上穿双线隧道开挖对既有隧道变形规律研究

在上穿隧道修建过程中因不同的施工顺序既有隧道围岩将受到三次、四次扰动。为研究新建上穿隧道施工造成的既有隧道围岩变形规律,以重庆市9号线某区间隧道为研究背景,对上穿隧道开挖过程进行模拟计算和分析,运用数值模拟手段对比研究了3组不同开挖顺序工况下既有隧道的围岩变形。结果表明:上穿双线隧道施工会造成既有隧道拱顶产生隆起变形,既有隧道最终变形整体呈“M”形。相较于两洞同时开挖,先贯通单洞的工况下既有隧道拱顶围岩会因另一洞的开挖而再次产生变形。     

高速公路隧道上跨铁路隧道三维数值模拟分析

以福建省内某新建高速公路隧道上跨既有铁路隧道为例,采用有限元软件MIDAS/GTS对新建公路隧道与既有铁路隧道交叉部位建立三维数值分析模型.考察洞周竖向变形、洞周围岩拉应力以及洞周塑性主应变随施工进程的变化规律,在此基础上提出施工建议,所得结论对确定拟建隧道路线可行性方案及其施工方案具有重要的指导意义.     

洞桩法地铁车站顺行密贴下穿既有隧道方案优化研究

北京地铁15号线奥林匹克公园站下穿大屯路隧道为国内首例大断面隧道长距离顺行密贴下穿既有隧道的典型工程。该工程原设计施工方案采用四上四下八导洞PBA工法,由于存在群洞效应,且车站主体结构赋存于富水的软弱粉质粘土中,使得其施工风险极大。鉴于此,文章对该地铁车站的施工方案进行了优化,取消了原方案下侧的4个导洞,改为施作长钻孔灌注桩,并针对改进的四导洞洞桩法的工程特点,最终形成了暗挖导洞大直径桩施工工艺。在车站施工期间对既有大屯路隧道结构进行跟踪监测,监测结果表明,车站主体结构的施工方案合理,新施工工艺能够确保既有隧道结构和地铁车站施工的安全。     

特大跨度公路隧道支护结构稳定性分析

文章依托一单洞四车道公路隧道工程,采用有限元软件ANSYS,对特大跨度公路隧道施工中各个施工步骤的力学行为进行了数值模拟分析,评判围岩与支护结构在各个阶段的安全性与稳定性,并提出了设计与施工过程中应注意的问题。     

泥质粉砂岩地层中后行盾构隧道近接施工对大断面矿山法隧道的影响研究

两条以上隧道近距离施工时,将导致既有隧道与新建隧道结构的受力变化,带来工法、工序与施工对策优化等问题。文章以长沙轨道交通3号线盾构隧道近接大断面矿山法隧道施工为工程依托,针对泥质粉砂岩地层,采用数值模拟和模型试验的手段,研究盾构隧道近接矿山法隧道施工的影响规律,并基于地表沉降准则提出影响分区。研究表明:盾构法隧道施工中,盾构开挖距离研究断面1倍洞径至研究断面完成管片拼装这一过程,是引起对应地表沉降增加及既有矿山法结构附加位移增长的主要阶段;对矿山法隧道结构的影响以竖向附加变形为主,具体表现为矿山法隧道整体上浮,越靠近盾构隧道的结构受影响越大;内力影响表现为矿山法隧道结构内力不均匀变化,靠近盾构隧道一侧结构受压加强,远离盾构隧道一侧结构易发生受拉破坏。     

立体多洞群隧道的设计及力学分析

南京红山南路下穿红山动物园段为浅埋立体多洞群隧道,隧道全长150m,包括双向四车道的机动车隧道、管廊隧道和非机动车隧道,形成了连拱隧道、小净距隧道和上下重叠隧道的立体多洞群关系.隧道所处地层的岩性强度差异较大,局部见溶洞,地质条件较为复杂文章主要介绍了立体洞群隧道的衬砌结构设计、施工方法,以及相关的数值模拟分析.     

既有隧道上方修建轻轨车站的设计与施工对策

某轻轨车站拟修建于正在营运中的既有隧道上方,该隧道为双洞双向四车道的城市道路隧道,修建轻轨车站时需掘除隧道上方的部分岩层.文中通过力学计算分析,确定了方案的可行性,并对轻轨车站实施过程中有关既有隧道的保护以及轻轨车站的设计和施工提出了切实可行的措施.     

新建高速公路上跨运营高铁隧道结构安全分析

在新建高速公路上跨运营高速铁路隧道的施工中,线路的交叉必然会引起既有隧道结构的受力改变,从而影响铁路隧道的运营安全。基于此,文章结合工程实例,针对上跨交叉段,采用MIDAS GTS/NX有限元分析软件进行数值模拟分析,研究高速公路荷载施加前后高速铁路隧道结构受力和安全系数的变化情况。结果表明,高速公路荷载施加后,既有隧道应力增加和结构安全系数降低的幅度较小,对隧道结构的安全性能影响很小,隧道处于安全状态。     

基于工期目标的单跨四车道市政隧道施工优化研究

贵阳南垭路三号隧道为两座分离式的单跨四车道市政隧道,最大开挖跨度21.878 m,最大开挖面积为245.7 m^2,处于喀斯特地貌区,地下岩溶和岩石节理裂隙发育,围岩破碎且施工工期紧。基于以上施工背景,文章开展基于工期目标的软弱破碎围岩单跨四车道市政隧道施工优化研究。首先利用强度折减法对裸洞围岩稳定性进行定量评价,发现Ⅳ级围岩裸洞具有自稳条件,Ⅴ级围岩裸洞则不满足安全系数要求;在此基础上结合不同工法的施工模拟和工期推演,对施工方案进行优化,最终确定了南垭路三号隧道在Ⅳ级围岩地段采用三台阶五步法施工,Ⅴ级围岩地段采用双侧壁导坑法施工的方案;最后对洞身Ⅳ级、Ⅴ级围岩地段工法转换进行优化,将施工工期提前了9个月,创造了显著的经济和社会效益,研究成果可为今后类似工程的修建提供借鉴。     

近邻隧道爆破施工相互动力影响研究

当两隧道距离较近时,新建隧道爆破施工可能导致既有隧道围岩与衬砌结构的变形甚至损坏。文章以某典型大跨公路隧道近接一小型既有隧道工程为背景,采用LS-DYNA显式动力数值模拟方法,开展近距离隧道爆破施工的相互影响研究。结果表明:新建隧道内振速分量均出现在垂直隧道轮廓线方向,既有隧道迎爆侧振速水平分量最大;围岩类型对爆破振动速度的影响主要在新建隧道近既有隧道侧,对既有隧道内振速影响较小;药量和跨度对新建隧道爆源近区底板影响较大,净距对新建隧道近既有隧道侧影响较大;药量增大、净距减小、跨度减小均会在一定程度上引起既有隧道内振速的增大;相对位置不同,新建隧道最大振速均出现在近既有隧道侧,既有隧道均出现在迎爆侧,爆破掌子面从既有隧道上方穿越时引起的振动大于远离时;既有隧道对新建隧道内的振速具有一定的放大效应。     

相邻隧道扩挖施工影响分析

采用现场实测和数值计算方法,对乌鞘岭志留系地层板岩夹千枚岩地段左线隧道扩挖施工引起右线隧道的围岩状况和既有支护结构的受力变化进行分析。结果表明,两相邻隧道在不同施工阶段进行导洞开挖和扩挖前后存在一定程度的群洞效应作用,扩挖施工引起右线隧道向左线隧道产生了较小的侧移;在左线隧道扩挖后,右线隧道既有衬砌的接触压力、结构轴力和弯矩均有明显增大,但衬砌结构的安全系数均满足规范要求,处于安全状态。     

既有隧道扩建为双连拱隧道中隔墙受力特征研究

中隔墙作为双连拱隧道的核心结构组成,其受力状况不仅关系着施工期间隧道结构的安全,还直接影响运营期隧道结构的长期安全稳定。文章以既有单洞隧道作中导洞扩建为双连拱隧道为例,利用模型试验和数值模拟相结合的方法对施工过程中隔墙的受力特征进行研究。采用先开挖右洞(先行洞),再开挖左洞(后行洞)的施工方案。模型试验结果表明:扩建施工完成后,中隔墙弧形顶部曲面左侧受拉,右侧受压;中隔墙肩部左右侧均受拉,右侧拉应力为左侧的2.86倍;中隔墙腰部左右侧均受压,右侧压应力为左侧的1.32倍,与数值模拟结果基本一致;中隔墙左侧墙趾压应力大于右侧,中隔墙受到向左洞一侧的偏压。中隔墙水平位移先向后行洞侧变形,后向先行洞侧变形,最终偏向后行洞侧。     

采用三台阶工法开挖的原位扩建隧道现场监测及分析

为研究三台阶法施工对原位扩建隧道结构及邻近既有隧道扰动的影响规律,文章依托福建厦蓉高速公路后祠隧道原位扩建工程,分别对隧道围岩及支护结构应力、松动圈及应力场和邻近既有隧道爆破振动进行了现场监测。结果表明,断面各部位围岩及支护结构应力随时间推移而缓慢增加,最终趋于平稳,且每级台阶开挖均会对其产生扰动,表现为应力的突增;扩建后隧道围岩松动圈拱顶位于6~9 m深处,左右边墙均位于0~6 m深处,拱顶沉降位移大于两帮收敛位移。左边墙围岩应力大于右边墙围岩应力,洞周3 m深处围岩应力小于6 m深处围岩应力,开挖造成的围岩塑性区为3 m左右;施工中实际爆破振速大多小于设防标准,爆破对既有隧道的支护结构体系未造成重大破坏,最大爆破振速出现在监测断面前10 m左右的位置,与掌子面相比振速增长2.9%~4.5%,且围岩质量越好,峰值振速越大,最大峰值振速断面前方振速衰减速度远远小于后方振速衰减速度。     

近接施工上覆既有车站变形动态反分析及预测

北京地铁新建4号线宣武门站分离式双洞隧道近距离垂直下穿既有2号线车站,是4号线全线建设的控制性工程。为保证施工顺利进行,需对施工引起的既有车站变形做出合理预测。为此,引入位移反分析方法,依据施工计划建立模拟动态施工过程的有限元模型,根据试验段确定"反分析前两个施工步既有车站的实测位移,确定计算参数,进而预测下一施工步既有车站变形"的动态位移反分析预测方案,对剩余施工步序中既有车站的变形进行预测及分析。采用该方法预测既有车站最大变形的误差为0~2.16 mm,预测最大差异沉降的误差为0.12~2.59 mm,比正分析方法预测准确;同时,该方法的预测准确性受新建隧道施工方法的影响,在前后两个施工步施工方案相似的情况下,预测准确度高,反之则会相应地降低。     

连拱公路隧道施工方法模型试验研究

文章通过相似模型试验,对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下采用三导洞法、中导洞半断面法和中导洞全断面法修建4车道双连拱公路隧道进行了研究.通过对试验结果的研究分析,提出了在不同级别围岩条件下4车道双连拱公路隧道安全、经济、合理的施工方法,可为连拱隧道的设计和施工提供参考.     

新建隧道近距离上穿既有隧道的力学分析及工程处理措施

与既有隧道相交且净距较近时,新建隧道施工破坏既有隧道结构,影响其运营安全的情况时有发生;同时也增加了新建隧道的施工难度和工程风险。文章依据深圳市丹平快速路猫公坝隧道近距离上穿越布吉供水隧洞、东部引水隧洞,三条隧道叠置的工程设计实例,运用有限差分数值计算软件FLAC~(3D)如进行三维模型数值分析,研究了新建隧道施工时既有隧道的变形及内力变化规律,提出了使既有隧道安全性得到保证的数量化指标,论述了猫公坝隧道修建过程中对既有隧道的影响和工程安全性;将数值分析结果与工程实例相结合,提出在地质条件容许的情况下,尽量避免爆破施工,如必须采用爆破施工,应严格控制既有隧道处的振动速度,采用分段微差爆破等一系列措施最大限度地降低爆破震动对既有隧道的影响;阐述了新建隧道与既有隧道之间中夹岩体的加固措施,拟定出了施工过程中既有隧道的监控量测方案,并提出了既有隧道安全一旦受到影响时的补救措施。     

浅埋偏压双侧近接隧道影响分区及对策研究

新建隧道施工会引起围岩应力重分布,从而对邻近既有隧道产生较大的影响。文章依托浦梅铁路新建武调1号隧道和武调隧道双侧近接向莆铁路既有武调隧道工程,采用理论研究的方法建立了适用于双侧近接既有隧道影响度的表达式,得到了基于结构位移准则和结构可靠度准则的两种近接影响分区。通过数值模拟、回归计算的方法完成了两种双侧近接影响分区,结果表明:相比基于结构可靠度准则的近接影响分区,基于结构位移准则的近接影响分区方法中强影响区范围较小,弱影响区范围较大。对处于不同影响分区的既有隧道、新建隧道、中间土体提出了对应的适用于依托工程的施工对策。在不同影响分区范围内,对既有隧道结构位移、衬砌应力进行监测。监测结果显示:当采取既定的施工对策后,既有隧道结构位移、衬砌应力均得到了很好的控制,既有隧道受左侧新建偏压隧道的影响大于右侧新建隧道。     

下穿既有公路的土江冲隧道双层管棚设计及监测分析

位于常—吉高速公路上的土江冲隧道是一座下穿既有公路的四车道连拱隧道,施工中为了控制地面沉降,在洞口段采用双层管棚作为辅助施工方法,保证了隧道施工安全和319国道的畅通;在隧道开挖过程中,掌子面附近的管棚变形最大,隧道开挖纵向影响范围为1.5~2.0倍开挖高度。文章介绍了管棚设计、施工情况和监测结果。     

新建地铁隧道“零距离”下穿既有车站施工技术分析

新建地铁隧道"零距离"下穿既有运营地铁车站结构的施工将引起既有车站结构的变形,影响既有地铁正常运营。文章以北京地铁7号线下穿既有10号线双井站为工程背景,针对地铁区间隧道"零距离"穿越既有车站全断面开挖、台阶法开挖及CRD法开挖引起的既有车站主体结构、既有10号线轨道及区间隧道支护结构等的变形和受力状态进行了数值模拟,对比分析了不同开挖方案引起的既有车站结构及轨道的变形特性;以既有线轨道的变形量为控制标准,结合施工引起既有车站结构的受力变化,确定了区间隧道"零距离"下穿既有车站的施工开挖方案;同时对采用CRD法施工时的不同加固措施对既有车站及轨道变形的控制效果进行了数值模拟分析,确定了施工中地层加固范围及加固长度等注浆加固参数。现场监测分析结果表明,基于数值模拟分析优化并实施的区间隧道交叉中隔壁法(CRD)开挖方案以及在左右线隧道间的夹土层、隧道掌子面地层及隧道左右外轮廓3 m内地层进行加固的施工技术方案保证了既有线轨道变形速率不大于0.04 mm/d和既有车站主体结构累计变形量小于10 mm的要求。     

新隧道爆破开挖对邻近隧道的影响分析

通过建立静力模型模拟既有隧道衬砌的现有受力状态并分析新隧道开挖时引起既有隧道的衬砌应力重分布;然后建立动力模型分析新隧道爆破时应力波在既有隧道二次衬砌中引起的应力状态;将静力模型和动力模型中隧道衬砌的应力进行矢量叠加,评判新隧道爆破开挖对既有隧道的影响。结果表明新建隧道爆破开挖对既有隧道的应力分布有较大影响,使得既有隧道二次衬砌近新隧道侧边墙处拉应力达到1.57MPa,超出混凝土抗拉强度,建议对新隧道施工采取必要的控制措施,从而保证既有隧道的安全。