类矩形盾构隧道大型可视化同步注浆模型试验与模拟分析研究
盾构隧道管片壁后同步注浆的机理与方法探讨
圆园19年第24期（DEVELOPMENT GUIDE TO BUILDING MATERIALS）盾构隧道管片壁后同步注浆的机理与方法探讨关占印（中铁工程装备集团盾构再制造有限公司天津300450刘天成（中铁十一局集团第五工程有限公司重庆400037乔清源（中建隧道建设有限公司重庆401320）摘要：盾构隧道施工过程中，管片脱离盾尾会导致岩土体和管片外壳之间形成类似环形柱状的建筑空隙，扰动隧道围岩，从而引起上方地表沉降或隆起。
该文结合盾构隧道开挖引起地表变形的过程、注浆填充沉降阶段浆体与岩土体的作用机理，以某土压平衡式盾构在泥岩砂岩互层地区施工为工程实例，详细论述隧道盾构管片壁后同步注浆的具体方法，旨在为同步注浆填充建筑空隙控制地表变形和保障周边环境安全提供相应的理论支撑。
关键词：地铁；盾构隧道；壁后注浆0引言地铁隧道工程具有隐蔽性，不确定性影响因素多样复杂，施工可能会引起地表沉降或隆起，进而影响到近接建筑物和构筑物，壁后同步注浆可以有效控制盾构隧道施工引起的地表变形和保障周边环境安全。
在盾构隧道壁后注浆研究方面，叶飞等[1]综述了盾构隧道壁后注浆的研究现状和未来的发展方向，指出当前对注浆效果的评估和注浆参数控制的应用研究还有待加强。
蔡德国等[2]通过室内模型试验系统研究了砂性地层盾构隧道壁后注浆浆体扩的散机理。
黄宏伟等[3-4]介绍了盾构隧道壁后注浆分布的探地雷达探测方法，并用模拟试验对注浆效果进行了解释。
这些研究对盾构隧道壁后注浆研究具有一定的理论参考价值，结合盾构隧道开挖引起地层变形的过程、理论分析和工程应用实例，对隧道盾构管片壁后同步注浆的具体方法进行论述，以期为有效控制地铁盾构隧道施工引起岩土体变形和保障周边环境安全提供借鉴。
1盾构施工引起地表沉降的时空效应1.1时间效应根据盾构法隧道各个施工阶段影响因素的不同，可以把隧道施工引起的地表沉降细分为以下5个阶段：1.1.1预沉降阶段当盾构隧道开挖达到预先设定的监测断面之前，盾构开挖会扰动前方岩土体，产生地表沉降量极小，地质条件较好的隧道施工前期地表甚至是零沉降。
泥水盾构同步注浆浆液试验及应用技术研究的开题报告
泥水盾构同步注浆浆液试验及应用技术研究的开题报告一、选题背景随着城市化进程的加快，地下空间的开发利用越来越广泛，如地下车库、地下商城、地下铁道等。
在这些地下空间建设中，盾构成为一种有效的开挖方式，泥水盾构已经成为了城市地下建设中的常用工法之一，而同步注浆技术则是泥水盾构中的一种重要技术手段。
同步注浆技术可以增加地层的强度和稳定性，降低地面沉降，保证隧道的安全建设，掌握同步注浆技术在盾构隧道建设中的应用，对于加快城市地下交通、供水等基础设施的建设具有重要意义。
二、课题意义泥水盾构注浆在岩性复杂区发挥的效果更加显著，该技术具有施工周期短、施工安全稳定、环保效果明显、施工成本低等优点，因此，在大型城市地下建设工程中得到了广泛的应用。
本课题旨在通过对泥水盾构同步注浆技术的深入研究和分析，结合现场试验，探究同步注浆技术在泥水盾构隧道建设中的应用，为工程实践提供有力的技术支持和理论指导，具有重要的理论和实践意义。
三、研究内容本次研究将围绕泥水盾构同步注浆技术进行深入探究，具体内容包括：1.泥水盾构隧道同步注浆技术的基本原理与应用特点介绍。
2.同步注浆浆液配合比的确定方法研究。
3.同步注浆技术在泥水盾构隧道中注浆浆液的性能试验研究。
4.现场同步注浆技术应用实践。
5.同步注浆技术应用效果分析。
四、研究方法本研究将采用实验研究和理论分析相结合的方法，其具体步骤如下：1.收集泥水盾构隧道同步注浆技术的相关文献和资料，对同步注浆技术进行初步了解。
2.确定同步注浆浆液的配合比，制备同步注浆浆液。
3.对同步注浆浆液进行性能试验，包括粘度、流变性、抗压强度、延展性等指标。
4.现场同步注浆技术应用实践，收集数据和样本。
5.对同步注浆技术应用效果进行分析和评价。
五、预期成果1.深入掌握泥水盾构同步注浆技术的基本原理和应用特点。
2.确定同步注浆浆液的配合比，制备同步注浆浆液。
3.对同步注浆浆液进行性能试验，提出优化方案。
4.通过现场应用实践，探索同步注浆技术在泥水盾构隧道中的应用，提出可行建议。
盾构法同步注浆材料的试验研究综述
盾构法同步注浆材料的试验研究综述论文
本文旨在综述盾构法同步注浆材料的试验研究。
盾构是一种常用的隧道掘进工艺，它可以使用多种不同类型的材料。
隧道建设过程中，同步注浆是一个关键步骤，可以提高隧道掘进的效率，并确保掘进过程中的安全性。
因此，对盾构法同步注浆材料进行研究至关重要。
首先，我们来研究同步注浆材料的物理性质。
这些物理性质主要包括材料的硬度、抗压强度、抗拉强度、韧性，以及同步注浆材料的排水性能等。
其次，我们来研究同步注浆材料的化学性质，这些化学性质主要包括材料的含水率、PH值、碱度、碱强度、溶解度等。
最后，我们可以通过实验研究同步注浆材料的力学性能，这些力学性能主要包括材料的抗疲劳性、抗振动性以及抗冲击性等。
在此基础上，我们可以利用试验来研究不同类型的同步注浆材料在盾构工艺中的应用效果。
可以通过监测掘进过程中材料吸收的水分，以及材料抵抗混凝土浆料的抗压强度，来衡量不同同步注浆材料的排水性能、抗压强度等。
还可以通过试验，来衡量同步注浆材料的抗疲劳性和抗冲击性，以及材料的耐久性等。
本文综述了盾构法同步注浆材料的试验研究，包括对同步注浆材料物理性质、化学性质和力学性能的研究，以及对盾构工艺中不同材料应用效果的试验研究。
通过本文的研究，可以为盾构工艺的进一步发展和优化提供重要的参考。
隧道盾构掘进过程仿真系统的研究与实现
ｖ
图 １ 图形 建 模 与 模 型 驱 动 过 程
１ 系统 总体 架构
１ １ 仿 真场 景设 计 与搭 建 ．
虚拟 隧道及 三维漫游场 景的搭建 为盾构 掘进 仿真 系统 的实
现提供 了重要 的环境基 础 。系 统 以 Ｍｉ ｏｏｔ ｉ ａ Ｓｕ ｉ（０ ５ ｃ ｓｆ Ｖｓｌ ｔｄｏ ２ ０ ｒ ｕ 版本 ） 为开发平 台， 集成 Ｓ Ｉ 司的 Ｏ ｅ ｎｅｔ （ ． Ｇ 公 ｐ ｎＩｖｎｏ ６ ０版 本 ） ｒ 三 维开发包 。Ｏ ｅ ｎｅｔｒ ｐｎＩｖｎｏ 是构筑在 Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ三维 图形 接 口之上 的
Ｅ ｅ ｔｃ Ｉ ｕ ｏ ｔ ｎ ３ ｌｃｒ ａ ｔ ｍａ ｉ １ ｉ Ａ ｏ
通用 的商业化 三维 开发包 ， 不仅 实现 对象 的造型 、 属性 描述 、 动画 表现等一 系列 功能 ， 同时支持 面 向对 象 的设 计方法 ， 以实 现对 可 图形对象造 型和其操作 的绑定 ， 并提 供多种 文件格 式接 口， 实现 与不 同三维造 型软件 的集成 。借 助这个技 术成 熟 、 功能 强大 、 使 用广泛 的软件开发平台 ， 能够 高效地开发 、 调试基 于 Ｏ ｅ ｎｅｔ ｐｎＩｖｎ一
２ ｈ ｎ ｈ ｉ ｏ ｔ ｃ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇＭａ ａ ｅ ｅ ｔ ｏ ， ｔ． Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ， ｈｎ ） ．Ｓ ａ ｇ ａ Ｃ ｎ ｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉ ｎ ｇｍ ｎ ． Ｌｄ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ Ｃ ｉａ ｓ ｕｉ ｎ Ｃ １
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类矩形盾构隧道大型可视化同步注浆模型试验与模拟分析研究整理资料
工况
调整 段
原注浆孔
1
2
管节材质
钢管片
注浆孔位置 采用原注浆孔
对比注浆孔
3
4
5
6
7
8
9
10
有机玻璃管片
钢管片
钢管片 （防背土试验）
钢管片
采用原注浆孔 采用对比注浆孔 注浆 不注浆 预留工况 预留工况
注浆孔位置
同工况1-4 无 预留工况 预留工况
填充率 推进距离
工况目的
推进速度
120% 120% 150% 120% 150% 120% 150% 120% 150% 预留工况 预留工况
二 大型注浆模型试验
二 试验设备
Synchronous grouting test is an integrated test which contains supporting frame system, shield propulsion system, grouting system, measuring system and visual system.
平台内净尺寸图（单位：m）
平台3D模拟图
1-1剖面图（单位：m）
二 大型注浆模型试验
四 主要监测内容
1.模拟盾尾推进速度和行程监测； 2.注浆的压力、流量等监测； 3.土体内部土压力和管片上浆液压力； 4.地表位移监测； 5.拍摄观察不同时刻管片外浆液的流动及填充情况。
二 大型注浆模型试验
五 试验工况
二 大型注浆模型试验
八 试验过程
2015.09.18 23:00 玻璃管节完成土压力盒安装及密封工作
2015.10.05 10:00 玻璃管节开始吊装
二 大型注浆模型试验
盾构隧道智能仿真及安全掘进关键技术与应用
盾构隧道智能仿真及安全掘进关键技术与应用盾构隧道是一种现代化的隧道建设技术，其应用领域涵盖地铁、交通隧道、水利工程等多个领域。
随着国家基础设施建设的不断加快，盾构隧道技术的研究和应用也日益受到重视。
在盾构隧道的施工中，智能仿真及安全掘进的关键技术成为了研究的热点和难点。
盾构隧道智能仿真技术是指利用计算机仿真技术，对盾构隧道施工中的各种复杂情况进行模拟和预测，以指导实际施工。
智能仿真技术可以利用大数据处理和计算机视觉技术，对工程地质、隧道结构、盾构机械等进行全面分析，预测潜在的施工风险，并提出相应的施工方案。
通过智能仿真技术，可以有效减少施工过程中的风险和事故发生概率，提高施工效率和质量。
盾构隧道安全掘进的关键技术包括地质预测与控制技术、盾构机械智能控制技术、施工监测技术等。
地质预测与控制技术通过地质雷达、地质勘探等手段，对隧道施工过程中的地质情况进行实时监测和预测，并通过相应的控制措施，减少地质灾害对施工的影响。
盾构机械智能控制技术则通过激光测距、多传感器融合等先进技术，实现盾构机械的智能化控制和自适应性调节，提高其在复杂地质条件下的稳定性和安全性。
施工监测技术通过布设各类传感器，对盾构机械、隧道结构等进行全面监测，及时发现问题并采取措施，确保施工安全顺利进行。
在盾构隧道智能仿真及安全掘进技术的应用方面，可以从以下几个方面进行探讨：可以探讨智能仿真技术在盾构隧道施工中的应用。
通过建立仿真模型，对不同地质情况下的盾构隧道施工过程进行模拟，评估风险和制定应对策略，以提高施工的安全性和效率。
可以介绍盾构隧道安全掘进技术的最新进展及应用案例。
通过对地质预测与控制技术、盾构机械智能控制技术、施工监测技术等方面的研究成果和实际应用案例进行介绍，展示其在盾构隧道建设中的重要作用。
接着，可以分析盾构隧道智能仿真及安全掘进技术的发展趋势。
可以从人工智能、大数据分析、传感器技术等方面分析未来技术的发展方向，并探讨其对盾构隧道建设的影响和应用前景。
适用于类矩形盾构法隧道的同步注浆技术研究
增刊（总第188期）2016年10月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGＳ１ （Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１８８）Ｏｃｔ． ２０１６适用于类矩形盾构法隧道的同步注浆技术研究黄 俊（上海隧道工程有限公司，上海200232）从隧道使用功能分析，轨道交通隧道、城市交通人行地道、地下共同沟等隧道断面形式以单洞双线异形断面隧道最为合适，最为经济，与圆形断面相比，其有效使用面积增大20％以上。
矩形断面隧道和圆形断面隧道之间优缺点比较见图1。
联络通道宽窄房屋房屋房屋房屋两个单圆隧道矩形盾构隧道圆形盾构隧道矩形盾构必要内空必要内空道路d 1.0d ~1.5d图1 隧道的开挖边界范围对比盾构施工必须首先确保周边环境安全，将隧道周边土体的扰动控制在允许范围内[1]。
在拥有相等有效空间的情况下，类矩形断面能节约35%以上的地下空间，大大减小隧道的埋深。
同时，对于双线轨道交通隧道，类矩形隧道较双线圆隧道的影响范围大大缩小。
盾构施工同步注浆是盾构工法中必不可少的关键性工序，是控制地面沉降和隧道稳定性的关键[1]。
收稿日期：2016-08-10作者简介：黄俊（1985—），男，工程师，大学本科，主要从事地下工程施工技术研究。
摘要：以国内首条类矩形盾构法隧道工程为背景，针对类矩形断面条件下盾构同步注浆施工面临的浆液填充不均匀、地表沉降及成环隧道结构稳定控制难的问题，从注浆工况数值模拟、浆液材料性能指标设计与配合比实验、大型平台模拟试验、工程应用等方面对类矩形盾构法隧道同步注浆技术进行系统研究。
得出适应类矩形盾构法隧道同步注浆的关键参数，确保隧道地面沉降及成环隧道结构稳定控制。
关键词：类矩形盾构法隧道；同步注浆；施工技术；浆液材料中图分类号：U455.43 文献标志码：A 文章编号：1004-4655（2016）S1-0053-04DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2016.S1.0151 类矩形盾构同步注浆施工的特殊性及难点分析类矩形盾构的顶部和底部建筑空隙接近水平状，浆液注入的流淌性、充填率和均匀性都较圆形隧道不利，类矩形盾构同步注浆施工示意图见图2。
盾构隧道同步注浆检测专用天线及模型试验
盾构隧道同步注浆检测专用天线及模型试验作者：周云祥来源：《科技信息·中旬刊》2018年第01期摘要：本文介绍了一种自制的专用于同步注浆检测的天线：Bowtie天线。
通过天线性能指标内容测试，并开展室内模型试验结果和现场测试，验证探地雷达系统对壁后注浆体探测的可行性及，为今后探地雷达法在盾构隧道同步注浆效果的探测中打下坚实的基础。
关键词：同步注浆；探地雷达；天线设计；模型试验1引言探地雷达（Ground Penetrating Radar），简称GPR，是利用高频电磁波束的反射来探测不可见目标体或者地下界面，以确定其内部结构形态或位置的一种高分辨率电磁扫描技术。
与其他的地球物理技术相比，探地雷达有无损性、高效率和抗干扰能力强等优点，因此最近正逐渐应用到盾构隧道壁后注浆效果的无损检测领域。
基于过往长期研究和工程实践，采用探地雷达进行同步注浆实时检测是一个非常可行的手段，同步注浆检测的范围只是在壁后的1m范围以内的区域，因此检测的目标明确；检测目标的材料都是已知的，不管是混凝土管片，还是注浆材料，或是壁后土体，它们的详细组成成分都是已知的，可以通过室内试验或者其他方法准确地得到这些介质的电性参数；同时三种介质的电性质相差较大，电磁波在管片和浆液层，以及浆液层和土体之间都会产生明显的反射。
因此，结合智能识别和浆液图像特征研究，理论上可以对浆液在管片背后的分布形态做出实时和精确的判定。
本文采用步进式探地雷达系统，介绍了一种自制的专用于同步注浆检测的天线，通过天线性能指标测试，并开展室内模型试验，验证探地雷达系统对壁后注浆体探测的可行性。
2 探地雷达Bowtie天线天线性能的评价指标主要有：天线的回波损耗S11、驻波比VSWR、天线辐射S21、天线耦合S21等。
通过对两个单独的Bowtie天线进行S11测试，对比分析两个天线的性能有一定不一致，天线相位有不明显的非线性，此外天线时域上子波的带宽为7～8ns，带宽较宽，加工精度还待提高，但对测试精度影响较小。
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一 研究背景 类矩形盾构形状特殊，隧道顶部浆液易淤积，影响均匀 分布。 维持地层稳定，控制地表变形。 依托项目：宁波隧道三号线 主要分析对象：注浆压力、注浆形态、地层位移
2
二 大型注浆模型试验
一 试验目的
1. 通过采集的土压力数据探究 类矩形盾构同步注浆过程中 注浆压力的变化情况；
2. 类矩形盾构同步注浆不同工 况（不同注浆孔位置，不同 注浆比例，不同注浆量，防 背土等）情况下的注浆效果 对比；
模拟管片上的压力计的布设与注浆孔关系图
二 大型注浆模型试验
六 传感器布置——可视化玻璃管节（190个微型土压力传感器）
压力传感器测点布置示意（管片外侧） 11
二 大型注浆模型试验
Working conditions in the organic glass segment 玻璃管片工况表
This experiment mainly analyzes the grouting pressure upon the organic glass segment, therefore the grouting condition of organic glass segment is only introduced. The length of organic glass segment is 2000 mm, and the tube is divided into two halves.
位置对地表沉降的影响，完 成注浆参数优化，形成同步 注浆施工工艺。
在 以检壳验体其周防围背增土设效润果滑。浆液注浆孔，预不留理工想况等问，题以解。决前部分试验效果
后期数据分析。
20~60mm/min
二 大型注浆模型试验
六 传感器布置——钢管节
钢管节传感器布置 本 次 测 量 采 用 的 土 压 力 计 为 TYJ-20 振弦式土压计，数量为120个。其中管片 上预埋8个断面，每断面8个，共64个； 土体中埋设8个断面，每断面7个点，共 56个。
平台内净尺寸图（单位：m）
平台3D模拟图
1-1剖面图（单位：m）
二 大型注浆模型试验
四 主要监测内容
1.模拟盾尾推进速度和行程监测； 2.注浆的压力、流量等监测； 3.土体内部土压力和管片上浆液压力； 4.地表位移监测； 5.拍摄观察不同时刻管片外浆液的流动及填充情况。
二 大型注浆模型试验
五 试验工况
3. 通过可视化同步注浆模拟， 观察注浆的流动情况。
4. 类矩形盾构同步注浆对地表 沉降影响。
二 大型注浆模型outing test is an integrated test which contains supporting frame system, shield propulsion system, grouting system, measuring system and visual system.
地表位移测量点共40点，每个断面5 点，共8个断面分别对应8个注浆工况。地 面位移计和土体内土体压力计布设断面如 图。土体中的压力计在土层装载过程中进 行布局安装，然后进行土体压实。
测点平面布置图 测点剖面布置图
二 大型注浆模型试验
六 传感器布置——钢管节
钢管节传感器布置 地表位移计在土体装载好、表面整 平完成后进行安装。先将角钢焊接在侧 面钢板上指定位置，然后将位移计固定 在角钢上。将数据线连接至Data taker。 嵌入在模拟管片外浆液压力计可以 直接监测浆液盾尾孔隙中的压力，目前 考虑的布置方案为每断面布置8个压力 计，8个断面共需放置64个压力计。压力 计延管片外均匀布置。压力计的布设及 与注浆孔的位置关系断面示意图如图 （蓝色圈为土压力计）
支撑系统、推进系统、注浆系统、采集系统、可视化系统
The overall size of foundation is 24m*7m*8.5m (length*width*depth).
实验平台整体尺寸：24m*7m*8.5m (长*宽*深)
4
二 大型注浆模型试验
二 试验设备 本次试验采用上海盾构试验中心下沉式盾构 掘进机综合模拟试验平台，该平台主要包括 多功能模拟盾构机、组合式液压加载系统、 监控测量系统、盾构推进导向系统、盾构进 出洞门和洞门密封系统、吊装和运输系统、 土建结构等部分。可供外形最大为 1.86m×2.66m的模拟盾构机进行模拟试验研 究，模拟土体掘进区域净空尺寸为：长度 10m（4节钢管片、1节玻璃管片各2m长）、 宽 度 7m、 深 度 8.5m。 最 大 土 压 力 可 模 拟 0.6MPa。
一 研究背景
研究问题及难点
盾构施工中，同步注浆是保证施工安全，沉降控制的重要环节。目前 对传统的同步注浆工艺研究主要局限于注浆效果的研究，而对浆液本身流 动及填充机理研究涉及很少。本课题将主要致力于对后者的研究，并从浆 液流动性及填充性角度对浆液材料、注浆参数进行优化。
盾构注浆示意图
为达到研究目的，需开发一套全新的可 以实现可视化效果的试验系统； 试验系统如何模拟实际的注浆情况； 对浆液流动及填充的观测问题； 对于试验获取的浆液流动及填充特性， 如何加以研究利用，结合后续的数值模 拟与解析分析综合分析机理。
1m
预留工况 预留工况
1.通过透明管片，观察并拍
试验前期调
整段，磨合 设备及预检
进 行 同 步 注 浆 模 拟 试 验 ，摄间的管浆片液外充不填同情部况位。在 不 同 时
选取最优注浆孔布置。 采用原注浆孔，作为对 照工况。
2.记录不同时刻每个压力传
感器的压力值，绘制应力时 间曲线，压力云图等，用于
改变注浆孔位置，研究注浆
类矩形盾构隧道大型可视化同步注浆模型试验 与模拟分析研究
Large Visualized Model Test and Nuerical analysis on Synchronous Grouting of Quasi-Rectangular Tunnel
汇报内容
一
研究背景
二
大型注浆模型试验
三
注浆过程数值模拟
工况
调整 段
原注浆孔
1
2
管节材质
钢管片
注浆孔位置 采用原注浆孔
对比注浆孔
3
4
有机玻璃管片 采用原注浆孔
5
6
钢管片 采用对比注浆孔
7
8
9
10
钢管片 （防背土试验）
钢管片
注浆 不注浆 预留工况 预留工况
注浆孔位置
同工况1-4 无 预留工况 预留工况
填充率 推进距离
工况目的
推进速度
120% 120% 150% 120% 150% 120% 150% 120% 150% 预留工况 预留工况