盾构通过矿山法隧道段数值模拟研究
周禾;张庆贺;徐飞
【摘 要】以深圳地铁2号线东港路站-招商东路站区间盾构通过矿山法隧道段为背景,运用有限元ANSYS软件对盾构通过矿山法隧道段施工过程进行动态模拟,在模拟盾构管片周围设置应力及径向压力监测点、管片环缝间设置纵向应变监测点,计算得出盾构通过矿山法隧道段时管片的受力变化规律.研究结果表明:①空推阶段管片受力变化规律表现为两个阶段,先是随着脱离盾尾距离的增大而增大(或减小),然后达到稳定;②补压浆阶段补压浆施工会引起注浆环及邻近管片受力的显著变化.对称补压浆与单侧补压浆的影响范围分别为前后4环、前后6环;③对称补压浆较单侧补压浆效果理想.
【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】2011(000)001
【总页数】5页(P36-40)
【关键词】盾构;矿山法隧道;空推;补压浆;数值模拟
【作 者】周禾;张庆贺;徐飞
【作者单位】同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092;同济大学地下建筑与工程系,上海200092;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092;同济大学地下建筑与工程系,上海200092;上海第一市政工程有限公司,上海200092
【正文语种】中 文 【中图分类】U455.41
针对单一地层而言，都有比较合适的相应施工工法。如坚硬岩体隧道，可以采用矿山法施工;均质较硬岩体的山岭隧道，可以采用TBM工法施工;软土地层的暗挖隧道，可以采用盾构法施工等。然而，对于复杂地层、软弱不均的地层，实际施工中仍有不少难处。如软硬互层段、有孤石地段和微风化高硬度岩石段或遇到建筑物桩基等障碍物，此时单纯依靠一种工法较难完成施工。
目前，国内在广州、深圳等地的地铁施工过程中碰到的复杂地层、软弱不均的地层时，一般都采用盾构通过矿山法隧道段的施工工法。刘建美［1］以广州地铁四号线大学城专线小新区间隧道为例，详细介绍了盾构通过矿山法施工隧道段时的回填、盾尾注浆和分阶段压注浆等工艺;杨书江［2］从解决空推无法对已拼装管片隧道施加足够轴向压力角度出发，提出了在盾构通过矿山法施工隧道段拼装管片时，采用焊接连接钢筋、支挡牛腿和复紧螺栓三步走的措施，保证隧道的防水效果。汪茂祥［3］结合广州地铁5号线区杨盾构区间盾构隧道，介绍了盾构通过矿山法施工隧道段的导台施工、盾构“磕头”、管片错台控制和增大盾构总推力压紧管片等施工关键技术。
第39
卷第1
期
2021
年1
月Vol. 39
,No. 1
Jan. 2021
［文章编号］1009-7767
(2021
)01-0062-05
D01:10.19922/j.l009-7767.2021.01.062
砂卵石地层盾构施工渣土改良试验和数值模拟分析
杜晓辉
(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300350
)
［摘要］对城市地铁盾构施工在穿越富水砂卵石地层时所表现出的非适应性问题，设计开展了不同含石量砂卵石和
润土 的渣土改良验
0 验 表： 土 的最佳土质量比为1
：10
,最 为20h
；通过 、
落度和 验, 20%
、40%
、60%
和80%
石 砂卵石 土 的最 , 验 于工
0
拟分析表，采用19%
土 处理65%
〜80%
含石量的砂卵石地层 较的 ，能够保证隧道沉降
控制在工程要求的范围之内
0
［关键词］地铁；盾构；砂卵石；渣土改良；土水比；注入率；数值模拟
［中图分类号］U455.43
； TU41
［文献标志码］B
Improvement Experiment and Numerical Simulation Analysis of Muck of
Shield Tunneling in Sandy Pebble Stratum
Du Xiaohui
(China Railway 18th Bureau (Group
) The 4th Engineering Co. ,
；£<.,
Tianjin 300350,
China
)
Abstract
:
In view of the inadaptability of urban metro shield tunneling in water rich sandy pebble stratum,
the ex
periments of the muck improvement with different stone content and mud injection rate are carried out. The results
管线渗漏对地铁盾构施工影响的模型试验研究及数值模拟分析
近年来,在地铁盾构施工中,因管线渗漏造成的路段坍塌工程事故时有报道。究其原因主要如下,地铁盾构施工不可避免地造成地层的扰动,导致土体中的给排水管发生变形甚至破坏,管线渗漏水进入土体,弱化土层的力学性质;施工扰动加大了地层变形沉降和管线渗漏,在管线渗漏和地层变形沉降的共同作用下导致地层塌陷。
本文以合肥市地铁建设为研究背景,以合肥地区典型砂土为试验材料,采用室内模型试验和数值模拟相结合的手段,研究管线渗漏水对地铁盾构施工的影响。主要采用两阶段分析法进行研究:第一阶段,采用室内模型试验方法研究渗漏水对地表沉降、管线沉降、隧道压力变化的影响;第二阶段,应用数值模拟方法,研究存在不同管线渗漏时段的情况下,地铁施工地表沉降的变形规律及管线渗漏周围地层中的渗流场分布规律,并同室内模型试验结果进行对比,分析管线渗漏对地铁施工的影响规律。
研究主要结果如下:(1)管线未产生渗漏的试验中,因隧道开挖而造成地表沉降,形成的沉降槽呈“单峰”状,近似正态分布;由于管-土相互作用,管线沉降曲线也近似正态分布。沉降最大值出现在开挖隧道的正上方,沉降值随着距隧道中心线距离的增加而减小。
(2)不同渗漏阶段情况下,随着隧道开挖期间渗漏时段向后推移,渗漏水对时段内管线和地表沉降的影响越来越大。在渗漏水压力和渗漏位置与开挖隧道的相对位置不变的情况下,渗漏水的影响范围限于隧道中心线左右各40cm的范围内,远离开挖及渗漏位置的地表及管线沉降值几乎无太大变化。
在不发生地层失稳破坏的情况下,最终因渗漏水产生的沉降量占最终沉降量的35%~38%左右。(3)由于管-土相互作用的影响,因管线渗漏水造成地表沉降值增加,管线沉降也随之增加,但管线沉降值略小于地表沉降值。
砂土的管线沉降各阶段和最后稳定曲线,表明管线在这种情形下的沉降类似于两端简支的其上均布荷载简支梁。(4)在隧道开挖的过程中,隧道管片顶部始终受上部土体压力,并逐渐增大。
２０１１年３月 第３期（总１５０） 铁道工程学报 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＲＡＩＬＷＡＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｒ ２０１１ ＮＯ．３（Ｓｅｒ．１５０）
文章编号：１００６—２１０６（２０１１）０３—００９４—０６
武汉地铁盾构始发数值计算与监测分析
丁烈云 李炜明 陈晓阳
（华中科技大学， 武汉４３００７４）
摘要：研究目的：盾构法是城市地铁施工的主要方法之一。由于盾构始发阶段存在显著不同于盾构标准段的
特征，如端部加固区域等，因此，有必要进一步来分析盾构始发阶段数值计算与监测数据的特征，从而获取与
始发特征符合的特定规律。 研究结论：基于武汉地铁二号线江积区间的地质特征，建立了有限差分模型。对盾构始发阶段的施工过
程，分６步进行了模拟。对右线开挖３０ ｍ后的竖向位移，取不同截面进行了分析。同时，分析了始发过程中 数值模拟结果与现场监测数据的差异，并从差异中分析得到了二者共同的规律，如部分沉降曲线类似，可以为
盾构始发的数值计算、工程分析与预测提供参考。 关键词：地铁工程；盾构施工；数值计算；监测分析
中图分类号：Ｕ４５５．４３ 文献标识码：Ａ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｉｅｌｄ Ｄａｔａ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ
Ｓｔａｒｔ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈｉｅｌｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｍｅｔｒｏ
ＤＩＮＧ Ｌｉｅ—ｙｕｎ，ＬＩ Ｗｅｉ—ｍｉｎｇ，ＣＨＥＮ Ｘｉａｏ—ｙａｎｇ
（Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ：Ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｂｉｇ
