复合地层纵向曲线顶管施工技术

采用顶管法穿越江河一般均选择地质条件较好、水压较低的直线顶进方式施工,针对大坡度纵向曲线顶管穿江施工国内目前还没有先例。富春江顶管隧道全长658.05m,施工水压高、坡度大、穿越地层复杂。通过采用具有破岩能力的泥水加压平衡顶管设备、配置有特殊密封的大行程组合式中继间、润滑效果良好的自动润滑注浆系统和可进行大落差曲线隧道测量的陀螺导向系统等相关技术实现了复合地层"V"字型纵向曲线穿江顶管隧道的贯通。该项目的顺利实施为我国在复杂条件下的顶管施工开拓了新的设计理念并积累了相关施工参数和经验。     

超挖区域回填注入及深地层顶管施工的润滑问题

日本在建设城市基础设施时,地表和浅地层往往难以利用,这导致深地层的使用越来越频繁。常见的施工方法有明挖法、顶管法和盾构法。近年来出现了一种可以适应地下20米甚至更深地层的新顶管方法。该方法操作时,掘进机和顶管不断向深地层顶进,直到顶管完成。这要求必须建成一个超挖区（所谓的“机尾空隙”）,以降低土管之间的摩擦,并用润滑剂来填充。然而,随着超挖区域形成,地面的应力释放会不断增加,周围土体的稳定性会面临一些挑战。为了在更深的地层中利用该顸管法,超挖区域的理论、分析和装置必须系统化,并且必须存储这些系统化的数据。因此,本文使用数值分析方法讨论了深地层顶管施工方法中超挖区域的条件。另外,此研究已经研制出了由表面活性剂和粉煤灰混合组成的应用于深地层顶管施工的润滑材料。     

SH—308型微型隧道顶管机在复杂条件下的顶管施工

本文以丰润县城南供水管道顶管工程为实例，介绍了SH－308型微型隧道顶管机在复杂的施工环境和地层条件下的顶管施工。     

中粗砂地层顶管工程泥浆方案研究

在中粗砂地层顶管施工过程中,地表变形过大、顶推力过大是困扰顶管施工多年的技术难题,针对这些问题,提出了适合该地层的顶管泥浆性能指标。通过正交试验验确定了泥浆各组分对泥浆粘度和失水量的影响进而确定了最佳的泥浆配方。最终该配方成功应用于珠海某大型顶管工程中。     

中粗砂地层顶管工程泥浆方案研究

在中粗砂地层顶管施工过程中,地表变形过大、顶推力过大是困扰顶管施工多年的技术难题,针对这些问题,提出了适合该地层的顶管泥浆性能指标。通过正交试验验确定了泥浆各组分对泥浆粘度和失水量的影响进而确定了最佳的泥浆配方。最终该配方成功应用于珠海某大型顶管工程中。     

砂性地层中地铁盾构隧道管片结构受力特征研究

以南京地铁一号线穿越砂性地层盾构隧道为研究对象,对管片环施工全过程和稳定期进行了现场系统研究。采用考虑结构与地层相互作用的梁-弹簧模型进行理论计算,探讨了砂性地层中盾尾注浆、土体应力松弛、水压力及拼装方式对管片环土水压力、纵缝张开量、内力等的分布和变化规律的影响,揭示了砂性地层中地铁盾构隧道管片环的结构性能及其与地层的相互作用特性,提出了适用于砂性地层条件下的地铁盾构隧道设计原则与方法。     

矩形顶管施工周边地质环境变化规律分析

随着城市建设的发展,作为暗挖法之一的矩形顶管施工技术得到了越来越多的应用。矩形顶管施工大多在建筑密集、市政管线复杂区域,对地面沉降变形非常敏感。研究矩形顶管施工过程中周边水土变化规律,对矩形顶管施工技术的进步具有现实意义。本文以上海轨道交通二号线张江高科站一号出入口工程为例,通过施工过程中孔隙水压、土压力、分层变形、地面沉降等的监测,分析了矩形顶管施工过程中周边水土的变化规律,为在环境复杂区域矩形顶管合理施工提供技术依据。     

中粗砂地层中顶管顶进力计算分析

以长春市伊通河排水管网改造工程为例,通过现场实测中粗砂地层条件下采用泥水平衡顶管顶进过程中顶进力的变化情况,系统研究了影响顶进力的因素及其变化规律,并对顶进力的计算进行了理论分析,与实际顶进力进行了对比,最后运用Matlab软件对实测数据进行数值分析,得出在该地质条件下的泥水平衡顶管摩阻力和顶进力计算公式。     

长距离管道顶管下无粘土浆液研究

在长距离管道顶管施工过程中,尤其是碰见复杂地层如砂卵石层的情况下,为解决在顶管施工中极易造成地层垮塌埋管、顶管阻力急剧增加导致顶管失败的难题,开展了以植物胶和聚合物为主要原料的无粘土浆液的润滑减阻护壁性能研究,最后采用正交实验得到一种适用于长距离管道顶管工程的无粘土浆液的最优配方。     

曲线顶管技术及顶进力分析计算

曲线顶管施工技术以其特有的优势和应用领域,越来越受到重视。总结了国际上常用的曲线顶管施工技术,分别以SS MOLE和Ultimate Method两种具有代表性的工法为例介绍了曲线顶管技术的地层适应性、适用管道直径、应用领域和所能达到的最小曲率半径。对曲线顶管施工中顶进力计算这一重点和难点,给出了曲线顶管顶推力计算公式,并举例说明了曲线段顶推力计算公式的实际应用。     

考虑渗流条件下开挖面失稳离心试验研究

当土压平衡盾构穿越高水位地层（如穿越江河）时,地下水与土舱之间的高水压差会产生过大的渗透力,导致开挖面失稳。为了研究渗流条件下开挖面失稳问题,开发了一套隧道离心模型试验装置,主要包括刚性模型箱、模型盾构、开挖面伺服加载系统、水位控制系统、储水箱。针对饱和砂质粉土地层,开展了一系列不同水位高度的稳态渗流开挖面失稳模型试验。结果显示,开挖面失稳过程中随着开挖面位移的增加,有效支护压力迅速下降;在达到最小值 之后缓慢回升并趋于稳定;极限有效支护压力 与水头压力 呈线性关系。     

竖锚支撑与高压旋喷复合技术在顶管工程中的应用

以成都市第二污水处理厂厂外污水干管下穿成龙路顶管施工为例,基于场地工程地质、水文地质条件,系统分析了顶管施工诱发地面塌陷原因,提出了以竖锚支撑+高压旋喷为主的复合加固方案。经现场顶管施工验证:通过高压旋喷注浆加固可有效提高砂卵石地层的密实度、整体性和稳定性,并降低其渗透性;而竖锚支撑加固可快速减小已塌陷区地下管线的变形,适用于塌陷段管线抢险施工。     

东濮凹陷流体势和天然气运移、聚集

本文从东濮凹陷桥白地区出发,研究了流体势和天然气运移方向、聚集的关系。指出了东濮凹陷储集岩地层水压力系统属压实作用引起的沉积水压系统,水流方向为离心流。流体势特点为油、气、水势等势面在水平面投影轮廓近似。油气一般聚集于低势区,但又往往因岩性而出现局部高势区高产天然气。本文最后从烃水界面倾斜度分析了油气聚集条件上的差别。     

泥土压式长距离曲线顶管技术

ＮＴＴ研究所开发出一种在硬土质地基中,利于地球环境的泥土压工程系统,使长距离曲线顶管既有可能又经济。本系统耐磨损性高、具有良好的切削效率。在长距离顶管中新型排土机构能维持高顶管效率,降低了顶管管体土壤的摩擦阻力。长距离压送排土部分尼浆材料生成泥浆。泥浆处理设备对排出泥土一般残土处理,并构成泥土改良设备。小口径顶管在砾率高的土层和有大直径的卵石土层中历来都很困难,只有在软土质条件下,才有可能实现长距     

顶管推进引起施工场地竖向附加荷载分析

基于层状体系解析刚度矩阵理论解,结合5节点Gauss-Legendre求积公式,提出了层状地基中顶管施工正面附加推力、掘进机与土体之间摩擦力以及共同作用力引起的附加荷载计算方法,分析了顶管推进引起的土体竖向附加荷载分布规律,也研究了地基等效均质性、土层力学参数、计算点间距以及顶管埋深等因素对顶管施工诱发附加荷载的影响效应。研究结果表明,掘进摩擦力引起的附加荷载在掘进面前方迅速达到压应力峰值,其量值大小和影响范围均要大于正面附加推力,是顶管施工引起临近地层附加荷载的主要影响因素。此外,层状地基土体参数的改变会对顶管施工扰动地层的附加荷载产生一定影响,地基等效均质性、计算点间距以及顶管埋深等因素对附加荷载大小及分布均存在显著影响。成果可为合理制定顶管开挖对周围土工环境的保护措施提供一定理论依据,也可为其他盾构隧道工程提供一定的理论参考。     

一种用于水压致裂试验的水压供给装置研制及应用

为研究水压致裂过程中水力裂缝的起裂、扩展规律及机制,研制了一种新型水压供给控制装置。该装置由水泵、增压泵、空气压缩机和导水钢垫板等组成。该装置的主要特点是易于与目前广泛存在的压力伺服机相配合,共同完成水压致裂试验,具有操作简便、效率高、成本低、组装方便等优点,使水压致裂试验更易大面积推广。利用该试验装置对类岩石试块进行了水压致裂试验,研究了不同围压下含预置裂隙试件的水力裂缝扩展规律,并与无预置裂隙试件水力裂缝扩展规律进行了对比。试验结果表明,对于含预置裂隙试块,当水平应力差较小时,预置裂隙裂尖对水力裂缝扩展影响较大,水力裂缝起裂后向预置裂隙裂尖方向扩展;随着水平应力差的增大,水力裂缝向最大水平应力方向偏转。试验证明该装置可靠性高,试验过程稳定。该研究对水压致裂试验具有促进意义。     

顶管施工引起地层变形分析与计算

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法．在顶管作业中,由于会对周围地层产生附加推力、引起土体损失,进而造成一定程度的地层变形,如地表沉降、地袁水平变形等。本文分别利用经验公式和综合各种因素的Mindin积分求解来计算和分析地层变形,重点考虑正面附加推力、摩擦力和土体损失等主要因素的影响。     

高水压顶管隧道管节修复装置的设计与应用

富春江顶管工程为例,介绍了一种可快速拆卸的用于深埋顶管隧道对管节局部破损进行修复的装置。装置结构简单、紧凑,易于在圆形截面的隧道中进行快速拼装。该装置最高耐水压力0.8 MPa,可对地下水位以下30~80 m顶管隧道中出现沿轴线长＜0.4 m环状破损的管节进行注浆修复。这种设计能够有效解决深埋顶管隧道小面积局部破损、小范围漏水涌砂等问题,为深埋顶管等方法构筑的圆形隧道提供应急修复保障。     

砂卵石地层非开挖顶管施工地表沉降控制研究

砂卵石地层具有地层结构松散、透水性高、粘聚力小、自稳能力差等特点,往往为工程施工带来许多难题。为了更好地研究砂卵石地层非开挖顶管施工时地表的沉降规律及相应的控制措施,以成都市华阳、万安、正兴片区雨污水管网W31-W32顶管段为研究对象,采用工法比较、数值模拟与现场实测相结合的方法,提出了适用于砂卵石地层地表沉降的控制措施。研究结果表明：在砂卵石地层中,采用袖阀管注浆加固管周土体与高压旋喷桩加固洞门的措施是合理有效的,加固后地表沉降量相较于未加固时降低了48.1%,洞门处的地表沉降量降低了51.1%,满足了地表沉降控制要求,验证了地层加固措施的效果,可为后续类似的非开挖顶管施工提供借鉴。     

浅层顶管施工引起的土体移动

顶管施工引起包括地面沉降和土的轴向移动在内的土的运动。 土的这些运动可能导致邻近构筑物和管线的损坏。 理论分析和现场实测都显示, 在类似于上海等地的软土地层中顶管施工, 顶管周围土的运动问题是三维的。 基于半解析数值方法的基本原理, 将轴向离散而在径向和环向选取位移函数, 构造了解析解函数。 给出了包括位移函数、刚度矩阵和荷载矩阵在内的理论分析过程, 从而建立了半解析单元法。 利用半解析单元法将顶管施工中三维土运动问题转化成一维数值计算 。 利用所建立的半解析单元法, 就软土地层中顶管工程实例计算了施工所引起的土体位移。 结果表明, 半解析元法用于计算顶管施工中顶管周围土的移动, 可以得到较为满意的结果。 由于计算所需要的单元数减少, 处理该问题所需要的时间也明显减少。 根据分析与计算结果还得到了一些有价值的结论。