某盾构区间富水硬岩段管片上浮控制措施及应用研究

发布时间：2020-08-10 06:51

【摘要】：近年来,大中型城市道路交通拥堵情况逐渐加重,地下轨道交通作为一种能够有效缓解拥堵的方法正在大面积建设。其中,盾构开挖是建设过程中不可或缺的施工技术之一,它具备土方开挖和管片拼装的安全性、施工速度的快速性和对地面交通与建构筑物造成的影响小等优势,但在施工过程中会存在一项频繁发生的通病——隧道管片上浮。当前,很多学者重视对管片上浮控制的研究,更加重视的是软弱地层中管片上浮的控制研究,却较少研究富水硬岩地层中管片的上浮。但是,随着城市地铁建设的蓬勃发展,在实际盾构施工过程中经常会遇到富水硬岩地层管片上浮,如果对其不加以严格控制,将很大程度上对成型隧道管片拼装的工程质量造成严重影响,导致无法弥补的损失。因此,富水硬岩地层的管片上浮同样值得重视和研究。首先,本文搜集了盾构隧道管片上浮的相关文献,从理论研究、实验研究和技术研究三个方面了解管片上浮的机理、影响管片上浮的因素、管片上浮的控制措施等。然后,总结归纳了5点与富水硬岩地层管片上浮有关的主要原因,此外,以某市轨道交通2号线南延线大舒东路站~秀湖路站盾构施工为工程背景,提出管片上浮预控措施。接着,选取工程案例中富水硬岩区域盾构隧道,采用ABAQUS仿真分析软件建立该区域盾构隧道有限元模型模拟隧道施工过程,经后处理获取管片上浮的相关数据并对此进行分析,然后,根据模拟分析的结果优化预控措施,得到4点富水硬岩地层管片上浮的控制方法并且采用实际现场监测的手段验证了控制措施的有效性,最后根据应用效果和实际施工过程对控制措施进行再优化,直至富水硬岩地层管片上浮被控制在合理范围之内。本文以具体的盾构施工工程为例,通过理论与实践的研究,所得出的富水硬岩地层管片上浮控制措施将为以后类似工程起到一定的参考价值。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43
【图文】：

示意图,管片,示意图

泥水平衡盾构施工中，泥水压力要达到一定的值来抵挡盘前方的开挖面出现失稳，由于泥水压力的存在，很容易出现泥的现象，使得管片上浮的可能性大大增加。其他原因。浆液特性与注浆工艺、电瓶车在隧道内行驶时产生的震盾构推进速度、管片的接头等都会造成管片上浮的现象。上浮机理与力学计算施工的工艺流程可知，盾构隧道管片在拼装完成脱离盾尾后，盾拼装和盾构脱离盾尾后带走的部分岩土体会使得管片外壁与围岩形间隙，该空隙就是盾尾间隙。盾尾间隙是选择管片的依据之一不能太小，一般控制在 8~16cm 左右。在管片从盾尾脱离开之后，注浆等工艺，使盾尾间隙被浆液填满并且要使浆液尽快初凝，形，防止地表沉降和管片上浮现象的发生。通常情况下，管片上浮生，如图 2-1 所示。

示意图,上浮力,动态,示意图

图 2-2 动态上浮力示意图2.1.4 姿态控制对管片上浮的影响盾构掘进的姿态一直是盾构施工中需要重点关注的对象，管片拼装和隧道成型质量都会受到盾构姿态调控的影响。盾构姿态主要是通过推进系统来控制，其主要组成部分如图 2-3 所示[57]。其中液压缸的安装与布置是盾构机安装中一项重要内容，这会直接影响到盾构机姿态控制的精确程度。

布置图,系统分组,盾构推进,布置图

图 2-2 动态上浮力示意图上浮的影响是盾构施工中需要重点关注的对象，控的影响。盾构姿态主要是通过推进。其中液压缸的安装与布置是盾构机态控制的精确程度。

【参考文献】