当前位置:主页 > 科技论文 > 路桥论文 >

大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究

发布时间:2019-11-15 11:37
【摘要】:以北京地铁14号线高家园站-京顺站区间大直径盾构隧道工程为背景,基于北京轨道交通工程施工安全风险监控系统开展地层变形监测试验,研究在大直径土压平衡盾构施工诱发的地层横向和纵向变形规律。研究结果表明:大直径盾构施工诱发地层变形规律总体符合Peck沉降曲线,但由于地层差异和施工控制等原因,沉降槽两侧并不完全对称,横向影响范围约为隧道两侧20 m,纵向影响范围约为盾体前后60 m,变形值在0~-25 mm之间;盾构通过和盾尾脱离管片时地层变形较大,两者之和通常大于总沉降的60%;同步注浆控制地层变形效果显著,但有一定时间的延滞,必须根据风险要求控制好浆液的凝结时间。
【图文】:

盾构施工,盾构


大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究如图2、3所示,盾构推进时,盾构工作面的推力以及盾构和土层间的摩擦剪切力导致土体向开挖间隙移动,引起地层移动而导致盾构通过时的地层变形如图4所示,盾尾脱离管片后的变形是由于盾尾间隙的存在,使得盾尾脱离管片后,土体应力释放或注浆加压而引起土体的弹塑性变形[1-9]。图1盾构施工引起的纵向地层变形图2盾构设备纵剖面图3盾构开挖间隙示意图4盾尾间隙构造示意1.2横向地层变形规律盾构掘进施工引起地表横向沉降的计算方法有很多,最经典的公式莫过于美国科学家Peck的地表沉降横向分布计算。Peck对大量隧道施工引起的地面沉降实测数据进行了分析,并认为隧道开挖后引起的地面沉降是在不排水条件下发生的,沉降槽体积等于地层损失的体积,地面沉降横向分布可用正态分布曲线来描述,如图5所示[10-13]。2现场试验以高家园站—京顺站区间工程为背景进行现场变形监测试验,隧道采用一台大直径土压平衡盾构进行开图5Peck公式描述的地表沉降曲线挖(刀盘直径鐖10.26m,盾体直径鐖10.22m),单洞双线,区间管片外径为10m,内径为9m,环宽为1.8m。所选监测断面地层主要为粉质黏土、粉土,中间夹杂粉细砂、细中砂,隧道埋深约为16m,地下水位位于隧道顶板以上。为确保各个监测断面监测数据呈现规律性,各个监测断面设置统一的盾构掘进参数:上土压力0.1~0.15MPa,刀盘扭矩15000~20000kN·m,盾构推力35000~40000kN,刀盘转速0.68r/min,推进速度30~40mm/min,同步注浆采用双液浆,注浆量为8~10m3。2.1测点布置测点布置以满足安全管理和监控为前提,以控制安全为目的,,监测项目包括建筑群、桥桩、管道、道路以及深层土体的沉降,测试试验共布置212个测?

纵剖面图,盾构,纵剖面,设备


大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究如图2、3所示,盾构推进时,盾构工作面的推力以及盾构和土层间的摩擦剪切力导致土体向开挖间隙移动,引起地层移动而导致盾构通过时的地层变形如图4所示,盾尾脱离管片后的变形是由于盾尾间隙的存在,使得盾尾脱离管片后,土体应力释放或注浆加压而引起土体的弹塑性变形[1-9]。图1盾构施工引起的纵向地层变形图2盾构设备纵剖面图3盾构开挖间隙示意图4盾尾间隙构造示意1.2横向地层变形规律盾构掘进施工引起地表横向沉降的计算方法有很多,最经典的公式莫过于美国科学家Peck的地表沉降横向分布计算。Peck对大量隧道施工引起的地面沉降实测数据进行了分析,并认为隧道开挖后引起的地面沉降是在不排水条件下发生的,沉降槽体积等于地层损失的体积,地面沉降横向分布可用正态分布曲线来描述,如图5所示[10-13]。2现场试验以高家园站—京顺站区间工程为背景进行现场变形监测试验,隧道采用一台大直径土压平衡盾构进行开图5Peck公式描述的地表沉降曲线挖(刀盘直径鐖10.26m,盾体直径鐖10.22m),单洞双线,区间管片外径为10m,内径为9m,环宽为1.8m。所选监测断面地层主要为粉质黏土、粉土,中间夹杂粉细砂、细中砂,隧道埋深约为16m,地下水位位于隧道顶板以上。为确保各个监测断面监测数据呈现规律性,各个监测断面设置统一的盾构掘进参数:上土压力0.1~0.15MPa,刀盘扭矩15000~20000kN·m,盾构推力35000~40000kN,刀盘转速0.68r/min,推进速度30~40mm/min,同步注浆采用双液浆,注浆量为8~10m3。2.1测点布置测点布置以满足安全管理和监控为前提,以控制安全为目的,监测项目包括建筑群、桥桩、管道、道路以及深层土体的沉降,测试试验共布置212个测?

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王法;周宏磊;雷崇红;韩煊;;盾构施工参数对地表沉降的因素敏感性分析[J];都市快轨交通;2013年06期

2 张庆贺,朱忠隆,杨俊龙,朱继文;盾构推进引起土体扰动理论分析及试验研究[J];岩石力学与工程学报;1999年06期

3 周松;荣建;陈立生;王洪新;;大直径泥水盾构下穿机场的施工控制[J];岩石力学与工程学报;2012年04期

4 朱忠隆,张庆贺,易宏传;软土隧道纵向地表沉降的随机预测方法[J];岩土力学;2001年01期

5 姜忻良;李林;袁杰;殷加顺;;深层地铁盾构施工地层水平位移动态分析[J];岩土力学;2011年04期

6 周冠南;周顺华;王春凯;宋天田;;盾构隧道施工对短桩基—框架结构的影响[J];中国铁道科学;2009年04期

7 刘纪峰;崔秀琴;刘波;;考虑水—土耦合的盾构隧道地表沉降试验研究[J];中国铁道科学;2009年06期

8 杨广武;关龙;刘军;郑知斌;;盾构法隧道下穿既有结构三维数值模拟分析[J];中国铁道科学;2009年06期

9 朱正国;李兵兵;李文江;朱永全;;新建铁路隧道下穿既有铁路施工引起的地表沉降控制标准研究[J];中国铁道科学;2011年05期

10 王非;缪林昌;黎春林;;考虑施工过程的盾构隧道沉降数值分析[J];岩石力学与工程学报;2013年S1期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 张子新,邵华;盾构推进的损伤力学分析及现场试验研究[J];地下空间;2004年03期

2 陈越峰;张庆贺;张颖;郑坚;;近距离三线并行盾构隧道施工实测分析[J];地下空间与工程学报;2008年02期

3 王建秀;付慧仙;朱雁飞;唐益群;杨坪;;基于地层损失的盾构沉降计算方法研究进展[J];地下空间与工程学报;2010年01期

4 付昱凯;陆小龙;丁文其;钱磊;;盾构隧道施工动态扰动特点及控制分析[J];地下空间与工程学报;2010年04期

5 郑学贵;郭军;吴胜忠;;连拱隧道下穿高层建筑安全性分析[J];地下空间与工程学报;2010年04期

6 郑跃;丁文其;陈立生;;受顶管施工影响的土体扰动分析与实测研究[J];地下空间与工程学报;2010年05期

7 肖立;张庆贺;赵天石;杨俊龙;杨光辉;;泥水盾构同步注浆材料试验研究[J];地下空间与工程学报;2011年01期

8 黄新民;;盾构隧道下穿既有桥桩工程的保护方案研究[J];地下空间与工程学报;2012年03期

9 周太全;华渊;吕宝华;;某地铁区间隧道冻结施工冻胀效应随机预测分析[J];冰川冻土;2009年01期

10 吴会军;白海峰;王忠昶;;大连地铁109标段施工监测研究[J];大连交通大学学报;2012年02期

相关会议论文 前10条

1 刘纪峰;王逢朝;;考虑盾构隧道围岩扰动损伤的地表沉降预测[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年

2 宋永辉;叶耀东;;土压平衡盾构粉性土中施工扰动影响的现场试验研究[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年

3 张耘获;乐贵平;苏艺;;北京地铁4号线某盾构区间基岩及砂卵石混合特殊地层施工技术[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年

4 肖同刚;;盾构穿越对已建隧道结构影响实例分析[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年

5 贺利民;周太全;华渊;;某地铁区间隧道冻结施工冻胀效应随机预测分析[A];安全高效煤矿地质保障技术及应用——中国地质学会、中国煤炭学会煤田地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会学术年会文集[C];2007年

6 齐静静;徐日庆;郭印;王涛;;隧道盾构施工引起土体力学效应的计算分析[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(下册)[C];2006年

7 李东海;;复杂环境下盾构隧道施工引起的地表沉降分析[A];中国岩石力学与工程实例第一届学术会议论文集[C];2007年

8 宋文杰;董军;崔玉萍;刘德华;;多种因素对新建隧道下穿既有地铁车站力学性能影响的研究[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2013年

9 廖辉;满帅;;地铁区间隧道施工对邻近暗渠影响[A];第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集[C];2013年

10 焦康杰;;新凉风垭隧道进口下穿高速公路段地表沉降数值分析[A];贵州省岩石力学与工程学会2014年学术年会论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 朱剑锋;考虑扰动影响的土体性状研究[D];浙江大学;2011年

2 章荣军;土体开挖引起的邻近受荷桩基附加响应分析[D];华中科技大学;2011年

3 敖日汗;地铁隧道盾构施工中的几个问题[D];天津大学;2011年

4 张远荣;盾构过富水砂层对环境影响的分析研究[D];中国铁道科学研究院;2011年

5 段光杰;地铁隧道施工扰动对地表沉降和管线变形影响的理论和方法研究[D];中国地质大学(北京);2003年

6 王铁生;地下隧洞测控技术与地表沉降动态监控模型的研究[D];河海大学;2003年

7 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年

8 陈秋南;非对称连拱隧道动态施工力学模拟研究[D];重庆大学;2005年

9 魏纲;顶管工程土与结构的性状及理论研究[D];浙江大学;2005年

10 赵志民;隧道施工引起土体位移与应力的镜像理论研究以及回归方法的应用[D];天津大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 张宇;软土地区近距离下穿隧道盾构施工对地表沉降及既有隧道变形影响分析[D];天津城市建设学院;2010年

2 吴迪;富水砂层土压平衡盾构掘进施工引起的地表沉降分析[D];沈阳建筑大学;2011年

3 王靖;高速公路隧道开挖引起既有公路的沉降预测与影响因素研究[D];中南大学;2011年

4 王海磊;栈桥施工仿真与非线性分析研究[D];重庆交通大学;2011年

5 李方楠;复杂地层平行顶管的环境效应研究[D];上海交通大学;2011年

6 李震;地面超载条件下泥水盾构斜穿防汛墙扰动位移研究[D];上海交通大学;2011年

7 张昕;平行双线地铁浅埋暗挖施工地表沉降研究[D];华中科技大学;2011年

8 公孙铭;机场跑道下盾构隧道施工的力学性能分析[D];上海大学;2011年

9 方梨梨;顶管施工参数的地层适应性问题研究[D];广州大学;2011年

10 盛超;哈尔滨地铁盾构法施工地层变形规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 钱七虎;岩土工程的第四次浪潮[J];地下空间;1999年04期

2 杨永平;周顺华;庄丽;;软土地区地铁盾构区间隧道近接桩基数值分析[J];地下空间与工程学报;2006年04期

3 王志;杜守继;张文波;李迎九;吴雪萍;;浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J];地下空间与工程学报;2009年03期

4 彭少杰;杨光辉;黄醒春;;大型泥水盾构近距离穿越运营地铁关键技术研究[J];城市道桥与防洪;2008年10期

5 段创峰;杨超;魏林春;刘涛;公孙铭;;盾构法隧道穿越机场跑道沉降机理研究[J];城市道桥与防洪;2010年09期

6 王炳军;李宁;柳厚祥;韩煊;党彦;;地铁隧道盾构法施工对桩基变形与内力的影响[J];铁道科学与工程学报;2006年03期

7 金淮;张建全;吴锋波;刘永勤;;盾构下穿首都机场施工监测变形特性分析[J];都市快轨交通;2008年05期

8 易小明;张顶立;;浅埋大跨隧道下穿建筑物时的变形控制标准[J];都市快轨交通;2008年06期

9 高爱林;马雪梅;金淮;张建全;;盾构隧道下穿机场停机坪的变形规律[J];都市快轨交通;2010年01期

10 董平川,徐小荷,何顺利;流固耦合问题及研究进展[J];地质力学学报;1999年01期

相关博士学位论文 前1条

1 李子春;轨道结构垂向荷载传递与路基附加动应力特性的研究[D];铁道部科学研究院;2000年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 汪挺;加泥式土压平衡盾构的土压管理[J];铁道建筑;2000年03期

2 张敏,郑志敏,邓棕;扩展土压平衡盾构在含水地层中的适应性[J];隧道建设;2003年02期

3 游思坤,宗志坚,邓宏光;土压平衡盾构机参数化建模的基本方法[J];工程机械;2004年06期

4 赵全民;软、硬岩条件下土压平衡盾构施工控制要点及对策[J];隧道建设;2005年S1期

5 戴燕超,张国京;加泥式土压平衡盾构机及其配套技术研究[J];市政技术;2005年04期

6 张庭华;土压平衡盾构土舱压力控制技术研究[J];铁道标准设计;2005年08期

7 钟志全;土压平衡盾构施工中常见问题及措施[J];建筑机械化;2005年09期

8 魏纲,黄志义,徐日庆,齐静静;土压平衡盾构施工引起的挤土效应研究[J];岩石力学与工程学报;2005年19期

9 王一军;游思坤;邓宏光;;土压平衡盾构机的计算机辅助造型设计[J];矿山机械;2006年03期

10 曾华波;徐卫亚;吴来明;;砂层地段土压平衡盾构施工技术探讨[J];人民珠江;2006年04期

相关会议论文 前10条

1 姜厚停;闫鑫;龚秋明;;土压平衡盾构施工中泡沫改良圆砾地层试验研究[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年

2 郑仔弟;葛国华;杨超;朱亮;;如何实现土压平衡盾构的快速掘进[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年

3 朱伟;张明晶;张志允;;土压平衡盾构气泡发泡剂的试验研究[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年

4 郭彩霞;耿富林;胡友递;;浅析土压平衡盾构机在无水大粒径卵砾石地层常压开舱施工关键技术[A];中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C];2012年

5 王京磊;郑仔弟;方依文;刁春仁;;土压平衡盾构机无轴螺旋叶片对接方法探讨[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年

6 张映根;;土压平衡盾构在粘土、砂土地层中的掘进控制[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年

7 叶康慨;王延民;;土压平衡盾构施工土压力的确定[A];城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集[C];2004年

8 王明胜;;土压平衡盾构穿越珠江关健性施工技术[A];中国中铁隧道集团2007年水底隧道专题技术交流大会论文集[C];2007年

9 张士民;;土压平衡盾构机的维护保养[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年

10 张友伟;;宁波地铁土压平衡盾构施工关键技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年

相关重要报纸文章 前6条

1 通讯员 向奇志 麻成标;重工集团“复合式土压平衡盾构研制及其应用”项目通过科技成果鉴定[N];中国铁道建筑报;2011年

2 付毅飞;国产地铁土压平衡盾构实现产业化[N];科技日报;2006年

3 张学民;我国首台复合式土压平衡盾构机问世[N];中国经济导报;2008年

4 本报记者 石峰 通讯员 向奇志;首台国产土压平衡盾构贯通湘江[N];中国工业报;2012年

5 记者 常文征邋通讯员 付新慧;洛阳:国家“863”计划独中三元[N];河南日报;2007年

6 本报记者 刘艳 通讯员 史一宏;建地铁的“大家伙”来啦[N];厦门日报;2014年

相关博士学位论文 前4条

1 乔国刚;土压平衡盾构用新型发泡剂的开发与泡沫改良土体研究[D];中国矿业大学(北京);2009年

2 刘畅;土压平衡盾构密封舱压力控制的关键技术研究[D];大连理工大学;2012年

3 邓孔书;土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D];清华大学;2010年

4 郭玉海;大直径土压平衡盾构引起的地表变形及掘进控制技术研究[D];北京交通大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 周尚荣;砂砾地层土压平衡盾构施工地表沉降分析与控制[D];中南大学;2010年

2 陈亮;基于动力学的土压平衡盾构减速器齿轮传动系统可靠性评估及参数优化设计[D];重庆大学;2011年

3 赵东杰;新型土压平衡盾构用泥浆研究[D];中国地质大学(北京);2012年

4 刘大鹏;新型泡沫对土压平衡盾构土体改良作用评价[D];中国地质大学(北京);2012年

5 晏胜荣;大直径土压平衡盾构下穿圭塘河风险分析及施工技术研究[D];中南大学;2013年

6 牟友滔;土压平衡盾构施工引起的地表沉降非线性预测与控制分析[D];中南大学;2013年

7 毛阿立;大直径土压平衡盾构穿越湘江的扰动效应及施工控制技术研究[D];中南大学;2013年

8 刘珍来;基于土压平衡盾构机的大功率减速器数值仿真分析[D];重庆大学;2010年

9 徐俊杰;土压平衡盾构施工引起的地表沉降分析[D];西南交通大学;2004年

10 王怀志;富水砂层土压平衡盾构施工关键技术研究[D];华南理工大学;2012年



本文编号:2561296

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2561296.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户d7040***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com