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兰州轨道交通富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制技术研究

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摘要

1 概述

1.1 选题背景及研究意义

1.2 盾构隧道施工技术及地表沉降控制技术研究现状

1.2.1 国内外盾构隧道施工技术现状

1.2.2 盾构机选型综述

1.2.3 盾构在砂卵石地层的施工技术

1.2.4 国内外盾构隧道施工地表沉降控制技术研究现状

1.2.5 富水砂卵石地层盾构施工沉降机理

1.3 研究内容和技术路线

1.3.1 论文的主要内容

1.3.2 主要研究方法

1.3.3 关键问题

2 盾构机选型及掘进参数优化

2.1 兰州富水砂卵石层的特征

2.1.1 地质构造

2.1.2 岩土分层及特征

2.1.3 水文地质条件

2.2 盾构机的运转环境

2.2.1 工程地质条件评价

2.2.2 沿线周边建筑情况

2.2.3 沿线管线情况

2.3 盾构机选型

2.3.1 盾构机选型依据

2.3.2 盾构机选型

2.3.3 施工过程中可能出现的难题

2.4 盾构刀盘及刀具配置

2.4.1 刀具的形式

2.4.2 切削刀的设计

2.4.3 刀具的整体布置

2.4.4 刀具刀盘的磨损检测

2.5 盾构掘进参数确定

2.5.1 土舱压力

2.5.2 掘进速度与推力控制

2.5.3 初步掘进参数总结

3 盾构施工地表沉降监测

3.1 盾构施工地表沉降的控制要求

3.1.1 盾构施工地表沉降控制要求的依据

3.1.2 建(构)筑物监测控制要求

3.1.3 地下管线监测项目控制值

3.1.4 各监测项目监测精度要求

3.2 监控量测方案

3.2.1 盾构施工监测的意义和监测项目

3.2.2 监测内容和测点布设

3.2.3 监测频率

3.2.4 数据处理及信息反馈

3.3 掘进过程的监控

3.3.1 掘进参数监控数据

3.3.2 地表沉降监测结果分析

3.3.3 推力与扭矩的调整

4 盾构施工控制地表沉降的技术措施

4.1 盾构施工控制地表沉降的策略

4.1.1 砂卵石地层土压平衡盾构施工控制原则

4.1.2 盾构施工同步注浆质量保证措施

4.2 盾构始发、到达掘进控制

4.2.1 盾构井端头地层加固

4.2.2 盾构始发掘进参数控制

4.2.3 盾构接收掘进控制

4.3 注浆工艺及浆液配制

4.3.1 同步注浆浆液的配制

4.3.2 同步注浆方法和工艺

4.3.3 二次注浆

4.4 渣土改良

4.4.1 渣土改良原理

4.4.2 渣土改良工艺

4.5 其他保障措施

4.6 富水砂卵石地层盾构施工风险管理

4.6.1 富水砂卵石地层盾构施工风险识别

4.6.2 应急救援设备、物资配备

4.6.3 盾构始发与接收的管控措施

4.6.4 地面塌陷风险管控措施

4.6.5 掌子面失稳塌方风险管控措施

4.6.6 盾尾/铰接/管片涌水、涌砂风险管控措施

4.6.7 建(构)筑物变形的风险管控措施

4.6.8 遇孤石及地下障碍物的风险管控措施

4.6.9 盾构需紧急停机的应急预案

5 结论与展望

5.1 论文的主要成果

5.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

盾构在富水砂卵石地层中掘进时,往往会造成滞后沉降,因为沉降进而引起地表塌陷,地表塌陷往往又伴随一系列的次生灾害,如地下管道爆裂等,自来水、燃气管道爆管不仅有严重的安全风险,也会给大家生活带来不便。地面塌陷又会导致交通瘫痪,尤其在兰州这种狭长的城市,最终对社会形成非常大的负面影响和财产损失。
  兰州轨道交通1号线一期工程大部分盾构隧道穿越的地层即为该地层,即含水量丰富且为松散~密实的砂卵石地层。因此,结合轨道交通建设周边情况、盾构掘进情况及富水砂卵石的地质情况,需要对掘进过程中的地表沉降控制相关盾构控制参数进行研究。
  本文结合兰州轨道交通在富水砂卵石地层盾构掘进施工时,在盾构施工控制地表沉降的过程中,从机型选择、到监控方案、再到具体技术措施做了比较分析与总结。首先,从盾构机的运转环境明确了盾构机选型依据,进而选择自平衡密闭式盾构机选型及掘进参数。然后,根据施工区间的实际情况,制定并实施了地表沉降监控量测方案。最后,系统阐述了盾构施工控制地表沉降的具体技术措施,对今后后续的富水砂卵石地层盾构掘进提供一定的指导和借鉴意义。
  本文在最后总结了富水砂卵石地层盾构选型及施工参数调控的依据和原则。为检验控制地表沉降的技术措施的有效性,制定并实施了监控方案。重点探讨了注浆工艺及浆液配制、渣土改良方法。为类似条件盾构施工提供借鉴。
  根据工程实际情况,总结出以下富水砂卵石地层盾构施工掘进参数:土舱压力:0.1~0.2MPa;掘进速度:30~50mm/min;推力:14000KN;扭矩:4500KNm;同步注浆压力:0.2~0.3MPa。
  最终得到以下结论:通过优化后的泡沫与膨润土注入配比进行渣土改良,注浆浆液配合比的调整,适应砂卵石地层的刀盘改良,及时进行洞内跟随式二次补强注浆等一系列施工措施,可以将地表沉降量控制在平均10mm左右。而且土压平衡密闭式盾构机穿越富水砂卵石地层具有良好适应性。

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