黄土地区富水砂层盾构下穿高铁环境微扰动施工技术研究
发布时间：2021-01-28 20:03
土压平衡盾构机在黄土地区富水砂层中掘进时,极易出现盾构刀具磨损过快、土舱压力难以建立、地表沉降较大等问题。本文以黄土地区富水砂层土压平衡盾构首次下穿高铁涵洞工程为依托,结合室内土工试验、数值分析及现场掘进试验,从土体改良、盾构机适应性改造、地层加固措施三个维度系统研究了黄土地区富水砂层盾构下穿高铁的环境微扰动施工技术,并基于智能监测验证了系列技术的合理性,初步提出了基于刀盘转速置信区间的环境微扰动参数控制方法,可作为富水砂层土压平衡盾构下穿高铁环境微扰动控制的有效方法。本文的主要研究内容如下:（1）盾构下穿高铁风险分析。利用Midas有限元分析软件模拟盾构下穿高铁客专涵洞施工过程,从地表沉降规律和涵洞结构变形规律角度对环境扰动风险进行分析,为环境微扰动施工技术的研究和智能监测方案的拟定提供有效参考;参照理论研究成果及工程经验借鉴,将初始掘进参数应用于盾构现场试验中,从盾构掘进参数、盾构管片安装质量、盾构姿态控制等角度对环境扰动风险进行分析,为提高盾构掘进能力和出土效能而展开的盾构机适用性改造及其他安全控制措施的优化提供指导。（2）盾构下穿高铁环境微扰动施工技术研究。以黄土地区富水砂层土...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高铁列车脱轨模拟图
西安建筑科技大学硕士学位论文132盾构下穿高铁环境扰动风险分析2.1工程概况及水文地质条件2.1.1工程概况西安地铁四号线尚新路～北客站区间可以分为左右两条线路，盾构区间内右线开始于YDK31+465.133，结束于YDK32+564.200，总长度为1099.067m；盾构区间内左线开始于ZDK31+465.133，结束于ZDK32+578.861，总长度为1113.728m。整个盾构区间环境较为复杂，途径尚新路、明光路、西宝涵洞、西成涵洞及制药厂房，虽然途径的建筑物较少，但是道路下方埋设有多条地下管线，高铁地基和制药厂房对地基沉降和震动的要求较高。地铁盾构线路上存在平曲线，曲线的半径为350m；左右两线间距为11.2～14.5m，上层覆盖土厚度为10.2～26.1m，线路在纵断面的最大坡度可以达到28.891‰，采用盾构机进行区间推进，沿线下穿西宝、西成客专涵洞[41,42]。盾构区间在平面上以75°的大交角以直线形式在西宝客专涵洞下方穿过，西成客专涵洞与盾构线路的交叉形式为大角度的缓和曲线，与左线之间的交角为71°～65°，与右线之间的交角为71°～64°，盾构区间右线于YDK32+026.740～YDK32+061.665和YDK32+187.983～YDK32+223.369下穿西宝、西成涵洞，盾构区间左线于ZDK32+023.603～ZDK32+057.598和ZDK32+184.603～ZDK32+219.096下穿西宝、西成涵洞。客专涵洞与盾构隧道位置关系如图2.1所示。图2.1客专涵洞与盾构隧道位置关系图对于盾构下穿的西宝涵洞，上部呈现出道岔形式，包括郑西线路中的2条正线和4条场线，在盾构隧道穿越区域中有4排以钢管支柱支撑的硬横跨型式的接
西安建筑科技大学硕士学位论文30最顶部增加合金，从整体上减小盾构机刀盘的磨损量，提高盾构掘进的工作效率。图3.1刀盘改造示意图3.1.2铰接密封结构改造盾构机的铰接密封装置主要由橡胶密封、两块挡板、调整螺栓、压紧块机一道紧急密封气囊组成，紧急密封气囊在盾构机正常掘进时不起密封作用，只有当橡胶密封出现问题需要更换时才会充气防止漏浆；但是紧急密封气囊采用橡胶材质，不宜承受过大的摩擦力和压力，因此更换前道密封时必须在盾构机停机状态下进行。砂性土层的摩擦系数高、流塑性差，盾构机掘进时会受到较大的阻力，从而导致铰接系统压力过高甚至铰接密封失效，进而引发漏水、漏浆及盾尾土体变形过大等问题。针对盾构机铰接密封处的缺陷和不足进行改造，确保铰接系统正常工作，新的铰接密封结构如图3.2所示。③①⑤②④⑦⑥图3.2铰接密封结构改造示意图改造后的铰接密封结构中，①号结构（加厚铰接密封压板）用于阻挡盾构施工过程中的地下水渗漏，②号结构（压板固定钩）用于连接铰接密封压板，③号结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构下穿铁路碎石道床沉降规律及施工参数控制[J]. 彭华,杨志蔚,曹全,马文辉. 工程力学. 2019(S1)
[2]砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良试验[J]. 张润来,宫全美,周顺华,钟毅. 同济大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]盾构区间重叠隧道下穿高速铁路轨道群加固技术体系研究[J]. 李围,任立志,孟庆明,高红兵,付艳军. 现代隧道技术. 2018(06)
[4]泡沫改良砂卵石土的试验研究[J]. 董金玉,王闯,周建军,杨继红,李严威. 岩土力学. 2018(S1)
[5]渣土改良剂对黏土液塑限影响及机理分析[J]. 刘朋飞,王树英,阳军生,胡钦鑫. 哈尔滨工业大学学报. 2018(06)
[6]西安富水砂层盾构施工Peck沉降预测公式改进[J]. 胡长明,冯超,梅源,袁一力. 地下空间与工程学报. 2018(01)
[7]兰州富水砂卵石层土压平衡盾构渣土改良研究[J]. 张淑朝,贺少辉,朱自鹏,李承辉. 岩土力学. 2017(S2)
[8]大断面矩形顶管近距离双线并行施工引发地表沉降分析[J]. 彭刚. 施工技术. 2017(20)
[9]南宁市主要岩土层物理力学参数取值研究[J]. 张世荣,韦海鑫,刘毛毛,刘宗辉,王业田,周东. 广西大学学报(自然科学版). 2017(04)
[10]黄土地区土压平衡盾构到达施工参数研究[J]. 张宗明,张延杰,冯超. 建筑安全. 2017(07)
硕士论文
[1]砂层地质盾构下穿西成高铁涵洞施工技术研究[D]. 耿羽.西安建筑科技大学 2018
[2]地铁盾构施工技术对地层变形影响的数值模拟[D]. 王涪.辽宁工业大学 2018
[3]基于盾构施工与渣土改良的成都地铁施工关键技术研究[D]. 党西锋.石家庄铁道大学 2017
[4]某下穿铁路立交桥箱涵顶进施工技术及稳定性分析[D]. 于吉玄.安徽建筑大学 2016
[5]明挖法和局部盖挖法地铁车站施工监测及数值模拟分析[D]. 郭欣.安徽建筑大学 2015
[6]超前预加固技术在城市浅埋暗挖隧道中的研究与应用[D]. 黄旭.合肥工业大学 2015
[7]西安线路工程地裂缝地面沉降危险性区划[D]. 赵富坤.长安大学 2014
[8]大连地铁2号线盾构施工引起的地表沉降研究[D]. 刘学鑫.大连交通大学 2014
[9]室内模型试验与有限元强度折减法在单桩极限承载力中的应用研究[D]. 巨澍朋.兰州交通大学 2014
[10]土压平衡式盾构穿越含砂土层渣土改良试验研究[D]. 张文萃.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3005604
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高铁列车脱轨模拟图
西安建筑科技大学硕士学位论文132盾构下穿高铁环境扰动风险分析2.1工程概况及水文地质条件2.1.1工程概况西安地铁四号线尚新路～北客站区间可以分为左右两条线路，盾构区间内右线开始于YDK31+465.133，结束于YDK32+564.200，总长度为1099.067m；盾构区间内左线开始于ZDK31+465.133，结束于ZDK32+578.861，总长度为1113.728m。整个盾构区间环境较为复杂，途径尚新路、明光路、西宝涵洞、西成涵洞及制药厂房，虽然途径的建筑物较少，但是道路下方埋设有多条地下管线，高铁地基和制药厂房对地基沉降和震动的要求较高。地铁盾构线路上存在平曲线，曲线的半径为350m；左右两线间距为11.2～14.5m，上层覆盖土厚度为10.2～26.1m，线路在纵断面的最大坡度可以达到28.891‰，采用盾构机进行区间推进，沿线下穿西宝、西成客专涵洞[41,42]。盾构区间在平面上以75°的大交角以直线形式在西宝客专涵洞下方穿过，西成客专涵洞与盾构线路的交叉形式为大角度的缓和曲线，与左线之间的交角为71°～65°，与右线之间的交角为71°～64°，盾构区间右线于YDK32+026.740～YDK32+061.665和YDK32+187.983～YDK32+223.369下穿西宝、西成涵洞，盾构区间左线于ZDK32+023.603～ZDK32+057.598和ZDK32+184.603～ZDK32+219.096下穿西宝、西成涵洞。客专涵洞与盾构隧道位置关系如图2.1所示。图2.1客专涵洞与盾构隧道位置关系图对于盾构下穿的西宝涵洞，上部呈现出道岔形式，包括郑西线路中的2条正线和4条场线，在盾构隧道穿越区域中有4排以钢管支柱支撑的硬横跨型式的接
西安建筑科技大学硕士学位论文30最顶部增加合金，从整体上减小盾构机刀盘的磨损量，提高盾构掘进的工作效率。图3.1刀盘改造示意图3.1.2铰接密封结构改造盾构机的铰接密封装置主要由橡胶密封、两块挡板、调整螺栓、压紧块机一道紧急密封气囊组成，紧急密封气囊在盾构机正常掘进时不起密封作用，只有当橡胶密封出现问题需要更换时才会充气防止漏浆；但是紧急密封气囊采用橡胶材质，不宜承受过大的摩擦力和压力，因此更换前道密封时必须在盾构机停机状态下进行。砂性土层的摩擦系数高、流塑性差，盾构机掘进时会受到较大的阻力，从而导致铰接系统压力过高甚至铰接密封失效，进而引发漏水、漏浆及盾尾土体变形过大等问题。针对盾构机铰接密封处的缺陷和不足进行改造，确保铰接系统正常工作，新的铰接密封结构如图3.2所示。③①⑤②④⑦⑥图3.2铰接密封结构改造示意图改造后的铰接密封结构中，①号结构（加厚铰接密封压板）用于阻挡盾构施工过程中的地下水渗漏，②号结构（压板固定钩）用于连接铰接密封压板，③号结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构下穿铁路碎石道床沉降规律及施工参数控制[J]. 彭华,杨志蔚,曹全,马文辉. 工程力学. 2019(S1)
[2]砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良试验[J]. 张润来,宫全美,周顺华,钟毅. 同济大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]盾构区间重叠隧道下穿高速铁路轨道群加固技术体系研究[J]. 李围,任立志,孟庆明,高红兵,付艳军. 现代隧道技术. 2018(06)
[4]泡沫改良砂卵石土的试验研究[J]. 董金玉,王闯,周建军,杨继红,李严威. 岩土力学. 2018(S1)
[5]渣土改良剂对黏土液塑限影响及机理分析[J]. 刘朋飞,王树英,阳军生,胡钦鑫. 哈尔滨工业大学学报. 2018(06)
[6]西安富水砂层盾构施工Peck沉降预测公式改进[J]. 胡长明,冯超,梅源,袁一力. 地下空间与工程学报. 2018(01)
[7]兰州富水砂卵石层土压平衡盾构渣土改良研究[J]. 张淑朝,贺少辉,朱自鹏,李承辉. 岩土力学. 2017(S2)
[8]大断面矩形顶管近距离双线并行施工引发地表沉降分析[J]. 彭刚. 施工技术. 2017(20)
[9]南宁市主要岩土层物理力学参数取值研究[J]. 张世荣,韦海鑫,刘毛毛,刘宗辉,王业田,周东. 广西大学学报(自然科学版). 2017(04)
[10]黄土地区土压平衡盾构到达施工参数研究[J]. 张宗明,张延杰,冯超. 建筑安全. 2017(07)
硕士论文
[1]砂层地质盾构下穿西成高铁涵洞施工技术研究[D]. 耿羽.西安建筑科技大学 2018
[2]地铁盾构施工技术对地层变形影响的数值模拟[D]. 王涪.辽宁工业大学 2018
[3]基于盾构施工与渣土改良的成都地铁施工关键技术研究[D]. 党西锋.石家庄铁道大学 2017
[4]某下穿铁路立交桥箱涵顶进施工技术及稳定性分析[D]. 于吉玄.安徽建筑大学 2016
[5]明挖法和局部盖挖法地铁车站施工监测及数值模拟分析[D]. 郭欣.安徽建筑大学 2015
[6]超前预加固技术在城市浅埋暗挖隧道中的研究与应用[D]. 黄旭.合肥工业大学 2015
[7]西安线路工程地裂缝地面沉降危险性区划[D]. 赵富坤.长安大学 2014
[8]大连地铁2号线盾构施工引起的地表沉降研究[D]. 刘学鑫.大连交通大学 2014
[9]室内模型试验与有限元强度折减法在单桩极限承载力中的应用研究[D]. 巨澍朋.兰州交通大学 2014
[10]土压平衡式盾构穿越含砂土层渣土改良试验研究[D]. 张文萃.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3005604
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