Study on Key Control Measures of Shield End in Lacustrine Sedimentary Soft Soil

RUAN Yongfen; ZHANG Qian; WU Long; LI Feipeng; CHEN Bo; TAN Guiping

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20211103003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Study on Key Control Measures of Shield End in Lacustrine Sedimentary Soft Soil

更新时间：2025-09-25

- Study on Key Control Measures of Shield End in Lacustrine Sedimentary Soft Soil
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 4, Pages: 807-817(2023)
- 作者机构：
  
  1.昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650500
  2.中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，湖北武汉430074
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20211103003
  CLC： U455.43
- Received：03 November 2021，
  
  Revised：2022-03-20，
  
  Published：28 August 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
阮永芬,张虔,吴龙等.湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):807-817.

RUAN Yongfen,ZHANG Qian,WU Long,et al.Study on Key Control Measures of Shield End in Lacustrine Sedimentary Soft Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):807-817.
阮永芬,张虔,吴龙等.湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):807-817. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211103003.

RUAN Yongfen,ZHANG Qian,WU Long,et al.Study on Key Control Measures of Shield End in Lacustrine Sedimentary Soft Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):807-817. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211103003.

摘要

湖相沉积软土在昆明地区分布广泛，工程性质极其特殊，在该场地中盾构施工风险性极高，易引发端头失稳，涌水涌砂灾害，探究软土场地盾构端头施工关键控制措施成为亟待解决的问题。采用经验分析法并引入正交试验对端头加固工艺及加固范围进行分析，得出适用性最优工艺与最优加固范围计算模型，给出各工艺应用建议、端头稳定敏感性排序及加固范围理论解。针对现有洞门密封止水系统涌水涌砂风险较大的问题，提出了一种由三道密封构件与两道主动措施组成的新型永久密封止水系统。将所得结论与创新型止水系统应用于昆明轨道交通5号线会宝区间端头，采用MidasGts与对数螺旋滑动计算模型对端头土体进行数值模拟与稳定性计算，所得位移云图及安全系数与实际施工情况相吻合，由此实现端头加固范围理论解与工程解的统一。从施工现场来看，新型止水系统应用效果非常理想，有效保证了盾构进出洞安全，可为相似盾构工程设计与施工提供借鉴。

Abstract

Lacustrine sedimentary soft soil distributes widely in Kunming area， and its engineering properties are extremely special. In this site， the risk of shield construction is very high， which is easy to cause instability of the shield end and the disaster of water and sand gushing. Therefore， it has become an urgent problem to explore the key control measures for the construction of the shield end in soft soil sites. An empirical analysis method is used to analyze the end reinforcement process， and the orthogonal test is introduced to explore the reinforcement range， so as to obtain an applicable optimal calculation model. Therefore， the application suggestions of each process， the ranking of sensitivity of end stability and the theoretical solution of reinforcement range are given. In view of the great risk of water and sand gushing in the existing portal water sealing and stop system， a new permanent water sealing and stop system is proposed in this paper. This system consists of three sealing components and two active measures. The research conclusion and water stop system are applied to the end of Huibao section of Kunming Metro Line 5. Midas Gts and logarithmic spiral sliding calculation model are used to simulate and calculate the stability of the end soil. Calculated displacement contour and safety factors are consistent with the field measurement， achieving a unification of end reinforcement theoretical solution and engineering solution. From the construction site， the application effect of the new water stop system is very ideal， which effectively ensures the safety of shield entering and leaving the tunnel， and can provide a reference for the design and construction of similar shield projects.

关键词

Keywords

references

毛保华，姜帆，刘迁，等 . 城市轨道交通［M］. 北京：科学出版社， 2001 .

Mao B H ， Jiang F ， Liu Q ， et al . City orbit traffic ［M］. Beijing ： Science Press ， 2001 ．（in Chinese）

王禹适 . 地铁工程盾构法施工风险管理研究［D］. 北京：北京交通大学， 2021 .

Wang Y S . Study on risk management of shield tunnel construction in metro engineering ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2021 . （in Chinese）

李炜明，李正明，任虹，等 . 地铁盾构施工土体变形与临近结构失效机理研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2018 ， 38 （ 3 ）： 472 - 479 .

Li W M ， Li Z M ， Ren H ， et al . Soil settlements and surrounding structure failure mechanism due to shield tunneling in metro construction ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 472 - 479 . （in Chinese）

王天明，戴志仁 . 盾构法隧道端头井地层加固方法及其应用研究［J］. 铁道工程学报， 2014 ， 31 （ 8 ）： 90 - 95，100 .

Wang T M ， Dai Z R . Application on ground reinforcement method of launching shaft for shield tunnel ［J］. Journal of Railway Engineering Society ， 2014 ， 31 （ 8 ）： 90 - 95，100 . （in Chinese）

阮永芬，魏德永，杨均，等 . 用Bayes 法及后验分布极限确定土力学参数［J］. 岩土工程学报， 2019 ， 42 （ 3 ）： 438 - 446 .

Ruan Y F ， Wei D Y ， Yang J ， et al . Determination of soil mechanics parameters based on Baye smethod and posterior distribution limit ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2019 ， 42 （ 3 ）： 438 - 446 . （in Chinese）

阮永芬，魏德永，高骏，等 . K-means 聚类分析高原湖相沉积软土参数［J］. 昆明理工大学学报（自然科学版）， 2020 ， 45 （ 1 ）： 85 - 91 .

Ruan Y F ， Wei D Y ， Gao J ， et al . K-means cluster analysis of soft soil parameters of plateau sedimentary ［J］. Journal of Kunming University of Scienceand Technology（Natural Sciences）， 2020 ， 45 （ 1 ）： 85 - 91 . （in Chinese）

江玉生，王春河，江华，等 . 盾构始发与到达端头加固理论研究与工程实践［M］. 北京：人民交通出版社， 2011 ： 56 ‑ 185 .

Jiang Y S ， Wang C H ， Jiang H ， et al . Shield launching and arriving theoretial study and engineering practice on end rinforcement ［M］. Beijing ： People's Communica-tions Publishing House ， 2011 ： 56 - 185 . （in Chinese）

吴龙，阮永芬，李飞鹏，等 . 泥炭质土层中地铁盾构隧道施工关键控制措施［J］. 施工技术， 2019 ， 48 （ 17 ）： 76 - 80 .

Wu L ， Ruan Y F ， Li F P ， et al . Key control measures of subway shield tunnel construction in peat soil ［J］. Construction Technology ， 2019 ， 48 （ 17 ）： 76 - 80 . （in . Chinese）

丁万涛，刘克奇，王旭，等 . 某土压平衡盾构始发地层的加固优化［J］. 华南理工大学学报（自然科学版）， 2017 ， 45 （ 5 ）： 105 - 112 .

Ding W T ， Liu K Q ， Wang X ， et al . Reinforcement optimization of starting stratum of earth-pressure balance shield ［J］. Journal of South China University of Technology（Natural Science Edition）， 2017 ， 45 （ 5 ）： 105 - 112 . （in Chinese）

江玉生，杨志勇，江华，等 . 论土压平衡盾构始发和到达端头加固的合理范围［J］. 隧道建设， 2009 ， 29 （ 3 ）： 263 - 266 .

Jiang Y S ， Yang Z Y ， Jiang H ， et al . Study on reasonable strata improvement scopes for EPB shield driving at its start and arrival ［J］. Tunnel Construction ， 2009 ， 29 （ 3 ）： 263 - 266 . （in Chinese）

辛振省，王金安，马海涛，等 . 盾构始发端预加固合理范围研究［J］. 地下空间与工程学报， 2007 ， 18 （ 3 ）： 513 - 518 .

Xin Z X ， Wang J A ， Ma H T ， et al . Study on reasonable range of initial prereinforcement for shield tunneling ［J］. Chinese Journalof Underground Space and Engineering ， 2007 ， 18 （ 3 ）： 513 - 518 . （in Chinese）

宋克志，王梦恕，孙谋 . 浅埋盾构隧道端头土体稳定性极限平衡分析［J］. 岩石力学与工程学报， 2015 ， 34 （ 2 ）： 407 - 413 .

Song K Z ， Wang M S ， Sun M . Limit equilibrium analysis of soils stabilityat shallow tunnel end upon shield excavation ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ 2 ）： 407 - 413 . （in Chinese）

曹成勇，施成华，彭立敏 . 盾构进出洞时端头土体纵向加固范围研究［J］. 地下空间与工程学报， 2016 ， 12 （ 1 ）： 119 - 125 .

Cao C Y ， Shi C H ， Peng L M . Study on the longitudinal soil reinforcing scope for shield tunnelling breakthrough ［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering ， 2016 ， 12 （ 1 ）： 119 - 125 . （in Chinese）

陈仁东，庞康，刘明高，等 . 一种盾构隧道洞口气囊式止水密封装置及施工方法： CN202110798550.2 ［P］. 2021-10-01 .

Chen R D ， Pang K ， Liu M G ， et al . The invention relates to a shield tunnel orifice gasbag sealing device and a constructionmethod ： CN202110798550.2 ［P］. 2021-10-01 . （in Chinese）

彭云涌，杨果林，胡敏，等 . 一种小直径土压平衡盾构施工隧道洞口止水密封装置： 202020537948.1 ［P］. 2021-02-26 .

Peng Y Y ， Yang G L ， Hu M ， et al . The utility model relates to a small diameter earth pressure balance shield construction tunnel mouth water sealing device ： 202020537948.1 ［P］. 2021-02-26 . （in Chinese）

李大勇，王晖，王腾 . 盾构机始发与到达端头土体加固分析［J］. 铁道工程学报， 2006 ， 18 （ 1 ）： 87 - 90 .

Li D Y ， Wang H ， Wang T . Analysis of soil reinforcement for the starting and arriving of shield machine in metro construction ［J］. Journal of Railway Engineering Society ， 2006 ， 18 （ 1 ）： 87 - 90 . （in Chinese）

JJGA 日本ジェットグラウト协会 . ジェットグラウト工法［R］. 東京：鹿島研究所出版会， 1991 ： 17 ‑ 24 .

尹艳丽，于鹤龙，周新远，等 . 基于正交实验方法的蛇纹石润滑油添加剂摩擦学性能［J］. 材料工程， 2020 ， 48 （ 7 ）： 146 - 153 .

Yin Y L ， Yu H L ， Zhou X Y ， et al . Tribological properties of serpentine lubricant additives evaluated by orthogonal tests method ［J］. Journal of Materials Engineering ， 2020 ， 48 （ 7 ）： 146 - 153 . （in Chinese）

李建军，梁仁旺 . 水泥土抗压强度和变形模量试验研究［J］. 岩土力学， 2009 ， 30 （ 2 ）： 473 - 477 .

Li J J ， Liang R W . Research on compression strength and modulus of deformation of cemented soil ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2009 ， 30 （ 2 ）： 473 - 477 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Numerical Simulation Analysis of Surface Rupture‑Foundation‑Frame Structure Interaction under Fault Action

Experimental and Numerical Simulation Study on Combustion Characteristics of Multifunctional Massage Chairs

Research on Instability and Collapse of Seismic Slopes Based on Continuous‑discontinuous Method

Study on Effect of Subgrade Moisture Variation on Pavement Mechanical Response in Rainy Regions

Modification of UHPC Penetration Coefficients Based on Numerical Simulation and Optimization of Berezan Formula

Related Author

CHEN Bowei

XU Longjun

TIAN Hao

LIU Chang

ZHANG Yang

ZHANG Jian

CHEN Haidong

ZENG Jie

Related Institution

Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration

State Key Laboratory of Precision Blasting, Jianghan University

School of Civil and Hydraulic Engineering, Huazhong University of Science and Technology

Yunnan Fire and Rescue Corps

College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of Technology

⁰