上软下硬复合土层中土压平衡盾构法施工技术研究
发布时间：2021-07-13 02:19
传统的开挖工程作业方式使得城市交通堵塞、可利用土地短缺问题愈发严峻,而土压平衡盾构法施工作为一种现代非开挖管线工程技术,凭借其对环境、交通影响小的工程特点和安全、经济、高效率的优势得到了广泛应用。然而,随着盾构施工的全面展开,复杂的地质条件也为盾构施工带来了一系列难题,为土压平衡盾构施工带来极大的成本增量和安全隐患。本文以杭州大毛坞仁和大道供水管道工程某盾构区间为背景,结合理论分析、数值模拟、现场实验手段对上软下硬复合土层中土压平衡盾构法施工关键问题进行研究。首先,针对区间上软下硬土层地质特点分析了选用不同类型盾构进行掘进时的优势与缺点,最终选择土压平衡盾构进行该盾构区间掘进。并对近十年来土压平衡盾构掘进上软下硬土层典型工程进行统计分析,结合区间地质情况,分析采用土压平衡盾构掘进上软下硬土层的地质适应性问题及风险。得到地质适应性问题和主要风险为盾构在粉质粘土层、卵石层、风化岩层等施工段掘进时刀盘结泥饼、螺旋机喷涌,盾构偏斜、姿态控制困难和刀具过快磨损问题以及开挖过程中对周围土体扰动的预判和控制风险。针对盾构掘进对周围土体的扰动研究,使用MIDAS GTS NX软件...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
西安建筑科技大学硕士学位论文112.土压盾构掘进地层适应性分析由于上软下硬土层地质特性复杂，在选用土压平衡盾构掘进的过程中，存在许多控制难点和施工风险。依托杭州市大毛坞~仁和大道供水管道工程某盾构区间，对上软下硬复合土层的地质特性作深入分析，研究选用土压平衡盾构掘进上软下硬复合土层时的地层适应性及存在风险，为后续研究奠定基矗2.1.工程概况杭州市大毛坞~仁和大道供水管道工程某盾构区间由3座盾构井与2个区间组成，分别为G1盾构井、G2盾构井、G3盾构井、G3~G2盾构区间、G2~G1盾构区间。其中G3~G2区间最小曲线半径400m，最大纵坡1.771％，顶部覆土厚度约10.4～23.8m；G2~G1区间最小曲线半径300m，最大纵坡2.5%，顶覆土厚度10.6～26.9m。两区间总长5.5km，线路走向如图2.1所示。图2.1区间线路走向图区间掘进的主要土层为淤泥质粉质粘土层、粉质粘土层、砂土层、圆砾卵石层、全风化基岩、强风化基岩、中风化基岩等地层。其中上软下硬土层主要地层分布为上部⑦1层粉质粘土、⑦2-2层圆砾、卵石、⑩1层全风化基岩、⑩2层强风化基岩、⑩3层中风化基岩等地层。部分地层的物理力学指标如表2.1所示，同时，整个区间线路会穿越高速公路、收费站，与天燃气管线等已有建（构）筑物穿越、G3-G2-G1盾构区
西安建筑科技大学硕士学位论文`12并行。如图2.2、图2.3所示。表2.1主要地层物理力学指标表编号土层名称含水量湿密度孔隙比液限塑指液指压缩系数压缩模量ω（%）ρ（g/cm3)е(-）ωL（%）Ip（-）IL（-）aV（MPa-1）ES（MPa）①粉质粘土30.61.920.82537.721.70.560.3485.46③1淤泥质粉质粘土44.41.781.24239.422.31.351.0482.26③bc1淤泥58.21.681.60847.625.61.451.6161.71④1粉质粘土27.11.980.75336.621.30.370.2746.61⑤1粉质粘土29.71.930.84035.520.90.660.3136.09⑤si1淤泥质粉质粘土42.41.801.17640.422.71.120.7862.90⑤2-1粉质粘土33.41.900.91838.822.10.890.4424.80⑤2-2含砂粉质粘土23.52.030.66329.218.20.460.2227.68⑤c1粉质粘土夹贝壳39.41.900.78636.621.30.450.2138.39⑥1粉质粘土26.71.970.76138.221.90.320.2617.00⑥3-3粉质粘土28.61.930.76636.821.40.660.3355.87⑦1粉质粘土25.42.000.70935.314.60.340.2606.60⑦2-2圆砾、卵石12.8///////⑧1粉质粘土24.22.020.63233.033.00.300.2147.72⑧2含碎石粉质粘土19.02.030.58139.639.60.030.2736.10⑩1全风化21.91.970.71535.535.50.240.2896.28图2.2下穿绕城高速位置图2.3下穿天然气管线位置
【参考文献】：
期刊论文
[1]土压平衡盾构掘进软弱土层施工参数研究[J]. 徐天生,张丁丁,柳植,李玉盟,王友琛,梅源. 施工技术. 2020(04)
[2]上软下硬复合地层盾构隧道设计施工难点及对策研究[J]. 张亚洲,温竹茵,由广明,刘念. 隧道建设(中英文). 2019(04)
[3]上软下硬地层盾构机滚刀磨损特性研究[J]. 张伟森. 地下空间与工程学报. 2019(02)
[4]双线地铁隧道泥水及土压平衡盾构施工地层变形特征研究[J]. 吴红博,周传波,蒋楠,高坛. 隧道建设(中英文). 2019(02)
[5]考虑空间变异性的盾构隧道地层力学响应敏感性分析[J]. 李健斌,陈健,程红战,张善凯,吴佳明,胡之锋. 岩石力学与工程学报. 2019(08)
[6]上软下硬地层盾构掘进姿态施工参数模糊控制研究[J]. 张爱军. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[7]上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律[J]. 闫军涛,姜新佩,王枭华,霍恒炎,刘波. 人民长江. 2018(21)
[8]上软下硬地层对地表建筑物沉降的影响及预防[J]. 王辉. 四川建材. 2018(10)
[9]珠海城轨1号盾构机舱内刀盘修复技术[J]. 王胤彪,卢玉荣,宋汉勇. 施工技术. 2018(19)
[10]苏埃通道工程软硬不均地层盾构掘进参数模拟试验研究[J]. 陈桥,陈馈,杨书江,孙振川,李凤远,周建军. 施工技术. 2018(18)
博士论文
[1]岩溶地区地铁隧道盾构掘进安全控制技术研究[D]. 李结全.广西大学 2018
[2]盾构掘进对砂卵石地层的扰动机理研究[D]. 江英超.西南交通大学 2014
[3]砂—粘复合地层土压平衡盾构隧道开挖面稳定性研究[D]. 李宏安.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]地铁盾构隧道下穿人行通道施工技术研究[D]. 张志荣.重庆交通大学 2018
[2]复杂环境下盾构隧道与建构筑物相互作用研究[D]. 赵玉中.安徽理工大学 2018
[3]基于支持向量机的盾构滚刀磨损预测研究[D]. 周志锋.广州大学 2018
[4]软弱土层中土压平衡盾构掘进对管线变形的影响研究[D]. 许涛.东南大学 2017
[5]大直径土压平衡盾构穿越深基坑稳定性分析[D]. 王旭.山东大学 2017
[6]盾构隧道穿越上软下硬地层扰动机理及应对措施研究[D]. 何祥凡.西南交通大学 2017
[7]南宁地铁盾构隧道施工引起邻近建筑物沉降预测及控制研究[D]. 卢鹏.广西大学 2017
[8]深圳复合地层Φ7m盾构掘进参数与地层相关性研究[D]. 李正.北京交通大学 2016
[9]基于离散元的砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降控制研究[D]. 马腾.北京交通大学 2016
[10]复合式EPB盾构机刀盘结构改进设计[D]. 范宜.大连理工大学 2014
本文编号：3281137
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
西安建筑科技大学硕士学位论文112.土压盾构掘进地层适应性分析由于上软下硬土层地质特性复杂，在选用土压平衡盾构掘进的过程中，存在许多控制难点和施工风险。依托杭州市大毛坞~仁和大道供水管道工程某盾构区间，对上软下硬复合土层的地质特性作深入分析，研究选用土压平衡盾构掘进上软下硬复合土层时的地层适应性及存在风险，为后续研究奠定基矗2.1.工程概况杭州市大毛坞~仁和大道供水管道工程某盾构区间由3座盾构井与2个区间组成，分别为G1盾构井、G2盾构井、G3盾构井、G3~G2盾构区间、G2~G1盾构区间。其中G3~G2区间最小曲线半径400m，最大纵坡1.771％，顶部覆土厚度约10.4～23.8m；G2~G1区间最小曲线半径300m，最大纵坡2.5%，顶覆土厚度10.6～26.9m。两区间总长5.5km，线路走向如图2.1所示。图2.1区间线路走向图区间掘进的主要土层为淤泥质粉质粘土层、粉质粘土层、砂土层、圆砾卵石层、全风化基岩、强风化基岩、中风化基岩等地层。其中上软下硬土层主要地层分布为上部⑦1层粉质粘土、⑦2-2层圆砾、卵石、⑩1层全风化基岩、⑩2层强风化基岩、⑩3层中风化基岩等地层。部分地层的物理力学指标如表2.1所示，同时，整个区间线路会穿越高速公路、收费站，与天燃气管线等已有建（构）筑物穿越、G3-G2-G1盾构区
西安建筑科技大学硕士学位论文`12并行。如图2.2、图2.3所示。表2.1主要地层物理力学指标表编号土层名称含水量湿密度孔隙比液限塑指液指压缩系数压缩模量ω（%）ρ（g/cm3)е(-）ωL（%）Ip（-）IL（-）aV（MPa-1）ES（MPa）①粉质粘土30.61.920.82537.721.70.560.3485.46③1淤泥质粉质粘土44.41.781.24239.422.31.351.0482.26③bc1淤泥58.21.681.60847.625.61.451.6161.71④1粉质粘土27.11.980.75336.621.30.370.2746.61⑤1粉质粘土29.71.930.84035.520.90.660.3136.09⑤si1淤泥质粉质粘土42.41.801.17640.422.71.120.7862.90⑤2-1粉质粘土33.41.900.91838.822.10.890.4424.80⑤2-2含砂粉质粘土23.52.030.66329.218.20.460.2227.68⑤c1粉质粘土夹贝壳39.41.900.78636.621.30.450.2138.39⑥1粉质粘土26.71.970.76138.221.90.320.2617.00⑥3-3粉质粘土28.61.930.76636.821.40.660.3355.87⑦1粉质粘土25.42.000.70935.314.60.340.2606.60⑦2-2圆砾、卵石12.8///////⑧1粉质粘土24.22.020.63233.033.00.300.2147.72⑧2含碎石粉质粘土19.02.030.58139.639.60.030.2736.10⑩1全风化21.91.970.71535.535.50.240.2896.28图2.2下穿绕城高速位置图2.3下穿天然气管线位置
【参考文献】：
期刊论文
[1]土压平衡盾构掘进软弱土层施工参数研究[J]. 徐天生,张丁丁,柳植,李玉盟,王友琛,梅源. 施工技术. 2020(04)
[2]上软下硬复合地层盾构隧道设计施工难点及对策研究[J]. 张亚洲,温竹茵,由广明,刘念. 隧道建设(中英文). 2019(04)
[3]上软下硬地层盾构机滚刀磨损特性研究[J]. 张伟森. 地下空间与工程学报. 2019(02)
[4]双线地铁隧道泥水及土压平衡盾构施工地层变形特征研究[J]. 吴红博,周传波,蒋楠,高坛. 隧道建设(中英文). 2019(02)
[5]考虑空间变异性的盾构隧道地层力学响应敏感性分析[J]. 李健斌,陈健,程红战,张善凯,吴佳明,胡之锋. 岩石力学与工程学报. 2019(08)
[6]上软下硬地层盾构掘进姿态施工参数模糊控制研究[J]. 张爱军. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[7]上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律[J]. 闫军涛,姜新佩,王枭华,霍恒炎,刘波. 人民长江. 2018(21)
[8]上软下硬地层对地表建筑物沉降的影响及预防[J]. 王辉. 四川建材. 2018(10)
[9]珠海城轨1号盾构机舱内刀盘修复技术[J]. 王胤彪,卢玉荣,宋汉勇. 施工技术. 2018(19)
[10]苏埃通道工程软硬不均地层盾构掘进参数模拟试验研究[J]. 陈桥,陈馈,杨书江,孙振川,李凤远,周建军. 施工技术. 2018(18)
博士论文
[1]岩溶地区地铁隧道盾构掘进安全控制技术研究[D]. 李结全.广西大学 2018
[2]盾构掘进对砂卵石地层的扰动机理研究[D]. 江英超.西南交通大学 2014
[3]砂—粘复合地层土压平衡盾构隧道开挖面稳定性研究[D]. 李宏安.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]地铁盾构隧道下穿人行通道施工技术研究[D]. 张志荣.重庆交通大学 2018
[2]复杂环境下盾构隧道与建构筑物相互作用研究[D]. 赵玉中.安徽理工大学 2018
[3]基于支持向量机的盾构滚刀磨损预测研究[D]. 周志锋.广州大学 2018
[4]软弱土层中土压平衡盾构掘进对管线变形的影响研究[D]. 许涛.东南大学 2017
[5]大直径土压平衡盾构穿越深基坑稳定性分析[D]. 王旭.山东大学 2017
[6]盾构隧道穿越上软下硬地层扰动机理及应对措施研究[D]. 何祥凡.西南交通大学 2017
[7]南宁地铁盾构隧道施工引起邻近建筑物沉降预测及控制研究[D]. 卢鹏.广西大学 2017
[8]深圳复合地层Φ7m盾构掘进参数与地层相关性研究[D]. 李正.北京交通大学 2016
[9]基于离散元的砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降控制研究[D]. 马腾.北京交通大学 2016
[10]复合式EPB盾构机刀盘结构改进设计[D]. 范宜.大连理工大学 2014
本文编号：3281137
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