了盾构渣土资源化利用工艺和系统，厘清了渣土现场资源化利用的管理路径，量化了渣土利用与处置的碳排放强度及减碳潜力。结果表明：案例中渣土资源化利用减碳总量约为4243.13 t CO₂e;制备1 m³再生免烧砖可带来239.26 kg CO₂e减碳效益，填埋1 m³渣土约产生89.42 kg CO₂e。未来深圳地铁建设若均采用案例提供的盾构渣土高效资源化利用方式，预计到2035年可累计实现约77万t CO₂e的减排效益。该研究结果可为政府部门科学制定地铁盾构渣土管理政策，推广地铁盾构渣土资源化利用提供理论方法及参考数据。     

新建隧道近接上穿对既有盾构隧道纵向变形的影响

新建隧道近接上穿将诱发下卧盾构隧道隆起变形,预测既有盾构隧道位移发展对近接上穿施工控制和既有盾构隧道保护具有重要意义。基于两阶段法,提出新建隧道近接上穿引发既有盾构隧道纵向位移解析解;通过可考虑环间接头弱化的非连续盾构隧道模型模拟既有盾构隧道,采用Riftin地基考虑盾构隧道-土层相互作用,同时通过Mindlin经典解得到新建隧道开挖卸载应力,并作用于既有盾构隧道之上,建立新建隧道上穿作用下既有盾构隧道纵向变形解答;通过将杭州圆形顶管隧道上穿既有地铁1号线、上海地铁8号线隧道上穿既有地铁2号线两个工程案例实测值与本文方法和常用Euler-Bernoulli(EB)等效连续梁模型计算结果进行对比,验证本文方法的合理性。研究结果表明：本文方法和EB连续梁模型预测的隧道纵向位移均接近实测值;本文方法预测的隧道弯矩和接头张开量均大于EB连续梁模型;但EB等效连续梁模型预测的纵向位移曲线整体呈现为光滑连续,而本文方法预测的位移曲线是由一系列短直线连接而成,在接头处存在“尖点”。     

偏压条件下地铁工作井开挖安全及井-隧相互影响研究

武汉地铁正处于实现"主城成网、新城通线"目标的关键时期,地铁施工安全尤为重要.为研究偏压条件下地铁工作井(深基坑)开挖安全及井隧相互影响,以武汉地铁19号线5标段4号井为例,首先依托工程地质勘察资料建立三维数值模型,对深基坑变形进行了数值模拟计算与分析;然后在施工过程中对深基坑周边地表沉降、围护桩深层水平位移、内支撑轴...     

基于云证据理论的地铁盾构施工临近建筑物变形安全控制预警决策方法研究

为实现对地铁盾构施工临近建筑物变形安全控制的预警,结合工程实践和标准法规构建了包括监测项目和巡视项目共7个指标的评价体系,并将其划分为一般风险、显著风险、高风险和严重风险4个等级;基于监测信息和专家评价值确定指标特征值,采用云模型构建指标基本可信度分配,基于D-S证据理论对指标进行多层融合,利用蒙特卡洛模拟对建筑物变形影响因素进行敏感性分析;以武汉轨道交通7号线土建工程第3标段金银湖村5栋建筑物为例,对地铁盾构施工临近建筑物变形的安全警情状态进行评价。评价结果表明:4栋建筑物处于显著风险等级,1栋建筑物为一般风险等级,并结合蒙特卡洛模拟对风险最大的建筑物的监测点的影响因素进行敏感性分析,可为建筑物变形安全控制提供决策建议。     

武汉地铁二号线名都站深基坑施工期变形监测与分析

地铁车站深基坑监测对于保证基坑的正常施工与周围建筑物的安全具有重要意义。武汉地铁2号线名都站深基坑周边环境极其复杂,在距离基坑10 m的一侧分布有一幢30层高层建筑,另一侧有人员密集的学生公寓楼,结合其监测方案和监测数据,分析了基坑深部水平位移、周边重要建筑物及管线的沉降以及坑内钢支撑的轴力变化情况,并以此为依据对深基坑变形规律进行了研究,结果表明采用深基础形式的高层建筑物比采用浅基础的低矮建筑物能更好地抵抗沉降变形,但高层建筑物对基坑中上部的挤压作用不容忽视。     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

基于复杂网络理论的地铁深基坑施工事故致因研究

为构建地铁深基坑复杂系统事故致因网络层次结构模型,根据地铁深基坑施工的特点,分析出地铁深基坑施工的复杂性,找出影响地铁深基坑施工事故的43个因素;通过专家打分,借助复杂网络理论,并运用DEMATEL方法构建了地铁深基坑施工事故致因网络模型,归纳出地铁深基坑事故的基础因素层、中间致因层和近邻事故层,提取了导致地铁深基坑事故的关键致因因素,并分析了地铁深基坑施工致因因素之间的相互关系与重要性;提出相应的建议与措施,对于改善地铁深基坑施工安全水平、降低深基坑施工安全事故具有重要意义。     

基于层次分析法的DFT城市综合管廊盾构施工风险评价研究

随着城市建设现代化水平的提高,许多城市采用盾构施工方法来建设综合管廊。传统的事故树分析方法无法解决现代化城市综合管廊建设施工风险的复杂性问题。以管廊盾构施工导致的地面沉降事故为例,采用层次分析方法建立管廊盾构施工的动态事故树(DFT),并定性分析得出工程材料合格性、管片规格匹配性、采取相应的补救措施对管廊盾构施工导致地面沉降事故的影响程度较大,同时通过案例分析证明了采用DFT来分析城市综合管廊盾构施工过程中的危险因素具有可行性,可为城市综合管廊施工风险分析与评价提供新的思路。