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高水压小覆土泥水盾构掘进开挖面稳定研究

王胤  
【摘要】: 摘要:泥水式盾构工法几乎是水底隧道特别是过江跨海软土隧道施工的必选工法,泥水盾构的最大特点是以泥水压力维持开挖面稳定。一般条件下,泥水压力以及泥水特性有较成熟的设定方法。但在水底隧道高水压小覆土的条件下,如何控制开挖面稳定,以防止由于泥水劈裂地层引发泥水喷发或开挖面坍塌事故的发生还没有系统的理论研究。 南京长江隧道直径大、水压高、特别是江中冲槽地段覆土较小且地形突变,如何以泥水压力维持开挖面稳定成为工程成败的关键。以往的研究和经验都以平坦地面考虑泥水压力及泥水特性的设定来维持开挖面稳定,而在冲槽和地形突变的地段没有很好的理论和经验。 本文用已有的土压力计算方法对南京长江隧道小覆土,特别是冲槽和地形突变施工风险极大地段进行理论分析和计算,对既要以较大的泥水压力维持开挖面的稳定,又要防止泥水压力过大劈裂地层发生泥水喷发现象等难题展开研究。同时本文还在总结室内试验及现场试验成果,具体分析劈裂可能发生位置及土水压力和泥水压力的基础上,研究分析了该危险区段的合理泥水压力设定方法。 另外采用FLAC 3D数值模拟软件对冲槽段盾构开挖面稳定进行分析,通过与上述理论计算结果对比,提出了保持开挖面稳定所需要的泥水压力的上下限值,以及泥水特性的设定值以及掘进参数为工程所用。使工程在未采用任何加固方法的条件下,顺利通过该危险区域。为今后的类似工程积累了宝贵经验。


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