基坑开挖对既有地铁隧道变形的影响研究

为研究基坑开挖对下穿既有地铁隧道变形的影响,考虑土体的小应变刚度,建立了有限元模型,模拟了基坑开挖过程,研究竖向开挖卸荷对下覆隧道变形的影响规律,分析不同开挖深度时下覆隧道的变形特性和变形影响区域,对比了不同基坑土体加固措施对隧道变形的控制效果.研究结果表明:竖向卸载主要引起隧道的竖向变形,坑底隆起,隧道竖向变形和影响...     

注浆对开挖卸荷下既有地铁隧道竖向变形的影响

以北京金融街地下交通工程为背景,采用FLAC3D数值分析软件,选择不同的注浆范围,对注浆上方开挖卸荷引起的既有地铁隧道竖向变形的影响进行了分析,结果表明,注浆能有效控制既有地铁隧道竖向变形.结合既有地铁隧道竖向变形控制标准,得到了合理的注浆范围,经与实测结果对比,数值计算结果与现场监测数据相吻合,保证了既有地铁线路行车安全,并且为实际工程节省了造价.     

河道开挖对邻近既有隧道变形影响分析

河道开挖工程施工会导致邻近的既有地铁隧道变形,在一定程度上还会对轨道交通线路的结构和运营安全产生影响。因此,如何控制土体开挖卸载过程中地铁隧道的上浮和变形是各方关注的重点。围绕河道开挖对下方既有区间隧道变形的影响展开研究,采用MIDAS有限元数值分析方法进行数值模拟,动态分析了不同开挖过程对下方隧道结构变形的影响及产生原因,有助于动态监控后期施工。结果表明:实时监测结果与计算数值二者变形特征基本一致,变化规律基本相同,河道开挖引起的隧道水平变形最大值为+1.92mm,竖向变形最大值为+4.03mm,均小于安全控制指标值,有效保证了区间隧道运营和结构安全。     

既有桩基影响下隧道开挖地层变形规律研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,隧道开挖导致的地层变形规律,本文通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在既有桩基影响下,隧道施工过程中的地层规律。研究结果表明:隧道开挖引起的周围土体变形区域主要位于隧道上方及上方左右两侧,变形主要以竖向沉降为主,水平变形为辅,砂土地层呈现出整体较均匀变形模式,竖直与水平方向变形均大致对应隧道轴线对称;砂土地层中,隧道掌子面在桩基-隧道中心轴线前时,隧道周围地层变形较小,即隧道开挖的影响还未到达(刚到达)该区域;掌子面位置经过桩基-隧道中心轴线切面后,该切面上地层发生持续变形,直至掌子面位置距离该面约2倍直径后重新达到稳定平衡状态,变形基本完成。     

基坑开挖对盾构隧道影响的三维数值分析

当开挖基坑位于隧道附近，由于基坑开挖导致影响范围内的土体应力释放，打破了土体原有的应力平衡，致使基坑底部隆起，进而使基坑开挖范围内的土体发生位移，从而带动周围隧道产生移动。以武汉地铁7号线北延工程天阳路站至腾龙大道站区间风井基坑为例，采用三维有限元数值模拟的方法，模拟了基坑开挖引起的盾构隧道变形和内力的变化，分析得出了采取分段分区施工方案能够明显改善基坑开挖引起的盾构管片的水平、竖向位移以及内力变化，结合现场实际穿越过程中的监测数据，与数值模拟结果基本一致，说明施工方案合理可行。     

基坑开挖对下卧隧道变形及参数影响分析

基坑开挖会对下卧隧道产生影响,研究其影响规律可为保护下卧隧道提供参考。采用数值手段对某地区隧道上方基坑开挖进行了研究,重点研究了基坑开挖对隧道影响,并对相关参数变化影响进行了分析,主要结论如下:基坑开挖之后,隧道会发生整体的隆起,其中基坑正中心隧道顶部的隆起最大;将数值模拟得到的数据和实测数据进行对比,验证了模型的合理性及可靠性;基坑开挖诱发土体出现卸荷效应,从而引起隧道向上隆起,且随着基坑开挖深度的增大,隧道竖向位移增大;随着隧道中心与基坑底部距离的增大,基坑开挖卸荷效应对隧道产生的影响将逐渐减小,从而使得隧道竖向位移逐渐减小。     

隧道开挖引起的围岩变形特征数值分析

以乐雅高速公路光华山隧道三台阶法开挖工程为例,利用有限元软件ABAQUS研究隧道开挖对围岩变形和关键点位移的变化规律,并将现场实测结果与数值结果进行对比分析。结果表明,隧道开挖过程中围岩水平位移小于竖向位移,且变化较小;与拱顶沉降相比,隧道开挖过程使拱腰水平收敛所需稳定时间更长;隧道开挖会导致拱顶发生沉降且仰拱出现隆起;左右侧拱脚和拱腰均向隧道中心移动,且与拱脚相比,隧道开挖对拱腰的水平位移影响更大。实测结果证明数值模拟规律的正确性,可为隧道支护设计及开挖方法选定提供依据。     

高速列车振动荷载对近接隧道施工影响

为降低高速列车振动荷载通过土体作用于在建隧道存在的安全风险,以济南轨道交通R2号线开源路站—烈士陵园站区间工程为研究对象,运用Flac3D软件模拟分析在不同近接距离下,盾构机推进过程中列车振动荷载对隧道施工的影响。研究表明:高速列车振动荷载加剧隧道管片变形,随着近接开挖距离增加振动荷载影响程度趋于缓和;振动荷载加剧土体塑性变形,地面与隧道管片之间部分土体承受张拉剪切协同破坏。     

基坑施工对临近隧道的影响分析

以邻近区间隧道的某基坑工程为例,利用MADIS有限元软件分别对基坑降水、基坑开挖等工况对相邻地铁结构的影响进行深入分析。研究显示：(1)基坑降水工况下,隧道水平位移明显小于竖向位移。(2)在基坑下部开挖与基坑上部开挖深度基本相同的情况下,下部开挖引起的相邻隧道变形明显大于上部开挖。(3)从隧道变形量值上来看,开挖至基底引起隧道水平位移明显大于竖向位移。(4)受力分析表明隧道配筋满足要求。数值模拟结果与实际监测结果基本吻合,可为类似邻近地铁结构的工程建设提供一定借鉴。     

某山岭隧道叠交上穿施工及运营对既有地铁区间隧道影响分析

以某山岭隧道叠交上穿既有地铁区间隧道施工为例,采用MIDAS/GTS有限元软件,模拟计算并分析了该工程施工期及运营期对既有地铁区间隧道位移特征的影响,并对该既有地铁区间隧道的安全性进行了研究.研究结果表明:施工及运营期间,既有隧道所受上方隧道开挖的位移影响以竖向位移为主并满足相关要求;相比于施工阶段,运营期各方向变形皆有减小;从新建隧道施工开挖到远离与既有隧道的叠交影响区域,施工均对既有隧道的竖向位移产生明显影响,此阶段需要加强监测,并及时反馈指导施工.     

上方开挖卸荷作用下地铁隧道的实测数据分析

在已有隧道上方进行基坑开挖,下方隧道的变形是基坑施工控制的关键。采用实测分析的方法,详细介绍了在已建盾构隧道上方进行基坑开挖的工程中,下卧隧道的变形控制措施,即在基坑开挖前进行搅拌桩加固、设置抗拔桩并在隧道内设置"米"字型支撑,通过实测数据分析研究了上方基坑开挖过程中下卧隧道的变形规律。得到如下结论 :搅拌桩加固过程中,隧道发生轻微的下沉变形,而基坑开挖则会导致隧道整体抬升与横截面收敛变形;搅拌桩加固与抗拔桩能有效控制施工过程中的隧道隆起变形,而隧道内的"米"字型加固则能有效减小隧道的收敛变形,搅拌桩施工引起隧道发生"横鸭蛋"式收敛变形,而后续的基坑开挖则对隧道的收敛变形影响不大。     

基坑开挖对下卧盾构隧道变形影响的计算分析

针对矩形基坑开挖对下卧隧道变形影响这类课题,基于Mindlin经典解,考虑了坑底残余应力及围护桩效应的影响,推导了基坑开挖卸荷作用在隧道处附加应力的计算公式.对于埋深超过1.5倍隧道外径的盾构隧道,通过在Pasternak模型上部增加一层弹簧层来考虑上覆土层对隧道的约束作用,建立起地基梁的挠度微分方程.采用有限差分的方法把隧道离散为独立的节点单元,从而求解出隧道纵向的竖向位移和水平位移,最后与有限元数值模拟、工程实测得到的隧道变形数据对比分析.研究表明:在考虑深埋盾构隧道与土体的相互作用时,相对于Pasternak模型方法,笔者方法更能反映两者之间真实的力学行为,得到的解析解更接近于数值解,与实测值吻合度也较高,证明了方法的合理性和优越性;另外,笔者方法省去了大量的建模工作,在设计方案时能够用于初步评估基坑开挖引起下卧盾构隧道纵向变形的影响.     

深大基坑开挖对邻近地铁车站影响研究

在运营地铁车站周边进行基坑开挖,无疑会对车站结构的变形产生影响．为确保邻近地铁车站的正常运营,运用PLAXIS软件建立平面数值分析模型模拟实际基坑开挖过程,研究了世博轴深大基坑工程开挖对邻近耀华路地铁车站水平、竖直及总变形的影响,并分析了不同基坑连续墙位移下运营车站的变形情况．计算结果表明,在基坑开挖过程中,运营车站竖向隆起量先增加后减少,而水平变形不断增加．运营车站竖向、水平变形的最大值均与基坑连续墙侧向变形最大值呈线性关系．     

软土地层隧道开挖对邻近桩基影响数值分析

以某典型软土地层中隧道侧穿桩基为例, 采用数值模拟方法开展了隧道开挖对不同位置处桩基的影响程度分析研究。 结果表明： 隧道开挖引起地表的竖向和水平位移显著影响的区域分别分布在距离隧道中心 0 ~ 3D 和 1D ~3D (D 为隧道外径) 范围内, 其沉降曲线与经验公式的一致性验证了数值模型的可靠性; 同时, 桩顶沉降受开挖影响的区域与地层显著沉降区基本一致; 随着桩基与隧道中心线的距离增大, 桩基的安全区范围逐渐增大而警戒区范围逐渐缩小; 对比桩身沉降和水平位移, 可考虑采用桩顶位移作为桩基变形的控制指标, 当盾构掘进通过桩基且与其净距达到 10L (L 为管片宽度) 左右时, 隧道开挖对桩基变形的影响最明显, 可为现场盾构施工中的变形控制提供参考。     

盾构施工对3×3群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响

利用有限元分析方法对盾构开挖对3×3群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响进行研究.当桩与隧道中心距离相同时,由于桩间土中附加应力叠加(群桩效应)的影响,隧道开挖引起的群桩中基桩的桩顶沉降大于单桩桩顶沉降;隧道开挖会引起群桩的竖向荷载在各基桩中重新分配,一般来说,中间桩的桩顶竖向荷载增加,边桩的桩顶竖向荷载减小;隧道开挖引起的群桩中各基桩的桩顶沉降主要取决于三个因素:基桩与隧道中心的距离、群桩效应的影响及基桩桩顶荷载的重分配;群桩基桩的水平位移主要取决于该基桩与隧道中心的距离,同时,由于承台的连接作用群桩中其它桩会增加或减小该基桩侧移;隧道开挖过程中桩侧摩阻力主要受到下面因素的影响:桩间土中附加应力叠加(群桩效应)、前排桩对中间桩及后排桩的桩侧摩阻力的保护(屏蔽效应)、桩顶荷载的重分配及桩身变形.     

不规则基坑开挖导致紧邻地铁隧道附加应力的计算

对于城市运营地铁线上方新建建筑物的工程,基坑开挖导致隧道受到卸载附加应力,严重的将影响隧道的安全。基于Mindlin解,借助Mathematica数学软件,首先计算矩形基坑坑底竖直卸载和坑壁水平卸载引起紧邻地铁隧道的附加应力值,进而分析隧道走向、隧道-基坑夹角、基坑开挖深度对隧道附加应力场的影响规律;最后以运营重庆地铁一号线七星岗地铁车站上方开挖罗宾森广场基坑为工程背景,计算了不规则形状基坑开挖作用下地铁隧道轴线上附加应力分布。本研究成果是进一步研究不规则形状基坑开挖导致隧道结构内力和变形的基础。     

深大基坑隔离桩桩径对相邻既有地下结构的影响分析

设置隔离桩是基坑开挖时常用的保护相邻地下结构的措施,可减小基坑开挖的不利影响。掌握隔离桩桩径变化对相邻地下结构的影响规律,是合理设置隔离桩桩径和保证基坑顺利建设的重要前提。以紧靠沙特阿拉伯利雅得地铁3号线1F4地下车站、区间隧道北侧的民建深基坑工程为例,以400mm、600mm、800mm三种隔离桩桩径为研究对象,利用有限元分析软件madis GTS建立三维模型,分别研究围护桩施工、开挖至基底、回筑至顶板三阶段对相邻地下结构的影响。变形数值显示,基坑开挖对地下区间水平变形的影响最大,过小的隔离桩桩径可能会导致其超过变形允许值。在确定隔离桩尺寸时应优先考虑将地下区间水平变形控制在允许范围内,其次选择地下区间竖向变形明显下降转折点处的桩径作为最优桩径。本研究可为类似工程建设提供一定借鉴。     

降雨条件下明挖隧道回填土的堆载稳定性分析

对于覆土明挖隧道,回填土的堆载稳定性是评价隧道整体稳定性的关键指标之一。以徐州某临坡明挖隧道为研究对象,通过MIDAS GTS NX软件建立隧道回填土边坡计算模型,计算开挖隧道结构与坡脚所处不同距离时,施工隧道上覆盖填埋土体厚度、降雨环境等条件影响下的覆盖土体边坡位移量。计算表明,距离坡脚较远处开挖隧道,边坡水平位移量较大,且在坡脚和坡顶处的竖向位移较大;随着人工填土厚度的增加,边坡的水平位移和竖向位移皆变大;降雨后土体在水平和竖直方向的位移皆变大。工程中应重视雨季施工回填土堆载的稳定性监测,做好相应预防措施。     

盾构施工对地铁围岩变形的影响分析

基于某城市地铁2号线穿越工业厂房区引起地基变形的工程背景,简化为实体应变模型,采用数值模拟的方法对开挖前后隧道围岩变形进行对比,目的是研究盾构在开挖过程中对周围岩体的变形影响情况。结果表明,盾构开挖过程中隧道围岩变形比较大,隧道中心处竖向变形情况远大于水平变形,盾构与隧道的接触面处的应力高度集中且远远大于周围岩体的平均应力。     

基坑开挖对既有道路路基变形的影响分析

为了探究基坑开挖对邻近道路路基变形的影响,依托软土地区某典型基坑工程,采用大型通用有限元数值分析软件ABAQUS对此开挖工程进行建模,研究基坑开挖时的不同开挖深度和不同支护系统对路基变形的影响,并对比不同工况下路基表面的沉降量和水平位移值。分析结果表明:随着开挖深度的增加,路基顶面竖向变形量和路基边坡水平变形量都随之增加;同一开挖深度、同一支护系统下路面的水平位移受与基坑水平距离的影响相对较小。因此基坑开挖过程中应减少每次开挖的深度,避免对路基影响过大。研究成果可为类似基坑开挖工程设计提供计算依据,推进基坑开挖对道路影响的研究。