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盾构进出洞洞门环形冻结加固温度场数值分析

公路 2021年第5期66卷 316-321页

作者：王志鑫胡俊高林曾东灵吴雨薇海南省水文地质工程地质勘察院海口市570206 海南大学土木建筑工程学院海口市570228 海南华昌旅游开发有限公司海口市571533

盾构进出洞时洞门间隙的密封止水问题是盾构隧道施工中的一个关键问题。文中提出了一种洞门环形冻结密封止水装置及其施工方法,并采用数值建模分析该环形冻土帷幕温度场的发展规律。研究结果表明:盾构进出洞洞门环形冻结密封止水装置封... 详细信息

盾构进出洞时洞门间隙的密封止水问题是盾构隧道施工中的一个关键问题。文中提出了一种洞门环形冻结密封止水装置及其施工方法,并采用数值建模分析该环形冻土帷幕温度场的发展规律。研究结果表明:盾构进出洞洞门环形冻结密封止水装置封堵能力强且见效快,特别适于具有承压水的含水地层中;工程中宜布设1根环形冻结管,其最终形成的冻土帷幕可有效封堵洞门间隙,满足密封止水加固要求;从冻结30d开始,冻结时间每增加10d,其冻土帷幕厚度增加约0.1m;最终盐水温度每降低10℃,其冻土帷幕厚度增加约0.2m;采用降低最终盐水温度的方法比延长积极冻结时间的方法好,其加固密封止水效果前者比后者提高一倍。所得结果可为今后类似工程设计提供技术参考依据。

关键词：盾构进出洞环形冻结冻结法温度场数值模拟

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盾构进出洞全方位风险控制冻结加固技术

中国工程科学 2012年第2期14卷 90-95页

作者：嵇彭中煤第五建设有限公司上海分公司上海201900

在含水复杂的地质条件下采用水平冻结法进行盾构进出洞施工,可以通过延长(加深)水平冻结外圈冻结深度,使冻结加固体全方位包裹并超过盾构机本体,利用外圈冻结孔的维护冻结,将盾构推进过程中形成的微小流水通道中的泥土冻结成为冻土,封... 详细信息

在含水复杂的地质条件下采用水平冻结法进行盾构进出洞施工,可以通过延长(加深)水平冻结外圈冻结深度,使冻结加固体全方位包裹并超过盾构机本体,利用外圈冻结孔的维护冻结,将盾构推进过程中形成的微小流水通道中的泥土冻结成为冻土,封闭流水通道,较为有效地防止了流水、涌砂现象的发生。利用长距离水平钻孔防喷接驳器,简单方便地解决了在已施工完毕的端头井内长距离钻孔的难题。工程实践证明,全方位风险控制冻结加固技术在复杂地质条件下盾构进出洞施工中,简单易行,安全可靠,值得推广应用。

关键词：复杂地质条件盾构进出洞全方位风险控制冻结加固

盾构进出洞水平冻结土帷幕解冻方式及解冻规律研究

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盾构进出洞水平冻结土帷幕解冻方式及解冻规律研究

作者：袁云辉南京林业大学

学位级别：硕士

盾构法隧道施工中,端头土体加固是盾构机始发、到达技术的一个重要组成部分,端头土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。因此,合理选择端头加固施工工法是保证盾构法隧道顺利施工非常重要的环节。而冻结法作为一种形... 详细信息

盾构法隧道施工中,端头土体加固是盾构机始发、到达技术的一个重要组成部分,端头土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。因此,合理选择端头加固施工工法是保证盾构法隧道顺利施工非常重要的环节。而冻结法作为一种形式灵活、适应性强、施工无污染、对环境影响小的土体加固方式在盾构进出洞地层加固施工中具有更高的可靠性与安全性。然而存在的问题是后期冻土融化过程中产生的沉降会对周围环境造成一定的影响,因此掌握其自然解冻过程中温度场变化规律或者采用人工强制解冻的方法来缩短冻土解冻周期对注浆控制融沉十分必要。本文系统介绍了人工冻土解冻方式并提出了自然解冻与人工强制解冻的解冻原理及数学模型,以此为基础,利用大型有限元软件分别建立自然解冻与强制解冻的数值模型进行温度场计算和各相关因素的敏感性分析。以南京地铁二号线集庆门车站北端头盾构到达人工水平冻结加固工程为依托,进行了现场实测研究,得到了人工冻土自然解冻温度场变化规律并与计算结果进行了对比。综合以上研究提出了人工强制解冻施工工艺及参数。通过研究表明:南京地铁二号线集庆门车站北端头盾构到达洞口人工水平冻土帷幕自然解冻周期较长。自然解冻完成时间随着土体导热系数和相变潜热的增大而延长,随着容积热容量的增大而减小。隧道内环境温度与原始地温越高则对缩短自然解冻周期越有利。而采取人工强制解冻后可以大大缩短解冻完成时间,从而大大缩短了融沉跟踪注浆的时间。通过提高循环热水温度、延长热水循环时间、减小解冻管间距能够有效缩短冻土帷幕人工强制解冻的完成时间。

关键词：人工水平冻结盾构进出洞自然解冻强制解冻温度场数值模拟实测

盾构进出洞冻结加固PVC冻结管受力及导热性能试验研究

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盾构进出洞冻结加固PVC冻结管受力及导热性能试验研究

作者：崔兵兵煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

盾构进出洞前，需要采取一定的土体改良措施，使洞口外土体能稳定自立并具备一定的强度。盾构进出洞冻结加固的冻结管普遍采用的是低碳无缝钢管，但是刀盘无法切除打入土体的钢质冻结管，从而给盾构的推进造成困难,带来施工风险。研究... 详细信息

盾构进出洞前，需要采取一定的土体改良措施，使洞口外土体能稳定自立并具备一定的强度。盾构进出洞冻结加固的冻结管普遍采用的是低碳无缝钢管，但是刀盘无法切除打入土体的钢质冻结管，从而给盾构的推进造成困难,带来施工风险。研究采用盾构进出洞冻结加固免拔管技术，可以提高工程的安全性，具有良好的社会经济效益。本课题进行了PVC管在低温下的抗弯试验，耐压试验，温度应力试验,不同材质冻结管导热性能对比模型试验，并结合数值模拟以及现场试验获得了：①接头粘接的PVC管在常温下的抗弯强度为6.12MPa，挠度为22.33mm，低温盐水冻结，PVC管接头抗弯强度增加12%(6.85MPa)，挠度减少35%（14.51mm）;拉伸剪切强度大于2.48MPa。满足盾构进出洞盐水冻结强度和变形的要求。②耐压试验结果表明，管内压力达0.8MPa后，稳定0.5小时未发现渗漏水现象，抗弯加载至4MPa后，再次进行打压测试，未出现渗漏现象，满足盐水冻结水密性要求。③PVC冻结管的冻土帷幕平均发展速度约为钢管的0.7～0.8倍，PVC冻结管冻结锋面扩展半径和冻结时间成平方根关系;冻结初期，PVC冻结管外壁的温度和盐水温度相差较大，最大温差达11.5℃，冻结中后期，温差逐渐减少，PVC冻结管外壁的温度最低达到-25℃，并和盐水温度温差稳定在5℃，且平均温度较低，满足盾构进出洞盐水冻结加固导热性的要求。最后进行盾构进洞免拔管盐水冻结加固现场试验，从试验收集到的碎片统计来看，盾构推进可以将冻结管破碎的尺寸一般控制在100mm左右，可以直接切削推进，不需要拔除冻结管，满足盾构进出洞盐水冻结可切割性要求，同时也检验了PVC管在冻土中的渗漏性和导热性，以及在实际工况施工工艺性。综上所述，PVC冻结管受力及导热性能可以满足盾构进出洞盐水冻结加固免拔管技术要求。

关键词：盾构进出洞盐水冻结免拔管模型实验

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大直径盾构进出洞加固体稳定性判别方法研究

岩土力学 2011年第S2期32卷 256-260页

作者：廖一蕾张子新张冠军同济大学岩土及地下工程教育部重点试验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海隧道股份工程有限公司上海200032

从监测指标和监测范围两个方面对钱江隧道盾构进出洞加固体稳定性的实时判别进行了研究,即首先在分析板块理论和弹塑性静力学理论的基础上,提出能实时反映盾构进出洞加固体稳定性的监测项目,包括水土压力P及其相应的稳定性评价指标K 0、... 详细信息

从监测指标和监测范围两个方面对钱江隧道盾构进出洞加固体稳定性的实时判别进行了研究,即首先在分析板块理论和弹塑性静力学理论的基础上,提出能实时反映盾构进出洞加固体稳定性的监测项目,包括水土压力P及其相应的稳定性评价指标K 0、K sf,而后采用理论分析和试验研究加固体的破坏模式,在此基础上,提出加固体实时监测点布置方案。通过监测点的合理布置,监测加固体所受水土压力P,计算K 0、K sf,可实现加固体稳定性的实时评价。

关键词：大直径隧洞盾构进出洞加固体稳定性评价指标测点布置

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高压富水砂层盾构进出洞施工综合技术

建筑结构 2020年第S2期50卷 916-921页

作者：刘彦生李义堂中铁一局集团第二工程有限公司唐山063004

文章结合工程实例,为了更好地控制盾构进出洞段地下水对盾构施工的影响,提高盾构进出洞段的施工安全性,针对松花江漫滩区高承压富水砂层复杂地质条件,通过采取玻璃纤维筋围护结构免破除洞门形式、盾构工作井外设超前封闭井、洞门密封止... 详细信息

文章结合工程实例,为了更好地控制盾构进出洞段地下水对盾构施工的影响,提高盾构进出洞段的施工安全性,针对松花江漫滩区高承压富水砂层复杂地质条件,通过采取玻璃纤维筋围护结构免破除洞门形式、盾构工作井外设超前封闭井、洞门密封止水、加强注浆、外包式井接头以及辅助降水等综合施工措施,解决了盾构区间端头加固的问题。经工程实践证明,该综合施工技术措施在哈尔滨松花江漫滩高压富水区盾构进出洞段的施工是安全、可靠的,取得了良好的效果。

关键词：富水砂层盾构进出洞超前封闭井施工技术

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Ⅱ形地连墙盾构进出洞施工关键技术研究

Ⅱ形地连墙盾构进出洞施工关键技术研究

作者：汪树成海南大学

学位级别：硕士

城市地铁盾构隧道施工时,盾构机进洞（始发）和出洞（到达）工序复杂且施工上具有一定的危险,和盾构隧道区间开挖相比,它的施工过程非常重要。由于盾构机在进出洞施工过程中各个步骤都是非常关键,所以稍有疏忽都有可能会造成洞门涌水冒... 详细信息

城市地铁盾构隧道施工时,盾构机进洞（始发）和出洞（到达）工序复杂且施工上具有一定的危险,和盾构隧道区间开挖相比,它的施工过程非常重要。由于盾构机在进出洞施工过程中各个步骤都是非常关键,所以稍有疏忽都有可能会造成洞门涌水冒砂、端头土体沉陷、上部建筑物与管线损坏、机头失控和盾构机失稳等一系列问题。盾构隧道端头土体加固方式、盾构进出洞的施工工艺选取以及加固效果的准确预判是保证盾构始发和到达可控、经济以及安全的关键技术点。本文所研究的盾构进出洞施工技术基于已授权发明专利《一种∏形地下连续墙盾构进出洞施工方法》,首先对盾构进出洞时隧道端头加固方式和盾构进出洞的工艺进行了归纳和总结,并介绍了本新型盾构进出洞施工技术的工作原理和具体施工过程;通过室内模型试验,定性分析∏形地连墙翼墙的不同偏转方向对加固效果的影响;同时对∏形地连墙盾构进出洞时的加固效果进行数值分析,通过应力场和位移场的研究,得出∏形地连墙翼墙的作用规律和效果,从而进一步完善该工法在力学行为上的理论分析,验证了该技术的实用价值和现实意义。本文主要做了以下几点工作:1)对盾构进出洞的常用方式进行了总结,并对目前所出现的新型创新加固方式进行阐述,同时也对比分析了常用盾构进出洞工艺各自的优异性,指出了 ∏形地连墙进行端头土体加固的独特优越性。2)对∏形地连墙盾构进出洞的工作原理进行了系统论述,详细介绍∏形地连墙盾构进出洞施工技术的施工材料、工艺原理、工艺流程。3)通过室内模型试验,分析了当洞口土体发生小位移和大位移两种不同条件下,不同翼墙偏转角度对盾构进出洞的支护效果影响,并对此规律做了归纳和总结。结果表明:在小位移下,翼墙偏转角度对盾构进出洞的支护效果影响不大;在大位移下,翼墙角度的偏转对盾构进出洞支护效果影响非常明显。4)利用数值分析软件MIDAS/GTS NX对危险工况下的盾构进出洞进行数值模拟,肯定了n形地连墙翼墙在盾构进出洞时起到的作用,并进一步比较不同翼墙长度对隧道端头土体的加固效果,得出盾构进出洞的合理翼墙长度范围,同时也对∏形地连墙在危险工况下不同翼墙长度时的受力规律进行了探讨,结果表明:进洞时翼墙合理长度约为6m;出洞时翼墙合理长度约为8m。5)对∏形地连墙盾构进出洞不同工况进行数值分析,得出:进洞时端头土体最大沉降仅为3mm,出洞时为5.4mm。同时也对n形地连墙在不同工况下的受力做出分析,从而有利于GFRP筋在受拉区的合理布置,为实际工程提供参考依据。

关键词：盾构进出洞 ∏形地连墙端头土体加固室内模型试验数值模拟

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盾构进出洞施工动态风险预警方法与应用

中国市政工程 2013年第3期 50-52,116-117页

作者：汤漩上海城建市政工程(集团)有限公司上海200065

在盾构法隧道施工工程中,对盾构进出洞施工风险进行研究和监控,能有效地减少工程事故损失。通过盾构进出洞施工风险辨识、风险因素评价和监控指标项及其分级基准范围的确定,形成了一种基于监控指标动态监控的盾构进出洞施工风险预警方法... 详细信息

在盾构法隧道施工工程中,对盾构进出洞施工风险进行研究和监控,能有效地减少工程事故损失。通过盾构进出洞施工风险辨识、风险因素评价和监控指标项及其分级基准范围的确定,形成了一种基于监控指标动态监控的盾构进出洞施工风险预警方法,在工程应用中能及时监控风险情况,为风险防范和应急处理创造良好条件,取得较好的应用效果。

关键词：盾构进出洞动态风险风险预警监控指标

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盾构进出洞地层冻结理论研究现状与展望

建井技术 2016年第3期37卷 25-29页

作者：胡向东俞锦柱王书磊同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 中煤科工集团南京设计研究院有限公司江苏南京210031

地层冻结加固法是盾构隧道进出洞工程中的重要工法。对盾构进出洞地层冻结加固法涉及到的冻结加固体设计计算方法、垂直冻结温度场和水平冻结温度场理论及其在冻土帷幕厚度和平均温度计算方面的应用研究现状进行了回顾与总结,分析了目... 详细信息

地层冻结加固法是盾构隧道进出洞工程中的重要工法。对盾构进出洞地层冻结加固法涉及到的冻结加固体设计计算方法、垂直冻结温度场和水平冻结温度场理论及其在冻土帷幕厚度和平均温度计算方面的应用研究现状进行了回顾与总结,分析了目前研究的不足之处,并对盾构进出洞地层冻结法研究提出了建议。

关键词：盾构进出洞冻结法冻土帷幕温度场平均温度