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考虑黄河冲刷要求的盾构法隧道最小覆土厚度分析

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岩石力学与工程学报 2015年第8期34卷 1712-1720页

作者：戴志仁张莎莎中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 长安大学公路学院陕西西安710064

针对兰州地铁1号线下穿黄河段盾构法隧道的最小覆土厚度问题,基于高压富水弱胶结砂卵石地层特性,分别提出由盾构掘削面稳定性与盾尾后方隧道抗浮稳定性决定的最小覆土厚度的修正算法,明确盾尾后方隧道受到的总浮力可以归纳为因浆液包裹... 详细信息

针对兰州地铁1号线下穿黄河段盾构法隧道的最小覆土厚度问题,基于高压富水弱胶结砂卵石地层特性,分别提出由盾构掘削面稳定性与盾尾后方隧道抗浮稳定性决定的最小覆土厚度的修正算法,明确盾尾后方隧道受到的总浮力可以归纳为因浆液包裹产生的静态上浮力,以及地层应力引起的竖向不平衡力对应的动态上浮力,计算发现隧道抗浮稳定性要求的最小覆土厚度明显大于1.0 D(D为隧道直径),《地铁设计规范》(GB50517—2003)提出一般不宜小于1.0 D的最小覆土厚度有待进一步完善。在考虑隧址附近既有桥墩影响条件下,得出考虑冲刷要求的隧道最小覆土厚度方案是安全可行的,同时明确既有构筑物局部冲刷对新建构筑物的影响。研究结论可为盾构法隧道浅覆土穿越江河的稳定性控制奠定理论基础。

关键词：隧道工程黄河盾构法隧道最小覆土厚度抗浮稳定性静态上浮力动态上浮力

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钱塘江盾构越江隧道最小覆土厚度的确定

岩土力学 2011年第1期32卷 111-115页

作者：沈林冲钟小春秦建设闵凡路杭州市地铁集团有限责任公司杭州310003 河海大学土木与交通学院南京210098

钱塘江洪水冲刷河床与大潮回淤交替出现,必将影响盾构越江隧道安全。如何合理地确定越江隧道的埋深,既确保隧道安全,又降低工程造价,是一个迫切需要解决的问题。已有的研究成果认为,300年一遇的罕见洪水冲刷河床的最大深度可达16m,据此... 详细信息

钱塘江洪水冲刷河床与大潮回淤交替出现,必将影响盾构越江隧道安全。如何合理地确定越江隧道的埋深,既确保隧道安全,又降低工程造价,是一个迫切需要解决的问题。已有的研究成果认为,300年一遇的罕见洪水冲刷河床的最大深度可达16m,据此初步选择了河床冲刷后最小埋深分别为3.5m和4.0m两种隧道埋设方案,开展了隧道抗上浮研究。研究结果表明,考虑隧道周围土体和管片环间纵向螺栓的剪切抗浮效应时,两种方案均能够满足抗浮要求。但施工期刚脱出盾尾的管片环在未硬化注浆体的浮力作用下,大大增加隧道上浮的可能性,需要加强施工期的管理工作,减少对周围土体扰动。

关键词：盾构隧道最小覆土厚度壁后注浆抗浮验算

城市道路车行道下塑料排水管道最小覆土厚度研究

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给水排水 2017年第7期43卷 114-118页

作者：周铖国家林业局昆明勘察设计院昆明650000

针对城市道路车行道下塑料排水管道的设计与施工,结合塑料排水管道在管槽回填后路基压实、路基弯沉值检测、路面压实施工、道路完工后的使用4个阶段的不同受力分析,进行了管道的竖向变形验算和环截面稳定性验算,确定了塑料排水管道在不... 详细信息

针对城市道路车行道下塑料排水管道的设计与施工,结合塑料排水管道在管槽回填后路基压实、路基弯沉值检测、路面压实施工、道路完工后的使用4个阶段的不同受力分析,进行了管道的竖向变形验算和环截面稳定性验算,确定了塑料排水管道在不同阶段时的最小覆土厚度,并提出了不满足最小覆土厚度时的解决方案。

关键词：城市道路塑料排水管最小覆土厚度设计施工

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盾构隧道穿越河流沉降控制及对环境影响研究

盾构隧道穿越河流沉降控制及对环境影响研究

作者：缪愔斓常州大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市轨道交通发展速度急剧提升,在长江三角洲等众多地下水系发达的大中城市建设地铁的需求也产生了大幅度增长。在河流下方进行盾构隧道施工时,河底段覆土往往较浅,极有可能导致隧道上浮、管片开裂、河底大面积塌陷等重大环... 详细信息

近年来,随着城市轨道交通发展速度急剧提升,在长江三角洲等众多地下水系发达的大中城市建设地铁的需求也产生了大幅度增长。在河流下方进行盾构隧道施工时,河底段覆土往往较浅,极有可能导致隧道上浮、管片开裂、河底大面积塌陷等重大环境灾变,成为影响工程环境安全的关键问题。研究盾构隧道穿越河流沉降控制及对环境的影响,能够清楚地定义施工致土体沉降的机理及对环境扰动的影响程度,有针对性地提出控制沉降及减小对环境影响的措施,从而达到保证盾构施工安全和环境影响最小化的目的。基于国内外学者对盾构隧道穿越河流施工的最小覆土厚度、稳定性、土体沉降及环境灾变影响的研究,本文对现有研究成果未涉及的方面进行研究。在理论分析方面,根据原有的三种最小覆土厚度理论计算方法,提出了考虑注浆压力的修正计算方法,将采用经验公式计算和采用修正公式计算下所得施工对最小覆土厚度的要求随凝聚力、内摩擦角、管片外径等方面变化的情况进行对比分析,以此来证明修正计算方法是具有一定的合理性的,得出理论分析下能够保证施工环境稳定的最小覆土厚度。为了分析盾构隧道穿越河流施工过程中,不同覆土厚度隧道周边土体沉降情况,本文基于常州地铁二号线一期工程TJ02标实际数据,结合ABAQUS有限元软件,得出数值模拟下能够保证施工环境稳定性的最小覆土厚度,与理论计算结果对比,验证了理论计算的正确性,再根据工程实例进一步验证数值模拟的正确性。同时,在采用此最小覆土厚度的基础上,基于该软件分析了施工各阶段土体沉降对环境的影响情况,通过理论计算与数值模拟对比,提出控制土体沉降的方法,并依照工程实例对比分析验证了数值模拟的正确性。最后,分析了施工对环境扰动的影响程度,并基于该软件分析了盾构法穿越河流施工对地层稳定性、渗流场稳定性的影响机理,提出降低施工对环境影响的有效措施,得出结论如下:(1)考虑注浆压力影响的最小覆土厚度修正计算方法更为合理,因此本文依据修正的计算公式得出能够保证施工环境稳定的最小覆土厚度为9.13 m。(2)盾构到达河流前阶段随着隧道各部位距施工距离的由近到远,沉降值和不同位移界限倾斜度从大变小;盾构经过河流阶段开挖速度在短时间内对环境扰动的程度较大,而在长时间内对环境扰动的程度较小;在衬砌注浆施工阶段,当注浆厚度为30 cm时,施工导致的土体沉降较低。(3)当盾构隧道穿越河流时,需要准备二次补压注浆材料和设备并进行间歇注浆,二次注浆采取在盾构尾部的5～8环进行,且每环注浆量应为4.2～5.8 m。(4)在盾构穿越河流之前,须控制切口水压在1.14～1.19 k Pa范围内。(5)在盾构施工过程中管片接口刚度的选取对沉降的影响较小,不同管片接口刚度所导致的位移值在安全范围内,符合要求。(6)在盾构施工中,土体应力和位移均不大,能保持较好的环境稳定性。但由于地层环境的多变性,施工过程中需对土体进行改良,需要增加土体的粘度,并降低土体的渗透系数,最大程度地缩小环境扰动区域的范围,减小施工对环境的影响。

关键词：盾构隧道穿越河流最小覆土厚度沉降控制环境

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盾构隧道下穿河流引起的地层变形规律研究

盾构隧道下穿河流引起的地层变形规律研究

作者：陈孝琼北京交通大学

学位级别：硕士

现今,我国的城市建设正处在一个快速发展的阶段,城市规模越来越大,人口密度一直保持稳增不减的态势,随之而来的交通拥堵问题也亟待解决。而发展地铁轨道交通无疑是解决拥堵问题的最佳途径,因此地铁的建设也在如火如茶的进行当中。城市... 详细信息

现今,我国的城市建设正处在一个快速发展的阶段,城市规模越来越大,人口密度一直保持稳增不减的态势,随之而来的交通拥堵问题也亟待解决。而发展地铁轨道交通无疑是解决拥堵问题的最佳途径,因此地铁的建设也在如火如茶的进行当中。城市地铁多采用盾构法开挖修建,有时由于选线原则,盾构隧道不可避免的要下穿江、河、湖等水域。本文以某城市地铁盾构隧道下穿河流为工程背景,通过理论分析、数值计算和现场监测来研究盾构下穿河流时土体的变形规律和管片的上浮现象。主要研究内容及成果如下:(1)总结常用的最小覆土厚度计算公式,在考虑土体损失的条件下推导上浮力作用使地层发生位移的平面二维解,将计算得到的位移值与数值模拟计算结果相对比,两者变形曲线基本相似。(2)基于抗浮稳定求解盾构下穿河流工程所需的最小覆土厚度,同时建立二维有限元模型,考虑浆液浮力作用下不同覆土厚度的隧道开挖所引起的地层变形规律和隧道上方覆土的应力分布状况,同时研究管片的上浮规律。得出覆土厚度增加地层位移变形会随之减小的规律,但当覆土厚度达到一定的数值后,这种影响不再明显;有上浮力作用时隧道上方的覆土会出现一个“倒三角”的拉应力区,此拉应力区随着覆土厚度的增加而减小,且影响效果逐渐减小。覆土厚度的增加能较好的控制管片大上浮,但同时管片会受到更大的挤压力,管片变形将随之增大。(3)建立三维数值模型,研究盾构下穿河流时,不同的掌子面推力,不同浆液类型和不同的注浆压力对地层变形的影响。模拟结果说明盾构掘进时对河堤的扰动较大,合理选择掌子面推力、浆液类型和注浆压力对地层变形有较好的控制效果,盾构施工对处于掌子面前后约26m范围内的地层有较大影响,超出26m后影响很小。(4)分别在河流未加固和采取注浆加固措施的条件下进行数值模拟,分析地表和管片的竖向位移变化情况,并将计算结果与实际监测值进行对比。结果表面盾构穿越未加固的河底覆土时,河床会发生较大的隆起,最大隆起值约16.6mm,管片上浮明显;进行注浆加固后能有效控制地表变形,数值模拟结果与实际监测值有一定偏差,但偏差值相对监测值未超过30%,且两者的竖向位移变化趋势基本一致,可说明数值模拟计算可为后续的实际工程提供一定的借鉴意义。

关键词：最小覆土厚度数值模拟现场监测地层变形规律管片上浮

盾构隧道下穿河流对管片上浮及地层变形影响研究

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盾构隧道下穿河流对管片上浮及地层变形影响研究

作者：刘先亮浙江工业大学

学位级别：硕士

随着我国经济与交通的迅速发展,城市化进程加快,地下轨道交通需求越来越大,盾构法因其施工方便、对周边扰动小等优点成为城市隧道施工的首选方法。在施工过程中,盾构隧道不可避免的下穿江河湖泊等浅覆土地区,易造成隧道上浮。针对隧道... 详细信息

随着我国经济与交通的迅速发展,城市化进程加快,地下轨道交通需求越来越大,盾构法因其施工方便、对周边扰动小等优点成为城市隧道施工的首选方法。在施工过程中,盾构隧道不可避免的下穿江河湖泊等浅覆土地区,易造成隧道上浮。针对隧道上浮问题,在总结相关研究现状的基础上,采用理论分析和数值模拟对下穿河道浅覆土隧道进行研究与分析。本文主要研究内容如下:（1）基于Mindlin解推导在考虑土体损失情况下上浮力作用对地层位移的平面二维解,并将其与数值模拟结果进行比较。总结隧道在满足抗浮要求下的最小覆土厚度计算方法,并与实际工程设计覆土厚度相比较,验证设计厚度是否满足抗浮性要求。（2）通过Midas建立二维有限元模型,分析覆土厚度、土体弹性模量对隧道上浮问题的影响,重点研究了各个因素变化下管片与地表及深层土体的变化规律。（3）结合实际工程建立三维有限元模型,探讨注浆压力、注浆层厚度和掘进压力对管片上浮与地层变形影响,并且研究了管片及周边土体对注浆压力、掘进压力变化的敏感度。通过比较隧道地层变形量及管片上浮量,确定合理的施工参数。研究结果表明:（1）本文推导的考虑地层损失及上浮力共同作用下的地表位移计算公式与数值模拟结果相比较为接近,表明本文推导的理论公式具有一定的参考意义。（2）通过对覆土厚度的分析,得到了管片上浮、地表竖向及水平位移与覆土厚度呈负相关,且等量覆土厚度对管片的抗浮作用随厚度的增加逐渐减弱。（3）管片上浮量及土层竖向位移与土体弹性模量呈负相关,随着弹性模量的增大,每单位弹性模量对管片及土体的位移影响逐渐减小。（4）注浆压力及掘进力的增大会增加管片上浮量,地表竖向位移随之增大;而注浆层厚度增加会使管片上浮量减小,地表沉降增大。对于注浆压力,土体拱顶竖向位移对注浆压力变化最敏感,其次为管片上浮,敏感度最小为土体拱底;对于掘进压力,管片上浮量与土体拱顶竖向位移对掘进压力变化最敏感,两者敏感程度较为接近,最不敏感的为土体拱底竖向位移。因此在盾构开挖掘进过程中,需严格控制好注浆压力与掘进压力大小,规划合适的建筑间隙以确保注浆层厚度的合理性。

关键词：盾构隧道最小覆土厚度地层变形管片上浮数值模拟

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车辆碾压作用下输气管道安全埋深及防护措施

煤气与热力 2020年第2期40卷 35-38,J0043页

作者：李枢一马彬宋洁雷飞中国石油化工股份有限公司天然气分公司北京100029 北京市燃气集团研究院北京100011 山东省中远天然气技术服务有限责任公司山东济南250101 中国石油西气东输管道分公司上海200120

当采用路基工作区深度作为管道的安全管顶埋深时,安全裕量过大,过于保守。管道水平方向最大变形量先随管顶埋深的增大而减小,而后缓慢变大,但增幅不大。所以,根据管道水平方向最大变形量最小来确定管道安全埋深,较路基工作区深度更为合... 详细信息

当采用路基工作区深度作为管道的安全管顶埋深时,安全裕量过大,过于保守。管道水平方向最大变形量先随管顶埋深的增大而减小,而后缓慢变大,但增幅不大。所以,根据管道水平方向最大变形量最小来确定管道安全埋深,较路基工作区深度更为合理。当管道管顶埋深小于安全管顶埋深时,应根据管径、壁厚、埋深、车辆参数、地面是否沉降等情况综合考虑,对管道进行受力分析或采用数值模拟等方法进一步判断管道是否安全,并采取合理的防护措施。

关键词：车辆荷载路基工作区深度最小覆土厚度管道管顶埋深保护措施

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玻璃钢夹砂管及工程设计

工业安全与环保 2006年第5期32卷 47-49页

作者：雷俊侠高智荣中钢集团武汉安全环保研究院武汉430081

玻璃钢夹砂管道具有轻质、高强的性能,耐腐蚀性能较好,水力阻力小,安装方便。埋设深度主要与管材的刚度有关,同时与管道敷设地点的地质条件和设计回填土的密实度有关。

关键词：玻璃钢夹砂管最小覆土厚度最大埋设深度

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上杖子隧道下穿承四高速公路段施工管理

云南水力发电 2014年第3期30卷 99-102,117页

作者：张京亮刘彦殷俊刚中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明650041

上杖子隧道全长1487 m ，隧道在DK116＋700～DK116＋870段从承四高速路下穿过，穿越长度共170 m ，穿越区域岩体呈碎块状，节理较发育，地质构造复杂，隧道顶部最小覆土厚度约8m，施工难度大，安全隐患高。在施工过程中如何确保上杖子... 详细信息

上杖子隧道全长1487 m ，隧道在DK116＋700～DK116＋870段从承四高速路下穿过，穿越长度共170 m ，穿越区域岩体呈碎块状，节理较发育，地质构造复杂，隧道顶部最小覆土厚度约8m，施工难度大，安全隐患高。在施工过程中如何确保上杖子隧道下穿承四高速公路段的安全、质量、进度，是该下穿段隧道施工管理的关键。

关键词：下穿隧道施工管理最小覆土厚度穿越区域