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富水砂层盾构始发遇困地段降水技术研究

铁道工程学报 2022年第1期39卷 114-120页

作者：熊仲明覃泽宏张自光蔡虹西安建筑科技大学西安710000 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室合肥230601 中铁四局集团有限公司合肥230041

研究目的:针对江苏淮安富水砂层地铁盾构始发遇困地段降水技术难题,需对现行规程中的基坑涌水量计算模型进行改进,以得到适合富水砂层地区的盾构井基坑承压水计算方法,并按改进方法设计降水方案。研究结论:(1)针对基坑内承压水降水、基... 详细信息

研究目的:针对江苏淮安富水砂层地铁盾构始发遇困地段降水技术难题,需对现行规程中的基坑涌水量计算模型进行改进,以得到适合富水砂层地区的盾构井基坑承压水计算方法,并按改进方法设计降水方案。研究结论:(1)针对基坑内承压水降水、基坑外承压水降水两种情况,分别对涌水量计算方法和降水漏斗曲线进行了改进;(2)按改进方法实施的方案达到了预期降水效果,现场实测数据与理论计算、数值模拟结果相符,验证了改进计算方法的合理性;(3)江苏淮安地铁盾构基坑改进方案的有效实施可为类似环境下、带地连墙围护结构的深基坑降水提供借鉴与参考。

关键词：承压水非完整井基坑降水地连墙富水砂层降水漏斗曲线

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富水砂层交叠联络通道冻结设计方案研究

隧道建设（中英文） 2024年第1期44卷 148-154页

作者：石立民叶玉西杜有超董世卓中交第一航务工程局有限公司天津300450 北京中煤矿山工程有限公司北京100013 矿山深井建设技术国家工程研究中心北京100013

与常规联络通道冻结相比,交叠联络通道的冻结体量大、开挖构筑时间长、冻结孔布置形式更加复杂,其冻结设计与常规冻结设计有明显差异。为实现富水砂层叠落区间联络通道安全高效施工,结合叠落区间交叠联络通道结构形式,进行异型联络通道... 详细信息

与常规联络通道冻结相比,交叠联络通道的冻结体量大、开挖构筑时间长、冻结孔布置形式更加复杂,其冻结设计与常规冻结设计有明显差异。为实现富水砂层叠落区间联络通道安全高效施工,结合叠落区间交叠联络通道结构形式,进行异型联络通道冻结方案设计。首先,在哈尔滨地铁3号线2期河松街站工程现场取土,并送至冻土实验室进行土体低温物理力学试验,得到-10℃时低温土体物理力学参数,确定粉质黏土-10℃环境下单轴抗压强度为3.53 MPa;根据试验结果进行冻结壁厚度设计,得到通道顶部及侧墙冻结壁厚度为3.0 m,集水井底部冻结壁厚度为4.0 m,平均温度为-10℃。数值计算结果表明,冻结壁强度和位移指标均满足安全要求。根据冻结壁厚度布置冻结孔,提出“地面垂直+洞内水平冻结”加固方式。针对距离建筑物较近的特点,为控制冻胀,采用地面垂直泄压孔与洞内水平泄压孔相结合的方式,施工期间地表最大冻胀量为8.59 mm,对环境影响可控。工程实践表明,采用该设计方案开挖工作面稳定性好,冻胀量可控。

关键词：冻结设计方案富水砂层交叠联络通道冻结壁厚度冻结施工

富水砂层中地铁盾构隧道下穿既有铁路病害桥施工的风险分析及控制措施

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城市轨道交通研究 2023年第11期26卷 122-126页

作者：李晔中国铁路南昌局集团有限公司南昌330002

目的:在富水砂层中新建的地铁盾构隧道下穿既有铁路病害桥时,会增大施工风险,需对施工进行风险分析,并制定针对性的控制措施。方法:介绍了南昌轨道交通4号线起凤路站—七里站区间下穿京九铁路工程的概况,对该工程施工的风险进行了识别... 详细信息

目的:在富水砂层中新建的地铁盾构隧道下穿既有铁路病害桥时,会增大施工风险,需对施工进行风险分析,并制定针对性的控制措施。方法:介绍了南昌轨道交通4号线起凤路站—七里站区间下穿京九铁路工程的概况,对该工程施工的风险进行了识别与分析。基于FLAC3D软件建立了数值模型,设置了与之相匹配的材料参数,以模拟盾构的掘进过程。设置了3种施工工况,对不同工况下的地面沉降、既有铁路路基沉降进行了数值计算,确定该工程采用工况三(地层注浆加固+框架涵加固)作为施工控制措施。针对工况三的控制措施,制定了实际施工的监测方案,并对实测数据进行了分析。结果及结论:合理的盾构机下穿参数可有效降低地面沉降和铁路路基沉降,工况三的控制措施可以很好地解决铁路病害桥敏感性高、整体稳定性差等问题,进而降低了盾构下穿施工的风险。

关键词：地铁盾构隧道富水砂层下穿工程铁路病害桥施工风险控制

富水砂层基坑止水缺陷高宽比对漏水漏砂的影响

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地质与勘探 2024年第3期60卷 622-630页

作者：肖雪华王书涵何星辰刘伟平广东省源天工程有限公司广东广州511340 南昌大学工程建设学院江西南昌330031

在富水砂层地质条件下,基坑支护常因止水缺陷导致水土大量流失,进而引发地表沉降。目前有关止水缺陷导致基坑漏水漏砂灾害方面的研究还有待深入。本文以江西省南昌市临近赣江某地铁基坑砂土为研究对象,考虑基坑止水缺陷高宽比因素,通过... 详细信息

在富水砂层地质条件下,基坑支护常因止水缺陷导致水土大量流失,进而引发地表沉降。目前有关止水缺陷导致基坑漏水漏砂灾害方面的研究还有待深入。本文以江西省南昌市临近赣江某地铁基坑砂土为研究对象,考虑基坑止水缺陷高宽比因素,通过可视化室内实验装置研究基坑缺陷漏水漏砂灾害的演化过程,并利用PFC3D软件进行模拟对比分析,探究几何形态和微观变化过程。结果表明:止水缺陷高宽比越大,漏水漏砂发展速度越快,颗粒流失速率越大,砂土颗粒受侵蚀范围越大;缺陷高宽比由1:1增加至2:1时,颗粒损失个数由2673扩大至40127,土拱形成时间从60万步发展至无法形成土拱,存在出现土拱时的临界缺陷高宽值。数值模拟过程中的配位数波动表明,漏水漏砂过程中细颗粒与粗颗粒骨架之间一直产生着剧烈碰撞,水土的流失导致孔隙率与渗透系数的增加,进而加剧漏水漏砂现象。

关键词：基坑缺陷高宽比富水砂层漏水漏砂 PFC3D软件

富水砂层盾构隧道下穿独立浅基础铁路桥加固方案比选研究

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现代隧道技术 2022年第5期59卷 246-253页

作者：欧阳鸿志朱定桂安斌施成华江西地方铁路开发有限公司南昌330000 中南大学土木工程学院长沙410075 中铁隧道集团二处有限公司三河065201

为保证富水砂层中盾构隧道下穿独立浅基础铁路桥的施工安全,以南昌地铁4号线下穿京九铁路青山路立交桥为工程背景,采用工法比选、数值分析、现场监测等方法,提出了地表注浆和现浇筏板基础框架涵的加固措施,分析了轨道沉降规律,验证了加... 详细信息

为保证富水砂层中盾构隧道下穿独立浅基础铁路桥的施工安全,以南昌地铁4号线下穿京九铁路青山路立交桥为工程背景,采用工法比选、数值分析、现场监测等方法,提出了地表注浆和现浇筏板基础框架涵的加固措施,分析了轨道沉降规律,验证了加固措施的有效性。研究结果表明:在盾构隧道下穿施工前,采用地层注浆和现浇筏板基础框架涵对铁路桥进行加固,实现对轨道沉降的控制,是合理且有效的;相较于不采取任何加固措施的工况,轨道沉降最大值为1.88 mm,减少了83.53%;现场监测结果显示,采取地表注浆和现浇筏板基础框架涵加固后轨道沉降最大值为1.45 mm,验证了数值分析结果的正确性和加固措施的有效性,保证了京九铁路干线的正常运营。

关键词：盾构隧道富水砂层铁路桥加固措施轨道变形

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富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场研究

岩土力学 2017年第5期38卷 1405-1412页

作者：任建喜孙杰龙张琨王江王东星西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

研究富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场分布规律,可为解决斜井冻结法凿井穿越富水砂层技术难点提供可靠依据。以陕北某斜井冻结法凿井工程为研究背景,通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟相结合的方法,研究了冻结状态下... 详细信息

研究富水砂层斜井冻结壁力学特性及温度场分布规律,可为解决斜井冻结法凿井穿越富水砂层技术难点提供可靠依据。以陕北某斜井冻结法凿井工程为研究背景,通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟相结合的方法,研究了冻结状态下砂土的热物理及力学特性,分析了斜井冻结法凿井期间冻结壁受力机制,深入分析斜井冻融过程中冻结压力变化规律及原因,对测温孔与冻结壁径向温度实测与数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明,随着温度降低,冻结砂土导热系数呈现出先增大后减小的趋势,且冻结温度对冻结砂土的内摩擦角影响较大;冻结温度、井筒埋深和地下水对冻结压力的影响较大;混凝土水化热对冻结壁的影响范围约为460~475 mm。研究结果可为富水砂层地区斜井冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。

关键词：富水砂层斜井冻结壁热物理及力学特性冻融过程冻结压力温度场

富水砂层地质条件下小半径曲线盾构控制技术研究

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富水砂层地质条件下小半径曲线盾构控制技术研究

作者：万雨双中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

本文以某市一地铁区间右线小半径曲线段盾构工程为例,结合富水砂层地质条件和小半径曲线盾构掘进控制特点,从“盾构机选型适应性”、“盾构机掘进关键参数设置及相关性”和“盾构机姿态控制及纠偏措施”三个方面进行了研究,并依据工程... 详细信息

本文以某市一地铁区间右线小半径曲线段盾构工程为例,结合富水砂层地质条件和小半径曲线盾构掘进控制特点,从“盾构机选型适应性”、“盾构机掘进关键参数设置及相关性”和“盾构机姿态控制及纠偏措施”三个方面进行了研究,并依据工程实际数据对相关问题进行了具体分析与研究,主要研究内容及结论如下:1、盾构机选型适应性分析与研究。根据地层渗透系数、水压力和颗粒级配等主要影响因素研究适用于富水砂层地质条件小半径曲线盾构施工时的盾构机最优类型;分析了盾构机刀盘系统、盾体设置和辅助系统参数选取时应考虑的因素;在此基础上,进一步阐述了小半径曲线施工时盾构机转弯环管片参数的选取依据。研究表明,当河涌水位与地下水位相当且河涌水与地下水存在紧密联系的富水砂层时应优先选用泥水平衡盾构机,适当加大长大区间含黏土地层盾构机刀盘开口率具有比较好的工程适应性,通过确定转弯环楔形量可以更好地实现隧道曲线的拟合效果。2、盾构机掘进关键参数设置及相关性研究。通过对泥水平衡盾构机在富水砂层小半径曲线段的盾构推力、掘进速度、刀盘扭矩、刀盘转速、贯入度和注浆量等6个关键参数的实控数据进行统计分析,并对关键掘进参数之间的相关性进行研究,给出了关键掘进参数的配置与建议。研究表明,泥水平衡盾构机“比扭矩与比推力”呈现出比较强的正比例线性相关关系,“掘进速度和比推力”呈现出比较强的负比例线性相关关系。3、盾构机姿态控制及纠偏措施研究。结合地铁小半径曲线的确定依据和盾构机铰接机构的设置标准阐明了盾构机在富水砂层中小半径曲线段的控制条件;从盾构机主要控制措施、推进及铰接千斤顶的使用和铰接保压保密封三个方面对盾构机姿态控制技术措施进行深入研究,提出了以保压保密封为前提,按照“调伸缩、勤测量、小纠偏、控速度、短行程、多循环”的十八字方针进行施工控制的原则和方法,能使盾构机姿态得到较好的稳定状态。在此基础上,通过对盾构机姿态纠偏措施进行理论分析和案例应用研究,给出了盾构机在曲线掘进中姿态偏差的两个判定指标以及盾构机纠偏趋势与设计轴线的函数关系。本文的研究内容和成果可为富水砂层泥水平衡盾构机在小半径曲线段掘进参数的选取和施工控制提供一定的指导作用,对相关富水砂层和小半径曲线工程具有较强的参考价值和现实意义。

关键词：富水砂层小半径曲线盾构机适应性掘进参数姿态控制

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富水砂层合理注浆终压室内试验

中国公路学报 2018年第10期31卷 302-310页

作者：姜鹏张庆松刘人太刘亚南张连震山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

在富水砂层注浆加固工程中,浆脉对砂层的挤密作用对加固后的工作面稳定性和稳定时长具有控制性作用,注浆终压是形成挤密作用的关键参数,合理的注浆终压能够使注浆效果达到最佳,同时减少注浆量和地表抬升变形。选取青岛地区含黏性土砂层... 详细信息

在富水砂层注浆加固工程中,浆脉对砂层的挤密作用对加固后的工作面稳定性和稳定时长具有控制性作用,注浆终压是形成挤密作用的关键参数,合理的注浆终压能够使注浆效果达到最佳,同时减少注浆量和地表抬升变形。选取青岛地区含黏性土砂层作为典型地层,采用一维排水固结压缩模拟浆脉挤密砂层过程,设计了一套测定渗透系数和稳定时长的试验装置,研究了渗透系数和稳定时长随固结压力的变化规律;并基于普氏自然平衡拱理论,验证了不同固结压力条件下砂层的稳定性。研究结果表明:当固结压力超过800 kPa时,固结压力的增加对砂层渗透系数及稳定时长的影响变得不显著;对于青岛地区标准单洞地铁隧道断面,当固结压力超过700 kPa时,可保证被挤密砂层的抗剪强度满足开挖自稳要求,因此,综合确定800 kPa为青岛地区该类富水砂层的合理注浆终压。研究成果应用于青岛地铁13号线灵-黄区间暗挖隧道富水砂层加固治理工程中,验证了理论成果的正确性,对浅埋暗挖隧道富水砂层灾害控制理论研究和工程实践具有一定指导意义。

关键词：隧道工程富水砂层室内试验注浆加固固结压力稳定性

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富水砂层高效注浆材料试验与应用研究

岩石力学与工程学报 2019年第7期38卷 1420-1433页

作者：沙飞李术才刘人太张庆松李召峰刘浩杰山东大学岩土与结构工程研究中心

以硅酸盐水泥熟料与工业废渣为原材,通过粒径分布优化、活性激发等优化方法,制备新型高效超细水泥基注浆材料(EMCG)。通过室内试验,研究EMCG材料的流动性能、黏度、析水稳定性、初终凝、强度、体积稳定性等主要性能,对比分析普硅42.5水... 详细信息

以硅酸盐水泥熟料与工业废渣为原材,通过粒径分布优化、活性激发等优化方法,制备新型高效超细水泥基注浆材料(EMCG)。通过室内试验,研究EMCG材料的流动性能、黏度、析水稳定性、初终凝、强度、体积稳定性等主要性能,对比分析普硅42.5水泥(OPC)、超细硅酸盐水泥(MC)、超细硫铝酸盐水泥(MSAC)及EMCG主要性能;基于XRD及SEM矿物测试,分析EMCG水化机制;通过注浆加固模拟试验,研究EMCG对富水砂层的注浆加固性能,对比分析不同注浆材料浆–岩微观加固模式;通过现场试验,研究EMCG对富水砂层封堵加固效果。研究结果表明:水灰比1.5∶1~2∶1、粉煤灰40%~50%、超塑化剂1.5%~2.0%时,浆液扩散性能最优;浆液稳定状态主控因素为材料细度与水灰比;EMCG材料强度及加固效果最优,MSAC,MC次之,OPC最差;EMCG 7 d加固体强度超过28 d强度70%;EMCG具有砂层扩散性好、泵送稳定、凝胶时间可控、体积稳定、水化活性高、高强、矿物合理、结构致密等优点;EMCG有效提高了富水砂层地层整体性与稳定性,具有显著性能优势与较好工程适用性,是一种比较好的用于地下工程富水砂层加固的注浆材料。

关键词：地下工程富水砂层注浆材料性能评估加固机制工程应用