盾构隧道施工对邻近桩基的影响研究

以杭州地铁隧道二号线某区间盾构下穿桩基建筑为研究对象,通过数值模拟方法分析了盾构隧道布置位置对邻近桩基变形的影响,并与土层变形传统预测公式进行比较。研究结果表明:当隧道位于桩基正下方时,隧道开挖造成上部桩基及周边土体较大沉降;随着隧道和桩基水平距离增加,隧道开挖对桩基和周边土体影响逐渐减小;当水平距离与桩径的比值（L/D）大于6时,隧道开挖对桩基及周边土体影响较小,数值模拟结果和传统公式预测值接近。     

双线隧道施工过程中地层变形控制数值分析

结合现场地形及工程地质和水文条件，选择合理的施工工法，基于理论公式和岩土有限元软件，针对双线平行隧道穿越河道开挖支护施工的全过程及施工参数的调整进行分析，研究隧道周围土体的变形沉降规律。结果表明：双线隧道开挖具有协同效应，随着两条隧道相对水平距离C的变化，地表沉降趋势由V型变为W型，进而变为两个单独的V型；越接近隧道开挖的土体，扰动越明显，伴随右线隧道的开挖和支护，两隧道中间地层变形逐渐得到控制，最大地表沉降向右偏移，符合Peck正态分布规律；分析不同施工参数下的变形规律，使地层沉降得到有效控制。     

软土地区浅埋顶管电力隧道对临近高铁桥梁的影响分析

依托珠三角地区某电力隧道密集穿越高铁桩基项目,采用大型三维有限元软件,建立电力隧道与邻近高铁桥梁桩基础的三维有限元模型,通过施工过程模拟分析软土地区浅埋电力隧道的顶管施工对周围土体及高铁桥梁桩基础的影响。获得了隧道开挖过程产生的地面沉降、高铁基桩的沉降、高铁基桩的应力分布。分析表明:中小直径电力隧道在软土地层中采用浅埋、顶管方式施工对高铁桩基的影响较小,并建议在工程中对顶管线路两侧的土体采用旋喷桩加固,能有效减小高铁桩基附近的土体变形。     

正常固结土层盾构隧道开挖对既有桥梁桩基的影响

研究了正常固结土中盾构施工对桩基的影响。将土体损失率与有限元模型相结合,建立了12个模型,分析了不同土体参数、损失率、不同埋深以及不同隧道开挖边界距离下土体的水平位移变形规律,并通过不同位置深度位移与隧道径向压缩量的关系,建立了盾构施工引发土体位移的预测模型。该模型弥补了常用的Winkler弹性地基梁模型未考虑地基土体抗剪作用以及空间效应的缺陷。此外,结合预测模型建立了简化地基梁模型,通过与理论分析数据以及实际工程数据对比,验证了模型的有效性,可为盾构临近桥梁桩基施工分析计算提供简便算法,为桩基保护措施的采取提供依据。     

盾构隧道施工地表沉降数值分析研究

隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制，是隧道工程领域重要的研究课题之一。以盾构隧道开挖引起地表沉降变形为研究对象，采用有限元数值分析软件模拟盾构隧道施工过程，分析盾构隧道引起的土体应力场、位移场变化，对比分析不同的地层损失、不同的土体本构模型、土体排水和不排水条件下隧道施工引起的地袁沉降变形规律，并进行了不同影响因素的敏感性分析。结果表明，地表沉降槽近似正态分布曲线，地表沉降的主要影响因素依次为隧道埋深、内摩擦角、压缩模量、粘聚力和泊松比；提出了盾构隧道施工引起的地表沉降计算模型，并采取有针对性的措施来减少地表沉降，减小对周围环境的不良影响。     

暗挖电力隧道对邻近既有桥梁桩基的影响分析

对成都市某暗挖电力隧道穿越邻近桥梁桩基问题建立二维有限元模型,分析了隧道开挖在不同的隧道埋深、隧道与桩基中心距下对邻近桥梁桩基的影响规律。分析结果表明:在桩隧中心距小于一定范围时,开挖对桩基的影响很大;桩身最大水平变形和最大弯矩的位置随着隧道埋深变化而变化,且当隧道埋深位于桩中上部时,桩身最大水平变形和最大弯矩相对较大。     

桥梁桩基础施工对既有明挖隧道变形影响研究

以某桥梁跨越隧道工程为研究背景,运用有限元软件模拟桥桩基础施工过程,并针对桩基础不同开挖深度对地铁隧道的影响展开对比分析,研究表明:在桥梁桩基础施工过程中,东西双向隧道拱底、隧道左、右拱腰以及桩基础周边土体变形规律均呈对称分布;靠近隧道附近施工对隧道拱底和拱腰的变形影响最大;桩基础开挖深度未超过隧道时,地表沉降与桩周土体水平位移均随着开挖深度的增大而变大,当开挖深度超过隧道位置后,地表沉降与桩周土体位移将不再受开挖深度的影响,其结论可为类似桥梁跨越隧道工程研究提供参考与借鉴。     

隧道施工对邻近高架桥桩基影响的数值分析

针对高架桥桩基础受邻近地铁隧道建设影响的问题,建立了隧道及桩基的三维数值模型,分别研究了当单侧隧道施工和双侧隧道施工不同工况下桩基的内力和变形.数值分析结果反映出隧道开挖对地表及桩基的变形与内力将带来一定的影响,而且双侧隧道开挖对桩基的影响要大于单侧开挖,但不会影响到桩基的安全稳定.本文的实例研究对于隧道等地下工程建设可以起到参考和借鉴的作用.     

邻近既有隧道基坑开挖过程中的支护结构变形研究

以郑州某交通枢纽工程为例,采用Midas GTS/NX软件对基坑开挖过程中地连墙墙体变形、土体侧向变形和隧道道床隆起变形进行研究,分析了基坑开挖深度不同时土体、地连墙、隧道的变形情况,并对其变形规律进行总结。基于施工进行的现场监测及与数值分析结果的对比分析,表明所得规律的合理性和可靠性,以及数值试验的准确性。     

富水地层重叠隧道施工结构及地层变形分析

为解决重叠隧道在富水地层中施工时,开挖应力释放引起地层变形和渗流引起工后变形对隧道结构及周边建筑造成的不利影响,以深圳地铁某区段重叠隧道矿山法施工为背景,采用现场监测的方法对重叠隧道富水地层施工中隧道结构及周边土体的变形规律进行分析。研究表明,下洞施工沉降和工后沉降均较大,下洞变形稳定后施工上洞有利于上洞结构的稳定性,并验证了重叠隧道采用“先下后上”的施工顺序有利于保证结构的整体稳定性。在地下水渗流作用下,重叠隧道中段出现了地表沉降大于拱顶沉降的现象,同时造成下线隧道工后沉降极大,渗流和开挖应力释放是地层变形的主要原因。研究结果对同类地层条件下的重叠隧道施工具有参考价值。     

复合地层中基坑开挖对下卧隧道变形影响研究

在城市建设中,基坑开挖会引起附近地层变形,造成附近地下隧道变形,从而对地铁隧道正常运行造成安全隐患。以南京地铁3号线明发广场站至南京南站区间地下空间开发为背景,采用数值方法对复合地层中基坑开挖对周边土体及隧道变形影响进行研究,重点分析基坑开挖宽度与隧道直径比(L/D)和复合地层模量比(E2/E1)变化对土体及隧道变形的影响。主要研究结果如下:1)当L/D3时,基坑底部回弹和隧道变形随基坑宽度增加而增大,当L/D≥3时,基坑底部回弹和隧道变形不受基坑宽度增加的影响;2)当E2/E18时,基坑回弹和隧道变形随模量比的增加而迅速降低,当E2/E1≥8时,基坑底部回弹量和隧道变形不受模量比的影响。     

路堑边坡桩锚支护施工过程数值分析

对长沙市某桩锚支护路堑边坡的施工过程进行数值模拟,分析研究边坡开挖对周围土体变形、支护结构变形及受力的影响。结果表明:桩顶的位移先向边坡土体变形,再向坡前临空面变形;边坡开挖后坡顶的小土坡在其坡面中点高度处产生的y向位移最大;边坡开挖对坡顶的6层建筑物无太大影响;边坡土体开挖后在开挖面的中部和边缘处会出现较大的地表隆起;开挖面以上桩后各点的土压力随着开挖高度的增加出现先增大后减小的现象;第1～3排预应力锚索自由段的轴力是随开挖高度增加先减小后增大,而第4～6排预应力锚索自由段的轴力仅有增长的趋势,最终锚索的最大轴力均小于初始预应力值。     

广州某地下电缆软土地层钢板桩拔除对既有隧道影响分析

钢板桩以其整体刚度大、打拔桩容易和施工速度快等优点被广泛应用于基坑工程中,但钢板桩在拔除后,土体极易留下孔隙,从而造成地面以及邻近建构筑物开裂。从钢板桩施工特点入手,采用数值模拟方法,对软土地层条件下钢板桩拔除后产生40,100,150,200 mm 4组孔隙宽度时对既有隧道位移和受力影响,以及地表变形等问题进行了分析。结果表明:孔隙宽度越大,既有隧道位移和受力也越大,在孔隙宽度为150 mm时,拉应力增量为4.65 MPa,大于拉应力增量容许值的4.5倍;既有隧道邻近钢板桩侧的位移和受力较远离钢板桩侧要大得多;钢板桩拔除后产生的孔隙对其周边10 m范围内的土体影响显著。由此提出优化拔桩顺序、减小拔桩带泥量、周边土体加固以及加密监测等工程措施,对类似地质条件下钢板桩拔除时邻近建构筑物的保护具有一定的借鉴意义。     

地铁盾构隧道邻域埋入式隔离桩力学性能研究

为研究地铁盾构隧道邻域埋入式隔离桩力学性能,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域基坑工程为例,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究埋入式隔离桩的支护体系地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并分析埋入式隔离桩、常规隔离桩和无隔离桩支护体系对既有隧道变形和围土压力的影响。研究结果表明： 侧方基坑开挖卸荷-加载过程中,水平位移远大于竖向位移,隧道整体在水平和竖向存在不均匀位移,判断盾构隧道有朝向基坑方向扭转的趋势;加入隔离桩的支护体系相比无埋入式隔离桩的支护体系能使盾构隧道水平位移有效减小,竖向位移发生轻微上浮,盾构隧道朝基坑方向的扭转趋势能得到有效控制;埋入式隔离桩和常规隔离桩的隔离效果基本相同,针对地铁隧道这样的地下结构,全长常规隔离桩桩身接近地表的部分对控制隧道变形没有太大帮助,在实际工程中可以采用埋入式隔离桩,减少桩身长度,降低施工成本;侧方基坑开挖卸荷-加载过程中,盾构隧道初始土压力呈“葫芦形”分布;基坑开挖卸荷和基坑加载完成过程中,隧道土压力轴向对称位置发生偏转,判断盾构隧道有朝向基坑方向扭转的趋势;埋入式隔离桩能起到与常规隔离桩相同的隔离效果,并能有效降低隧道周围土压力。     

基于PLAXIS深基坑支护设计仿真数值分析

采用PLAXIS大型有限元计算程序,对成都某高楼深基坑分步开挖过程中支护结构的变形、受力及周边地表的沉降进行了有限元分析,得出了分步开挖各个阶段围护桩的变形、预应力锚索的锚固力及周边地表沉降的变化规律。结果表明:有限元计算结果与监测数据较为吻合;有限元分析能较好地预测基坑开挖过程中支护结构的变形规律和周边地表沉降的分布规律。     

尺寸效应对节理化岩体硐室开挖稳定性的影响分析

为了研究不同开挖尺寸和围岩节理组倾角对隧道开挖变形稳定的影响,应用UDEC程序,通过一些假设,设定计算域内包含有水平垂直节理组(0°-90°)和倾斜节理组(45°-135°)2种计算情况,对硐室不同开挖尺寸下围岩的变形稳定情况进行数值模拟。结果表明:1)水平垂直节理组岩体中围岩变形随硐室开挖尺寸增大先缓慢增加,后呈指数形式急剧增加且失稳,围岩失稳表现为贯穿地表的拱部上方岩体整体塌落;2)倾斜节理组岩体中围岩变形随硐室开挖尺寸增大先缓慢增加,后急剧增大且失稳,围岩失稳表现为拱部围岩局部塌落;3)倾斜节理组岩体中硐室开挖后变形比相应水平垂直节理组的要大。     

下穿房柱式采空区隧道变形规律与控制研究

为了探究房柱式采空区开采过程和隧道下穿采空区施工过程的相互影响,以巴准铁路敖包沟隧道为依托,采用数值方法对施工过程中围岩变形与受力随施工步变化进行模拟分析。研究表明:隧道下穿房柱式采空区时,采空区开挖造成采煤柱压缩,采空区侧壁和煤柱发生较大水平位移,影响延伸至地表2倍采煤长度范围内;隧道下穿施工引起采空区底板与顶板竖向位移进一步增大,造成3倍开采深度范围内地表沉降;采空区、煤柱和地表变形随隧道开挖步变化规律相关性较高,且隧道拱顶受采空区底板变形的影响是引起失稳的主要原因。研究结果保障了敖包沟隧道下穿采空区的施工安全。     

浅覆土矩形顶管施工对邻近基桩的影响规律研究

为研究因顶管施工的挤土效应对邻近高架桥基桩水平变形的影响，以无锡地铁青石路段1号地铁出入口为例，采用MIDAS GTS软件模拟浅覆土条件下矩形顶管顶进施工，计算在不同的顶管顶进距离、基桩与隧道间净距，以及不同的顶管开挖面顶进压力、管节与土体间摩阻力条件下的基桩水平变形。结果表明： 1）矩形顶管顶进施工时会造成邻近基桩发生沿顶进方向和垂直顶进方向的水平变形，且以沿顶进方向的水平变形为主； 2）不同于其他矩形顶管工程，浅覆土条件下基桩受顶管施工的影响范围约为隧道外4D（D为矩形顶管长边尺寸），基桩的水平变形随着净距的减小而增大，且当净距小于2D时，其水平变形呈非线性快速增加； 3）相对于开挖面顶进压力，管节与土体之间的摩阻力对基桩的影响更大，其水平位移变化可分为线性增长和非线性增长2个阶段。     

高地应力软岩隧道台阶参数对变形的影响分析

以某铁路隧道台阶法施工为例,通过建立数值分析模型,分析高地应力软岩环境下铁路单线隧道台阶法开挖时台阶高度和长度变化对变形的影响,并结合现场变形监测数据进行了验证。分析结果表明:台阶参数对控制隧道变形有重要作用;台阶高度均应控制在3~4 m,且在满足施工机械作业空间要求的情况下,应尽量减小上台阶开挖高度;开挖台阶长度为4~6 m较为合适。     

水利工程中双排钢板桩支护结构性状研究

某水闸基坑工程中采用带拉杆的双排钢板桩结构解决单排钢板桩支护位移过大问题。运用有限元软件模拟排间距及被动区土体加固长度对支护结构及周边管道位移的影响,结果表明,双排钢板桩支护结构前、后排桩及桩间管道水平位移均随排间距的增大而减小,桩间管道竖向位移随排间距的增大先增大、后减小,竖向位移最大时对应的排间距与桩间土体破坏面宽度有关。支护结构及管道位移均随土体加固长度的增大而减小。通过设置合适的排间距及土体加固长度,基坑开挖变形满足规范要求并可限制桩间管道位移,供类似工程设计参考。