隧道结构隆起引起的轨道结构变形与脱空

研究目的:新建地铁隧道上穿施工将引起既有隧道内的轨道结构发生变形甚至脱空,影响既有地铁的安全运营。为此,将轨道结构视为弹性地基梁,在控制微分方程中引入阶梯函数,推导考虑轨道与基底脱空的轨道变形傅里叶级数解法,并将理论方法与数值模拟方法及实测数据进行对比,验证方法的正确性,进而基于傅里叶级数法进行参数分析。研究结论:(1)轨道变形、内力和脱空范围均随隧道隆起量的增大而增大,轨道结构内力和脱空范围随隧道上浮槽宽度的增大而减小;(2)当双洞隧道中距大于8倍的上浮槽宽度时,可按单洞隧道确定基底变形;(3)当双洞隧道中距小于4倍的上浮槽宽度时,道床板的最大隆起将超过隧道底板;(4)本研究成果可为隧道上穿施工中既有轨道结构的安全评价提供理论依据。     

隧道变形引起的钢弹簧浮置板轨道变形与脱空分析

穿越施工引起既有隧道及其上的轨道结构产生变形,给列车运营安全带来不利影响。将钢弹簧浮置板轨道视为弹性地基梁,建立钢弹簧浮置板轨道变形的控制微分方程。采用傅里叶级数法求解微分方程,得到关于未知级数系数的线性方程组,进而给出求解线性方程组的迭代方法。基于本文方法分析钢弹簧浮置板轨道与隧道底板相互作用规律。研究结果表明:浮置板自身的抗弯刚度使其与隧道底板存在变形差异,进而与隧道底板产生脱空;随着隧道底板变形的增大,轨道结构变形及脱空范围均增大;随着沉降槽宽度的增大,轨道变形与隧道底板逐渐趋近,脱空范围呈先增大后减小的趋势;钢弹簧刚度越大,间距越小,轨道与隧道底板越容易产生脱空,脱空范围越大。研究成果可为穿越施工中既有线轨道结构的安全评价提供理论依据。     

盾构隧道沉降下整体道床变形及层间脱空分析

研究目的:盾构隧道管片沉降引起的整体道床脱空已成为影响地铁安全运营的重要因素。为揭示盾构隧道管片沉降下整体道床力学特性,建立轨道-整体道床-管片衬砌空间耦合有限元模型,并依托北京机场线T2支线东、西两侧线路的管片实际沉降监测数据,分析道床脱空下整体道床的变形以及破坏特征。研究结论:(1)当管片发生局部沉降,沉降波谷位于伸缩缝处时,道床上表面在沉降起始处出现开裂,道床底部两侧小范围会出现开裂;沉降波谷位于两伸缩缝中间位置时,道床上表面会出现大范围的开裂现象,且出现在管片沉降的起始位置,道床底部两侧及管片沉降波谷处会出现开裂现象;(2)当管片发生连续沉降,在两个沉降区的波谷都不位于伸缩缝处时,道床底部会出现大范围的开裂,道床上表面所受拉应力比较小,不会出现开裂;在其中一个管片沉降区的波谷位于伸缩缝处时,道床的两侧小范围会出现开裂,道床上表面会出现大范围的开裂;(3)该研究成果对地铁盾构隧道的养护维修具有一定的借鉴价值。     

双线隧道施工引起的地表沉降变形及其控制措施研究

近年来,随着施工技术的进步,地铁建设项目逐年递增,但地铁建设过程中产生的问题也逐渐被人们所重视,如施工范围内地表沉降、施工周边建筑物倾斜坍塌及地面塌陷等,严重威胁在建区域内民众生命财产安全。因此,针对地铁隧道施工环节地表沉降进行研究具有重要意义。文章依托西安地铁某线路隧道开挖工程,结合现场实测数据及MIDASGTSNX软件数值模拟,研究双线隧道开挖引起的沉降变化规律。现有数据模拟结果表明,采取当前处理措施,最大沉降量将超出预警值,可达43.3mm。基于此,提出合理的预加固沉降控制措施,以期为类似地铁建设提供参考。     

客运专线无砟轨道铁路线下结构沉降变形观测与评估技术

为满足高速列车安全、舒适性的需要,保证线路的高平顺性,无砟轨道的铺设与运营对路基、桥涵、隧道等线下结构的工后沉降要求非常严格,追求"零沉降"理念。以武广铁路客运专线为基础,系统地介绍了线下结构物沉降变形观测关键技术,数据管理与分析预测系统,提出了工后沉降的预测方法及评估条件与标准,合理确定无砟轨道开始铺设时间,以保证客运专线无砟轨道结构铺设的质量。并提出了一些体会和建议,为正在建设的无砟轨道客运专线提供借鉴。     

新建隧道下穿施工引起既有铁路轨道变形的理论计算模型

新建隧道下穿施工将引起上覆既有铁路轨道产生不平顺,导致列车振动加剧,进而降低旅客乘车舒适性。为此,提出新建隧道下穿施工引起铁路钢轨变形的理论计算模型。首先,采用高斯分布公式预测新建隧道施工引起铁路路基顶面沉降;然后,将轨道视为无拉力弹性地基上的梁,推导路基沉降引起轨道挠曲变形计算式。通过与室内模型试验结果和现场监测数据比较,对提出的理论模型进行验证。探讨铁路线路与新建隧道间的水平夹角、钢轨抗弯刚度、路基顶面沉降槽宽度系数对钢轨挠曲变形的影响规律。该计算条件下,当路基沉降槽宽度系数小于2 m,新建隧道垂直下穿施工将导致上方有砟铁路轨枕产生局部空吊现象;增大钢轨抗弯刚度,可以减小钢轨挠曲变形幅值;增大铁路线路与隧道之间水平夹角,可以减小钢轨挠曲变形波长;增大路基沉降槽宽度系数,轨道挠曲变形幅值逐渐减小,并且波长逐渐增大。     

高速铁路桥墩沉降与无砟轨道底座板脱空区域的映射关系

铁路桥梁是高速铁路系统中的重要组成部分,其健康状况对车辆运营安全具有重大影响.桥墩沉降会引起无砟轨道底座板产生脱空区域,给列车安全运行埋下隐患.分析桥梁上纵连板式无砟轨道底座板随桥墩沉降产生脱空区域的机理,推导桥墩沉降量与底座板脱空区域映射关系的解析表达式,计算底座板随桥墩沉降的位移曲线,并与有限元模型结果进行对比,最...     

隧道盾构掘进引起的地表沉降研究

结合天津地下直径线工程实例,通过建立模型和模拟盾构开挖,采用数值模拟和现场监测相结合方法,对盾构掘进中建筑物附近的地表沉降进行研究,分析盾构掘进前、穿越及离开5个阶段地面的沉降规律。监测和计算结果表明,因初始应力状态改变造成土层变形、地层损失和降水引起的固结变形是造成地表沉降的主要因素;将计算得到的盾构掘进中周围土体位移场和隧道纵、横断面地面沉降曲线与监测纵断面沉降曲线进行比较,反映的沉降规律一致,说明数值模拟在计算地表沉降中可行。     

双洞隧道下穿施工引起既有隧道沉降的计算方法

新建地铁隧道近距离下穿既有线为特级风险工程,正确分析既有线变形是目前地下工程领域中的热点问题。基于前人研究成果,运用叠加原理,推导出新建地铁双洞隧道下穿施工引起既有隧道沉降的计算公式,并以北京地铁12号线一拟建双洞隧道下穿既有车站工程为例,通过有限元模拟验证了该公式在北京地区类似工程中预测沉降的可行性。通过改变新建双洞隧道中心线间距和新建隧道与既有结构之间纵向净距分析最大沉降,得出了下穿工程中双洞隧道最优间距的确定原则和沉降曲线的变化规律。     

板底脱空对无砟轨道结构模态的影响

基于CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构参数,研究了不同脱空状态对无砟轨道模态的影响,并对轨道板自振应力进行了分析。结果表明:分析脱空对轨道结构模态的影响时,脱空厚度方向不宜处理为完全损坏,而应取一定的脱空厚度;板端脱空组合对轨道结构模态的影响最大,板中脱空影响最小;板中脱空时脱空形状对轨道结构的模态几乎没有影响;无脱空时轨道板自振应力在扣件处最大,不同脱空状态下轨道板自振应力在脱空区域与自密实混凝土接触边缘较大。研究成果可供无砟轨道脱空识别和结构优化设计参考。     

地铁隧道结构变形分析与控制

由于地质条件的差异性,地铁盾构法施工过程中对土体产生一定的扰动,特别是在软土地带,掘进及工后均变形较大,对于隧道结构变形造成一定的影响。为更好将此工法应用到软土地区隧道施工,结合国内外类似工程的实践经验,全面分析盾构法施工隧道结构变形原因,提出变形控制措施。     

地铁隧道开挖与失水引起地表沉降的数值分析

结合深圳地铁大—科区间隧道开挖与失水工程实例,根据有效应力分析方法,建立弹塑性渗流 应力耦合分析理论模型。采用VOF(VolumeofFluid)方法来跟踪非稳定渗流场的动态自由水面。开发相应的数值模拟分析程序,对实际隧道工程的动态开挖过程和失水过程进行仿真模拟,对失水过程中的不稳定渗流场进行详细分析,得出动态变化的地表沉降曲线。结果表明,计算值与现场测量值能够较好地吻合。     

软土盾构隧道局部渗漏引起的沉降计算与分析

饱和软土地层中的地铁盾构隧道,渗漏水是主要病害之一,也是引起隧道长期沉降的主要原因。以南京地铁某区间隧道为例,首先利用有限元软件ADINA中的渗流场计算得到不同渗漏位置(拱顶、拱腰和拱底)渗流达到稳定时的静水位分布情况;再将渗漏前和渗流达到稳定时相应的静水位的变化量从渗流场中导出,将其代入结构场进行隧道沉降计算,得到软土盾构隧道渗漏引起的沉降量和沉降时程曲线,并探讨了不同渗漏点位、不同下卧土层及埋深条件下隧道局部渗漏对长期沉降的影响规律。     

盾构法隧道施工地表沉降变形模拟分析

采用FLAC3D程序对深圳某地铁线隧道盾构施工进行数值模拟,分析了不同施工阶段地表变形及其影响因素.分析结果表明,随着盾构掘进的推进,地表沉降范围不断扩大,最大沉降值也不断提高;盾构掘进引起的地表横向沉降分布与Peck统计地表沉降槽形状类似,即洞项上方沉降最大,而距离隧道中线越远沉降越小;土仓压力越大,沉降槽的深度越小;及时注浆能有效减小地表沉降.     

盾构法隧道始发段引起的地表沉降分析

对盾构法施工引起盾构始发地表沉降的因素、沉降机理进行讨论,并通过对苏州轨道交通1号线玉山公园站-苏州乐园站左线盾构始发时相关监测数据的统计,就控制地表沉降的关键环节进行定性的分析。     

隧道施工引起的地表变形数值模拟

研究目的:评估石桥头浅埋隧道在采用不同施工方法和加固措施施工时对地表建筑物的影响。研究方法:对穿越城区浅埋的石桥头隧道在采用三台阶临时仰拱法和双侧导坑法爆破施工时的地表变形进行三维有限元数值模拟。研究结果:采用三台阶临时仰拱法时,隧道第一步开挖对地表的沉降影响较大,采用双侧壁导坑法时,第五和六步开挖沉降变化较大。地表倾斜、地表弯曲曲率与水平变形分析表明,双侧壁导坑法优于三台阶临时仰拱法。研究结论:针对石桥头隧道,建议采用较保守的双侧壁导坑法进行施工,并辅以必要的支护(小导管、长管棚等)和加固(防护桩、地表注浆等)措施,控制地表沉降和变形,确保地表建筑物的安全。     

短时强降水对地铁车站明挖施工引起的地表沉降与结构变形的影响

基于武汉地铁苗栗路车站基坑工程施工现场监测数据,分析短时强降水对地表沉降与地下连续墙横向变形的影响。结果表明:地表沉降与地下连续墙横向变形最大值均出现在狭长基坑长边中部,分别为16.96 mm与4.40 mm,而基坑短边方向受短时强降水影响较小;底板浇筑时间对地表沉降与地下连续墙横向变形影响较为显著;地下连续墙外侧搅拌桩能有效提高其抵抗横向变形的能力;对于预估的沉降较大或对沉降敏感的施工区段,底板应尽量在雨季到来前施工。此外,应加强对无辅助加固措施区段、狭长基坑长边中部的监测,从而降低施工过程中短时强降水带来的风险。     

地铁隧道沉降范围轨道系统结构检算与整治措施研究

某轨道交通地下区间隧道整体道床因隧道下沉而发生沉降甚至与盾构管片剥离,需对轨道系统进行检算并提出整治措施。有限元分析模型的模拟计算表明:钢轨不存在拉断风险;扣件弹条已接近屈服强度,将出现塑性变形;整体道床混凝土存在失效风险。根据以上计算分析结果,提出凿除原有道床、重新浇筑的整治措施,并通过限速、及时更换受损轨道部件、扣件调高等措施进行辅助调整,保证地铁的安全运营。     

地铁隧道沉降变形信息发布及预警系统设计与实现

研究营运隧道沉降监测系统变形信息网络发布设计方案.分析系统整体方案的需求、使用要求,构建系统整体框架.根据信息发布要求和变形监测硬件通讯要求建立数据库系统.利用SQL Server平台构建数据库系统,用于接收底层硬件的传输数据,存储数据处理的结果,并为信息发布提供数据支持.整个发布系统最终实现隧道变形系统的信息实时发布...