文摘

由于盾构隧道的复杂施工条件,地面干扰是不可避免的在施工过程中,导致地表沉降,在严重的情况下,损伤周围的建筑(结构)。因此,有效控制尤其重要的建设性解决地铁隧道在穿越settlement-sensitive高密度棚户区等领域。基于武汉地铁8号线一期工程的盾牌黄埔路Station-Xujiapang路车站区间穿越高密度棚户区,我们研究超大直径的扰动控制技术泥浆和水盾构穿越施工过程中无钢筋settlement-sensitive地区。通过优化开挖参数和评估地面建筑,挖掘过程可以同时监控,和水压力,速度,和工具扭矩要求在开挖施工过程中可以精确调节;隧穿过程的控制参数提供参考和依据的施工控制分析大直径盾构通过古老的棚户区。

1。介绍

城市轨道交通建设的快速发展,复杂的情况如煤泥水平衡盾构穿越复杂地层和密集的老建筑综合体越来越频繁的(1- - - - - -3]。周围的沉降控制隧道盾构在老建筑,许多有用的研究已经完成,国内外研究学者在不同的工程环境(4]。经过长时间调查的稳定和解决法律上层建筑在保护地下通道,结果表明,一般而言,上层建筑的表面沉降占总量的30%到90%在保护地下通道。王等人。5研究隧道盾构开挖的影响过程的解决上结构在不同埋藏条件下。Charaniya、Nassar Al-Mahdi [6,7]研究了地表沉降和变形的问题;时,实际现场水压高,蓄水隧道遇到与强透水性土壤颗粒。ρ等人,里德et al。8,9)简化计算方法等问题,简化了复杂的三维问题转化为平面问题,大大减少了计算量和加速计算过程。

人们的生活空间越来越拥挤,交通拥堵是越来越突出。合理开发地下空间可以大大减轻城市交通的压力,和地下轨道交通的发展已经成为社会可持续发展的重要方向之一(4,10]。中国在城市轨道交通建设发展迅速,目前世界排名第一在地铁建设。

在城市地铁建设,隧道施工主要包括明挖的方法,保护方法,和采矿方法。由于建设时间短的优点,高工程安全、高自动化、低对周围环境的影响(11),盾构法施工已逐渐取代其他方法成为城市地铁建设的首选。盾构法施工过程中,盾构机的发掘和挖掘的地下土层和罩壳和管板是用来维持稳定的土壤在开挖和避免过度变形,而土壤挖掘的切割设备在开挖前,和减少土壤减少盾构机(12]。开挖进行切割设备在开挖前,和减少土壤运出洞的开挖在盾构机机器。杰克的盾作用于管板完成,向前推着盾牌和杰克在管板释放的盾隧道结构形式。隧穿过程中,刀盘的直径和外直径盾构开挖前的盾牌的外径大于内部的隧道管块盾牌,当管道件组装,完全脱离的尾巴盾构机、管道件之间形成一个环状间隙和土层,叫做盾尾间隙(13]。

通常,post-wall灌浆是用来填补空虚的盾,和post-wall灌浆施工工艺简单,具有良好的工程效果。因此,它广泛应用于隧道及其它岩土工程。Post-wall灌浆是相对成熟;然而,泥浆在盾尾空隙的运动是复杂的。仍然有很多分歧的形式压力分布在盾构隧道post-wall灌浆。仍有许多不同形式的压力分布,和泥浆的作用机制与周围地层和管板仍在调查中。因此,post-wall注浆的机理一直是一个主题感兴趣的许多研究人员和学者(8,14]。当前灌浆研究基本上是对中小屏蔽结构,在灌浆压力和重力的影响没有考虑,但是重力的影响大直径盾构结构的灌浆压力不容忽视。因此,有必要分析post-wall灌浆的施工过程的大口径泥浆和水盾(15]。

本研究以武汉轨道交通8号线过江黄埔路Station-Xujiapang路站盾构隧道工程为例,提出了施工控制技术屏蔽crossing-sensitive地区密集的棚户区基础上简要的分析项目背景和主要困难。

2。相关工作

在墙后灌浆的历史发展作为岩土注浆为盾构隧道应用程序的一部分,打开门使用灌浆在岩土工程在1802年查尔斯·Berigny法国土木工程师使用手工锤击向地面注入粘土和石灰的木制影响气缸装置在处理砂盖茨。Zaslow et al。16从中铁隧道集团的研究所开发了一种新型的单一液体泥浆,它有一个长时间设置超过3 - 12 h,可以调整,以适应不同的地质条件和施工情况。通过选择不同的减代理测试,羌族et al。17改善砂浆的可泵性,改善水泥浆的稳定性,改善了施工post-wall同步注入泥浆的性能,灌浆,获得了较好的效果。

在北京地铁5号线的隧道工程,周et al。18]研究了泥浆的组成,最后选择了惰性浆浆用于建设,这是基于生石灰和粉煤灰为主要原料,这个浆和专利发表。浆的制造成本低的特点,简单的成分,良好的兼容性,和容易生产的优点也有防止漏管板的纵向接头环,方便施工管理,减少地面沉降。刘等人。19)进行了很多研究post-wall外加剂的灌浆材料。通常情况下,同步注浆材料含有膨润土复合减剂,和李et al。20.)发现,灌浆效果更好的选择保剂与减剂相比,和成本都是相似的,所以挡水代理值得广泛使用。post-wall泥浆材料交付、赖et al。21)发明了改性木质素高效灌浆泵送剂可以改善水泥浆的稳定性和减增强同时减少泥浆泵送阻力和提高其强度,使得浆有适当的设置时间。

在南水北调中线穿越黄河隧道项目,谢et al。22)研究如何优化注浆材料的比基于均匀设计的实验原理的细沙土和比较,分析了泥浆性能受到每个组件的单一液体活跃灌浆材料。

post-wall灌浆的影响,首先研究在这方面进行了一些结果,整个集团由黄教授领导:同济大学。在上海的地铁盾构隧道工程中,邱et al。23]研究了盾构隧道的变形和纵向力学性质,特别关注behind-wall同步注浆的效果,第一次使用探地雷达方法检测隧道同步注浆浆液的分布,建议的形式behind-wall泥浆管块的分布可以有效地检测到这种方法,它提供了纵向控制隧道注浆的力学变形特性,奠定了基础的纵向机械变形控制隧道灌浆。

实地测量的管内衬压力显示,灌浆压力的消散时间的变化有显著影响管内壁的压力。9.5米直径盾构隧道、黄等。24)同时post-wall灌浆进行了现场试验研究。现场监测数据分析后,发现表面沉降明显影响灌浆压力、灌浆压力的分布和粘性土被发现小顶部和底部大盾时停止。为了实现精确测量的压力效应post-wall灌浆管板衬里,阴et al。25)开发了一个垫片式衬砌压力测量计,它能够长期连续监测管板压力以及灌浆层的压力。现场监测数据的分析显示,管板压力的变化的主要原因是灌浆压力的变化。Meschke [26)把项目盾构隧道的围岩为研究对象,利用现场监测围岩压力的方法,说明测量元素的选择和埋葬所需监控、测试方法和测试结果的分析。李和元27)使用监测仪器来测量干燥收缩应力应用于管板衬里,post-wall注浆管板衬砌应力,管板衬里压力稳定后灌浆戒指,和在盾构隧道施工围岩压力。得到了相应的解析解用钢应力重新计算公式结合监测数据为环形管板的压力和弯矩。在[28),管板和周围土壤之间的相互作用在盾构隧道老黄土研究通过现场实时跟踪和监控。

通过模型试验研究post-wall灌浆,赵et al。29日)发现,隧道压力负荷和土壤位移明显受灌浆压力和土壤密度的影响。离心模型试验,孟et al。30.)用mini-shield机模拟盾无聊的过程,包括释放管板衬里的盾尾,对盾构隧道不同埋深处有或没有盾尾间隙和派生周围地层的变形和土压力的变化对管板的顶部。Zhang et al。31日)进行了一项实验研究使用自制到墙后灌浆试验设备研究灌浆体的变形和灌浆压力的变化考虑灌浆材料、灌浆压力、地质条件,得出的结论是,地表沉降明显受灌浆压力和地质条件的影响。许多post-wall灌浆的物理模型试验进行了Merceron和Prouteau3),发现土压力分布明显受到了灌浆压力和土壤压实。盾构隧道密度疏松砂岩和砂层分别进行了研究。

在[4)、浆液扩散半径和压力应用于管板计算泥浆在两个条件下,分别考虑粘度和粘度不考虑。王等人。5)建立了煤泥水平衡盾构隧道的三维有限元模型,模拟了土壤的弹性体,内壁由壳单元模拟,和泥浆注入固体单元,模拟和支持压力应用在盾构隧道开挖面和泥浆注入压力被认为是在盾尾间隙,支承压力的影响和地面泥浆注入压力位移进行了分析。

3所示。项目概述

位于450武汉长江二桥的上游,武汉轨道交通8号线一期土建施工隧道项目,黄埔路Station-Xujiapang路站,是一个直径12.1米的单管双线复合盾构隧道衬砌。盾构区间3.185.5米长。过江的纵切面线后离开黄埔路站,直线下降的纵坡−18.4‰和斜坡长度1710米。它到达河的最低点与缓坡+ 4.8‰和斜坡长度420米。然后提升+ 27.49‰的坡度和坡长952.708米Xujiapang路站(14]。

盾牌遍历层如图1。盾牌横贯全剖面细砂层1.820米和1.365米的软、硬复合地层最大抗压强度为24.5 MPa胶结的岩石。

盾构隧道从Xujiapang半径曲线路站R= 700米,穿过一个高密度棚户区(DK12 -dk12 + 939.618 + 185.000,总长度为754.618米)很长一段距离,主要通过建筑(结构)如乌蒙村,新农村,Xujiapang街Chengsanli,和其他村庄1到4层,共有140间房屋通过下面和308年房屋通过侧面,在图所示的一部分2。大部分的房子都建在1990年代之前,和这些建筑是旧的和过时的,和他们中的大多数皮墙壁和裂缝的墙,这是严重的安全隐患。图2显示了黄埔路Station-Xujiapang路站的计划通过一些棚户区。

4所示。施工控制关键技术

4.1。Pre-Digging沉降控制技术

在现有建筑物的评估和安全标准制定。有关单位委托进行安全风险评估的现有建筑物沿棚户区。这个区间有2个一级项目环境风险,保护建设的主要措施通过一级风险项目概要如下:15米范围内隧道中心线的两侧风险来源是强烈影响区域,和房子的居民要转变建设前的时间间隔;间隔过河穿过铁轨和横条线立交桥在武昌北站在武昌部分,和预加固措施(袖口管注浆、桩扶轮社、和三横列组合锚桩)是施工的施工前的时间间隔。

最初的75盾构推进是用作测试部分,和盾无聊参数在盾无聊的过程中不断调整基于实时监控。盾构的施工参数下的部分老棚户区如表所示1。

盾构隧道在施工过程中,盾构机控制隧道的态度和调整每个隧道参数实时根据生成的地面沉降,确保安全稳定在施工过程中周围的土壤,例如,之间的关系,内部和外部之间的压力差的土层和地面沉降图所示3。

5。挖掘分析参数

地质条件和周边环境是盾构隧道过程中重要的参数,以及参数设置合理结合相关信息。开挖期间,我们监测和记录盾构操作和开挖的变化参数和泥浆进口和出口条件,然后分析和提供反馈及时调整开挖参数。以下是施工过程的一个例子从101年到200年环通过棚户区敏感区域分析的监管和控制施工过程中隧道参数。

在这个项目中,缺口压力理论计算值的基础上加上0.02 MPa的纠正价值挖掘测试部分时,和图4显示的实际切口水压保护通过棚户区。水压力的波动在切口应控制在10−10 k Pa,确保稳定的土壤10]。在隧道的过程中,人们发现保护切口的泥浆和水压力的东部大于西部的线,和盾牌切口较大的地面隆起,和地面隆起反过来抵消一些层云图形在建设过程中损失。

盾起始和发展速度应控制在一个合理的范围内,以确保正常的开挖盾。在正常情况下,隧道盾构隧道15 - 30毫米/分钟的速度(4];盾构机在特殊地层的隧道速度应该由10 - 20毫米/分钟。的速度穿越棚户区部分应适当控制,但不是太快,影响后续的速度同步注浆和容易造成管板背后的腔壁和原因后解决,所以隧道的匹配速度对穿越棚户区至关重要。因此,匹配速度隧道对穿越棚户区是至关重要的。

指的是南京的沉降控制经验跨越地铁10号线项目通过粉砂层,保护下的速度渗透部分控制在0.8∼0.9 r / min,速度可以适当增加但不超过1.0 r / min推进速度增加时,锥形入口程度超过50岁。图5显示了隧道盾下土壤结构的速度。

这个建筑有适当的隧穿过程增加了隧道速度的基础上确保一致性和稳定性。通过适当增加隧道速度,可以减少施工干扰和地层损失在某种程度上,从而减少造成的地面沉降挤压盾构机的后续拖车在地下一层。

机转矩控制在6 - 9 MN-m当穿越棚户区,和针入度在同一地质越大,扭矩越高。当转矩逐渐增加明显当锥形入口和速度等参数保持不变,有必要考虑是否该工具严重磨损,以及刀具磨损直接导致转矩显著增加,所以有必要停止并检查工具。图6显示了盾牌的扭矩图在棚户区建设工具。

在软土地层中,刀具的旋转速度不应太大;否则,它将导致工具磨损快,和高转速就很容易造成更大的扰动软土地层,和盾牌的转速通过棚户区部分0.8∼1.2 r / min,和旋转速度可以增加适当推进速度增加时,锥形入口程度超过50,但不超过1.2 r / min。发现发掘云的规模减少,从而有效地避免了现象,盾构机容易堵塞粘土地层的隧道泥浆管。

6。同步注浆控制

表2显示了灌浆速度和性能参数每立方米在简陋的开挖部分的盾牌

灌浆压力应该确保环形空隙填充和岩屑的结构不是损坏和变形11]。根据经验,灌浆压力的计算可以计算略高于0.05 MPa的切割压力,和0.3∼0.5 MPa的具体设置32]。

盾构施工中开挖形成的差距和管子的外径是17.41米³/环和盾牌的填充系数通过棚户区部分130%∼180%根据类似工程的经验。同时,考虑到浅覆盖层和屏蔽隆起的影响,灌浆量的顶部和底部的盾牌应该由2:1。曲线部分挖时,比较灌浆体积曲线的内部和外部的部分显示外部应略大于里面。

7所示。Post-Crossing沉降监测和压力灌浆

盾构机内继续实施监视和测量工作一段时间后,和数字7和8显示表面沉降和建筑物沉降的监测曲线在盾构穿越,分别。

分析数据7和8表明,盾构隧道显示了一个手掌面前方法切口沉降趋势,由于灌浆压力较高,容易干扰细砂层,有一个快速上升的地层盾构隧道过程中每个监控部分,然后是土壤开始蔓延,巩固,和收缩的同时,盾尾注浆,和地表沉降值降低。

在盾构穿越地表沉降和建筑沉降应控制在设计范围内。同时,在充分考虑环境保护的要求和隧道的稳定性,如果墙背后的雷达灌浆检测或发现地面沉降仍有大变化的趋势或当地地层软,灌浆应及时补充。同时,剥离状态造成盾构推力应填写时间改进止水的效果。

8。结论

在这项研究中,研究了沉降控制技术和控制措施提出了建设通过棚户区mega-diameter泥浆和水盾,使用武汉地铁8号线区间盾构通过黄埔路站- Xujiapang路站老棚户区工程背景。结论如下。

盾开始之前,安全评估现有的建筑(结构)应该应该制定实施和安全控制措施;与此同时,通过隧道的隧道参数优化试验部分。

在盾构隧道的过程中,每个参数的合理设置应结合地质条件和周围环境。缺口的波动值压力应该由−10∼10 kPa,确保稳定的土壤的身体,和开始挖掘速度不应过快,应控制在10∼20毫米/分钟的特殊部分。

的最大提升旧结构的基础上棚户区的开挖期间超大盾是18毫米,和整体解决结构控制在18毫米。

数据可用性

在这项研究中使用的数据集是可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。