结构冻结法施工技术在地铁隧道明挖施工中的应用

针对某地铁工程施工出现的问题,采用水平冻结法对地铁某连接段的地层进行了加固处理。以工程为背景,分析了冻结法施工原理和技术,并对冻结加固两种方案进行了模拟,建立了简化计算模型。比较了两种方法引起的地表沉降和地层位移。     

人工冻结法在地铁建设中的应用与发展

人工冻结法具有良好的封水性能,且地层可复原性好、绕障性强、施工方便,可适用于各种地层条件,特别是在富含水砂层中更具优越性,随着我国地铁建设规模的加大,该法已成为地铁建设的主要辅助工法。本文以实例分析为背景,详细论述人工冻结法在地铁联络通道、盾构隧道端头加固、地铁事故修复、特殊工程及穿越江河湖底隧道中的盾尾刷更换等应用,给出各种工程中人工冻结的适用条件、设计参数、及关键技术参数,并提出人工冻结在地铁建设中有待进一步研究的问题和发展方向。     

下穿车站交叠区域MJS+水平冻结加固解冻温度场研究

人工冻结后期冻土融化会对周边结构造成融沉变形影响,在承压含水地层可采用全方位高压喷射(metro jet system,MJS)+水平冻结联合加固法,用以止水并抑制冻胀融沉,而MJS+水平冻结加固解冻规律是优化工后融沉注浆的重要依据,因此以南京地铁7号线下穿既有10号线中胜站工程为背景,运用有限元软件ADINA构建下穿...     

人工冻结作用下原状软黏土冻融特性试验

近年来人工冻结法在地铁联络通道施工等地下工程加固中得到广泛应用,土体经过冻融后物理力学性质和工程性质将发生改变。通过不同冷端温度冻结条件下封闭系统原状土单向冻融试验,研究软黏土冻胀融沉特性。结合冻融过程温度场监测,获得温度、冻结锋面的发展规律,对冻融后的试样分层进行含水率、孔隙率及干密度的测定,得到软黏土冻融后水分重分布及体积变化特征。试验结果表明:封闭系统4种不同冷端温度冻结土样的融沉系数均大于冻胀率,冻结完成时沿试样不同高度处温度梯度呈线性分布。冻结过程冻结锋面发展与时间呈指数关系,冻结完成时间与冻结冷端温度呈指数关系。冻融后沿试样高度方向水分重分布,试样上部含水率减小,中下部增大,且冻结冷端温度越低,变化越明显。结合沿土样高度不同位置处含水率、孔隙比和干密度的变化,揭示了冻融过程随水分迁移过程负孔压的存在对土样有固结作用。     

盾构对接半圆环形冻结加固结构温度场数值优化分析

盾构对接施工冻结法加固,确立最佳的冻结方案、掌握冻土的帷幕情况及工程中温度场的发展规律等是需要迫切解决的关键问题。本研究运用有限元软件对盾构隧道对接半圆环形冻结加固结构进行温度场发展规律分析,将数值计算结果与圆形刀盘冻结加固结构进行对比,通过改变冻结管数量(圆心角度数)来优化冻结设计,对比确定最优冻结方案。结果表明:在冻结9 d时,-1℃等温线开始交圈,在冻结15 d时,-1℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到2.3 m;在冻结13 d时,-10℃等温线开始交圈,在冻结28 d时,-10℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到1.2 m。从最终冻结效果以及温度随时间变化历程可以看出,离冻结管越近,受盐水降温影响越大,冻结效果越好;采用半圆环形冻结加固效果优于圆形刀盘冻结加固;原方案偏于保守,可适当减少冻结管数量(增加圆心角度数),优化分析出最优冻结方案,建议今后类似工程设计采用方案1,即圆心角8°或45根冻结管。     

盾构始发采用化学加固方式时的设计方法及加固工艺

盾构始发是盾构隧道施工中的事故多发阶段,如何保证该阶段加固土体的强度和安全性,从而确定土体加固的范围,是盾构隧道施工中必须解决的问题。文章介绍盾构隧道端头常用的土体加固方式以及目前盾构始发设计施工中所采用的计算理论及模型,结合苏州地铁滨河路站西端头盾构始发工程进行理论设计与验算,并且讨论软土地区常用加固方式的加固时机、加固所采用的技术参数以及应急措施。研究得出：对于软土地区,采用最多的是水泥土深层搅拌桩＋高压旋喷桩（或注浆）的加固方式;抗滑移验算对安全系数起主导因素的是加固土体的粘聚力;土体扰动极限平衡理论计算得出的横向加固尺寸小于构造要求,只要能够满足构造要求,土体在抵抗扰动上就有足够的安全系数。     

冻土帷幕界面设置加热限位管时温度场数值分析

为解决现有人工冻结法施工后周围地层产生冻胀融沉所引发不良后果的问题,可设置加热限位管对冻土帷幕的发展进行限制,从而达到控制冻胀融沉的目的。本文运用有限元软件研究在冻土帷幕界面上设置加热限位管时对冻土帷幕温度场发展的影响规律,主要得出:加热限位管盐水温度每升高5℃,冻土帷幕厚度就减小约0.2 m;在已冻结30 d,冻土厚度发展到1.6 m冻土上,加热限位管循环5℃盐水时,随着时间的增加冻土厚度慢慢变小,加热限位管作用效果明显;在限位管开始循环热水前期,各点温度都有明显上升,离限位管越近温度所受影响越大;随着时间的推移,各点温度趋于稳定,循环热盐水温度越高,趋于稳定的温度值也越高。所得结果可为今后类似工程设计提供参考依据。     

软硬交错地层冻结法施工联络通道温度场演化规律

为了研究软硬交错地层的联络通道冻结加固工程温度场演化规律,通过室内试验和数值计算方法,对于淤泥质土-砾质黏土-强风化花岗岩3种地层下的冻结温度场进行分析,讨论了温度场、冻结壁厚度、冻结扩展速度和交界面锋面形态等问题.研究结果显示:①软硬交错地层的冻结效果差异明显,工程中需要区别对待.②软硬交错地层的冻结壁厚度差异主要集...     

土体含水率和金属波纹状表面对界面黏附力影响

为解决盾构设备在穿越富水富黏地层时刀盘结泥饼的问题,开展金属刀盘仿生减黏研究.依据蜣螂、蚯蚓等土壤动物的非光滑波纹状体表具有较好的减黏特性,研究了波纹状金属表面与土体间的黏附关系.基于自行设计的黏附力拉拔试验装置,同时采用缠绕金属丝的方式实现测锥表面具有波纹形凸起效果,分析不同波纹凸起程度以及土体含水率变化对界面黏附特...     

MJS工法在地铁端头盾构洞口加固的应用

指出了目前MJS工法普遍应用于地铁盾构进出洞口加固、基坑围护、坑内土体加固及止水帷幕。MJS工法在实践应用的过程中具有对环境影响小、成桩直径大等众多优势。宁波地铁5号线石碶站西端头井盾构出洞口采用此工法加固,克服了施工场地狭小、地下管线及临近运营2号线等诸多不利因素。MJS工法属于微扰动注浆工艺,能够有效地保障地下项目的安全性。     

季节性冰冻地区路基聚冰防治措施浅析

我国东北季节性冰冻地区的路基若土体中含有较多的水,在温度下降的时候,会发生程度不同的聚冰、冻胀现象。由于土体含水量、土体毛细作用的强弱及温度变化速度的不同,又将产生轻度冻胀直至翻浆等不同程度的病害。本文对季节性冰冻地区聚冰现象提出了一些防治措施及建议。     

表面入渗法诱导碳酸钙沉积加固海相粉土研究

目前利用微生物诱导碳酸钙沉积加固土体主要是采用注浆方式,处理对象主要是粒径较大的砂土。相比注浆胶结方法,表面入渗法具有操作简单、便于实施的优点,但容易受土中孔隙尺寸的限制。以海相粉土为处理对象,探讨将生物胶结同表面入渗法相结合加固土体。由于粉土粒径小,为解决孔喉尺寸与微生物尺寸相容性问题,采用上清液替代菌液同胶结液交替入渗的方法加固试样。结果表明,该方法可以避免生物封堵,处理后的试样上部能形成具有水稳定性的胶结层,但加固厚度有限。为了进一步提高加固深度,采用将菌液和粉土拌和制样,然后循环入渗胶结液的方法进行加固。水稳定性和碳酸钙测试结果均表明,采用该方法的加固深度明显增加,可以在整个试样高度上形成有效胶结。通过对比试验,验证了该方法对不同尺寸试样的有效性,并发现胶结液浓度对于加固效果有直接影响。研究结果可对实际工程中采用不同方法对粉土进行生物处理提供依据。     

强夯法加固回填土地基的应力检测及效果分析

通过对桂林国际展览中心回填土地基强夯加固效果的论述,探讨了强夯法施工在南方多雨地区的适用性。阐明了强夯法施工时,应对孔隙水压力及土体压力进行现场监测;同时也应注意加强排水。     

考虑流固耦合的隧道开挖引起地表沉降数值分析

基于流固耦合分析理论,利用有限元分析软件对隧道开挖引起的地表沉降进行分析。非降水开挖方式下,考虑流固耦合效应共同作用,详细分析隧道周边地层和超前预支护加固区的主要土体特性对地表沉降及隧道结构体变形的影响。研究表明:在非降水开挖时,地表沉降、隧道拱顶下沉、隧道底部位移随着渗透系数比的增大而减小。但减小的速率也随之渗透系数比的增大而减小;随着超前预支护加固区渗漏部位的渗透系数比的增大,隧道顶部区域加固引起的地表沉降最小,两侧加固、底部加固和全部区域加固引起的地表沉降接近;地下水位变化时,超前预支护加固区周边地表沉降随着下渗总流量的增大而减小,但减小的速率也随着下渗总流量的增大而减小。此结论对富水地区采用非降水开挖隧道时的地表沉降分析提供一定的理论指导,有助于改进超前预支护和隧道排水工程的施工设计。     

新型管幕冻结法不同冻结管布置方案温度场数值分析

本文介绍了新型管幕冻结法的特点及施工流程,并运用有限元软件建立其两种冻结管布置方案下的数值模型,对两种数值模型的温度场发展规律进行对比分析得出:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;随着冻结时间增加,冻结壁先以冻结管为中心呈同心圆形式发展,随后与其他冻结管形成的冻结壁和钢管相互交圈,最终形成封闭的冻土帷幕;方案1中冻结11 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈,14 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈形成冻土帷幕;方案2中冻结29 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈,62 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈形成冻土帷幕。故两方案比较下,方案1形成的冻土帷幕所需时间更短,管幕与冻结管布置更加合理。所得结果可为日后的相关实际工程提供参考依据。     

软土地层地铁隧道施工对地下管线的影响分析

指出了在软土地层中进行地铁隧道施工必然会出现地表沉降,对现有地下线管产生影响。针对建设效应与流固耦合效应进行了深入分析,并且在线管规定的安全控制范围之中,借助FLAC工具创建了科学的数据模型,通过对比结果可看出,对地层固结沉降变形起到最大作用的是非降水施工法,某市轨道交通1号线通过使用此方法,确保了煤气线管在施工期间的安全和正常使用。     

福州地铁规划建设中的水文地质环境问题分析

指出了福州地铁沿线场区地貌类型复杂,地层多变,地下水丰富,地质条件复杂,地铁规划建设中的地质环境问题较为突出。结合福州特有的地质背景,分析了地铁规划区的地质环境特征,探讨了地铁建设过程中几个主要的地质环境问题：包括隧道与基坑突涌、地下热水、软土地基的沉降变形、砂土液化和软土震陷、残积土及花岗岩风化孤石、地层软硬突变等对地铁施工的影响,并提出了相关建议。     

地铁浅埋暗挖施工中地面沉降监测技术探析

地铁隧道在施工过程中会对地层产生扰动,可能引起地表及周边建筑物变形或沉降,危及基坑及附近建筑物安全,因此,必须进行监测。文章结合地铁隧道施工的实际,对地铁工程施工中地面及周边建筑物沉降监测与控制进行分析阐述。     

竖井支护工艺在市政工程基坑中的应用

某新建污水管网流量计井项目,位于天津滨海软土地区,场地浅部地层工程力学性质差,周边环境紧张,已经施工完成的污水管道导致常规桩墙支护方案以及沉井方案无法实施。借鉴矿井以及地铁隧道中类似工程经验,采用竖井支护工艺解决了该基坑难题。详细介绍了竖井支护结构的设计计算方法、施工工艺流程和管道加固保护措施,第三方基坑监测结果证明：竖井支护工艺的设计与施工方案安全合理,经济可行,可以作为类似工程的参考。     

岩溶、土洞复合地层地铁隧道盾构施工技术分析

广州地铁二、八号线延长线三元里站至远景站、江夏站至陈田村站盾构区间工程中,线路沿线长距离穿越石灰岩地层,溶洞、土洞发育,地质条件十分复杂,地面建(构)筑物密集。盾构施工风险高,属首次在岩溶、土洞复合地层中采用盾构长距离掘进施工。文章概要介绍了广州地铁复合地层盾构掘进施工技术及施工工序,希望使读者对复合地层盾构施工技术有一定的了解,为从事盾构施工的技术人员提供参考。