暗挖交叠隧道地表沉降实测分析

北京地铁6号线北海北—南锣鼓巷区间隧道工程为北京地区首例暗挖交错重叠隧道工程,区间隧道从上下平行逐级过渡为左右平行,隧道开挖方式为先开挖右线隧道(下行隧道),再开挖左线隧道(上行隧道)。文章通过对该工程18个地表沉降监测断面实测数据进行分析,得出暗挖交错重叠隧道施工引起的地表变形规律。研究结果表明:(1)随着双线隧道角度的增加、距离的减少,地层沉降重叠效应显著增加,后建的左线隧道开挖对地表沉降影响也逐渐增加;(2)左线隧道施工改变了地表沉降槽的形式,使双线隧道地表最大沉降值的位置偏离右线隧道,沉降槽宽度增加;(3)既有结构的存在阻挡了地层变形的传递,减小了地表的变形,双线隧道的减小程度比单线隧道大;(4)采用深孔注浆的方式可以有效控制地表沉降,减少施工对周边环境的影响。研究成果可为同类工程地表变形控制提供参考。     

大跨度暗挖地铁车站拱盖法施工力学响应分析

依托大连地铁5号线石葵路站大跨度浅埋暗挖车站工程,采用FLAC3D有限差分软件进行三维数值建模,详细分析拱盖法施工过程中地表沉降、衬砌和围岩应力的变化情况,针对各施工阶段力学响应的特点提出相应的施工措施,并对大断面导洞合理的开挖控制间距进行优化,最后与实际监测数据进行对比。结果表明:大断面主体导洞的开挖是引起地表沉降的主要因素,拱顶二次衬砌施工完成后地表沉降基本保持稳定;单侧导洞的开挖存在明显的偏压效应,应严格遵循"先边后中"的导洞施工顺序;边导洞初期支护和中隔壁的拆除对初期支护和围岩应力的影响显著,可以采取分段、交叉拆除和以锚代撑等措施保障结构的稳定;大断面主体导洞的开挖控制间距对地表沉降的影响十分明显,合理的间距应控制在20～35 m范围内;数值计算结果与现场监测数据吻合较好,可为类似的工程实践提供参考。     

超浅埋小间距隧道穿越既有公路变形规律模拟研究

针对下穿既有公路的某超浅埋小间距隧道工程,对入口段的穿越施工过程进行了仿真模拟研究。研究结果表明,浅埋区左、右线隧道整体有左移的趋势,右线最大水平偏移量是左线的6~8倍左右;地表沉降由右洞拱顶地表向左洞延伸形成一沉降槽,右隧道拱顶地表沉降量最大;对存在偏压的浅埋小间距隧道,衬砌结构采用不对称几何形状设计比较有效;从中隔墙到偏压山体与地表交界处形成了明显的剪切带,应为施工期加强支护和监控重点区域。文中所给出的穿越里程段的偏压小间距隧道的变形规律、应力分布及中隔墙和衬砌支护结构的变形特征,以及既有公路路面的沉降规律等,对该工程的安全顺利施工和类似工程的设计与施工均有一定的积极作用。     

双孔平行地铁隧道盾构施工地表沉降分布规律研究

盾构法施工中不可避免地会对周围地层产生扰动影响,故加强盾构施工变形控制显得尤为重要。文章以某城市地铁盾构隧道工程为研究背景,采用理论分析和数值模拟方法,研究了双孔平行隧道施工地表沉降分布规律及影响因素,提出了改进的双线隧道地表沉降预测方法,并与现场实测数据进行了对比分析。研究结果表明:隧道间距越大,形成"W"形沉降曲线特征越明显;隧道埋深越小,沉降曲线由"V"形向"W"形转变所需的隧道间距L越小;土质条件越好,地层扰动影响范围越小,"W"形沉降槽特征也越显著;采用C=L/2i来描述双线平行隧道地表沉降分布特征是可行的,随C值增大地表沉降曲线分布由"V"形—"锅底"形—"W"形发展,"W"形非对称性分布特征与隧道相对间距有关;由本文提出的双线盾构施工引起的地表沉降计算公式计算出的地表沉降预测值与实测沉降曲线吻合较好,可用于双线隧道施工地表沉降变形预测,对盾构隧道研究具有重要理论指导和实践意义。     

双连拱隧道施工工序的有限元分析及施工监测研究

本文以哈尔滨保健路隧道工程为背景,采用有限元软件,根据工程实际条件,建立二维模型对隧道开挖步序进行有限元模拟分析,比较了采用不同的施工工序对隧道结构的影响。同时,根据施工中反馈的监测数据,对其进行整合和态势分析,得到了软土地层浅埋暗挖双连拱隧道在施工开挖中的地表沉降、拱顶沉降等实际数据,进一步获取了围岩稳定性、支护效果的信息和经验。     

近距离平行盾构隧道施工数值模拟及影响因素分析

文章以西安北站至咸阳机场城际轨道项目为例,通过ANSYS有限元软件模拟分析了新建隧道近距离平行施工对已建隧道产生的影响,考虑了"先左孔、后右孔"和"先右孔、后左孔"两种施工工序,重点分析盾构施工中地层损失率、盾构顶推力和注浆情况的影响规律。结果表明,"先左孔、后右孔"对地层位移和已建隧道管片的应力、应变影响较小;地层损失率越小,地表沉降量越小,产生的地表最大沉降量越小,地表沉降坡度越缓;盾构顶推力越大,地表的沉降量越大,随着盾构掘进深度的增大,地表沉降量逐渐减小,直至趋于稳定;注浆材料的弹性模量越大,地表沉降量越小。     

地铁重叠隧道施工顺序研究

文章以深圳地铁三号线老-东区间盾构隧道工程为背景,采用有限元数值模拟研究方法,对地铁重叠隧道段在地表无任何建筑物和地表有房屋基础两种工程条件下,采用先上洞后下洞和先下洞后上洞两种施工顺序的盾构区间隧道施工全过程的力学行为进行了分析对比。通过分析,揭示出了相关的研究成果与实际施工顺序不同的关键所在,可为今后类似工程的设计与施工提供参考。     

上软下硬地层地铁隧道下穿既有城市道路的变形规律及控制措施研究

在上软下硬地层中进行隧道开挖时,常引起较大的地表沉降,危及既有建(构)筑物。文章依托深圳地铁7号线安托山停车场出入线下穿深圳北环大道工程,采用数值模拟和现场监控量测相结合的方法,利用三维有限差分软件FLAC~(3D)建立了下穿施工过程数值计算模型,分析"八"字形隧道下穿既有道路施工过程中,路面沉降特性及地层沉降规律,并通过现场多种监控量测手段加以对比验证。研究结果表明:地表沉降槽总体呈"人"字型,在隧道间距小于2.0D时,左右隧道拱顶沉降槽叠加效应明显。在隧道间距小于4.0D时,地表沉降有较大叠加;左右隧道开挖引起的上覆地层变形影响范围随深度增加而减小,减小速度随地层深度增加而增加;通过分析模拟过程中每一开挖步引起的地表沉降量,论述了超前支护措施对控制地表沉降的作用,并就超前注浆参数进行对比研究,进而优化了施工工法与支护对策。     

极小净距交叠隧道下行双线施工间距优化研究

针对极小净距交叠隧道受力复杂、爆破不易控制及支护困难等特点,文章以青岛地铁枣李区间隧道交叠段为研究对象,对下行隧道五种不同开挖间距进行数值模拟,分析了下行双线不同间距下地表及拱顶沉降分布特征。结合数值计算及理论分析对不同开挖间距下的围岩稳定性及施工经济性进行研究。结果表明:随着两平行隧道交错开挖间距的增大,隧道上方地表沉降、拱顶沉降和塑性区体积逐渐减小,但与此同时施工工期将会延长,工程支出相应增加,最终通过多指标综合判别确定出隧道左、右线交错开挖间距在25~35 m时较为合理。研究成果确保了极小净距交叠隧道施工的安全稳定及经济可行性,可为同类工程建设提供理论依据和实践经验。     

城市地铁施工诱发地表沉降及影响因素数值分析

文章以西南某地区地铁工程为例,采用有限元软件MIDAS/GTS建立数值分析模型,将数值模拟结果与实测数据进行对比,并分别探讨了不同锚杆长度和锚杆间距、不同开挖方法条件下以及采用小导管注浆前后的地表沉降变化规律。结果表明:地表沉降数值模拟结果与实测数据基本吻合,隧道拱顶、拱腰和拱顶正上方地表处的实测最大值与数值模拟值误差均在10%以内,证明了模型的准确性;减小锚杆间距和增大锚杆长度可以有效地减小地表和拱顶沉降,且增大锚杆长度在减小地表沉降方面表现更为优越;采用双侧壁导坑法和保留核心土台阶法能有效控制地表沉降,且采用双侧壁导坑法时效果最优;采用小导管注浆之后能使地表沉降减小34.6%,具有较好的实际效果。     

连拱隧道三导洞和台阶法施工工法的比较

以某连拱隧道工程为例,应用ANSYS有限元软件建立数值模型后导入FLAC3D中,进行了三导洞法和台阶法开挖施工方案下连拱隧道左右洞拱顶沉降、地表沉降、拱顶及中隔墙大主应力变化、压力拱范围等过程的模拟分析。     

西安地铁九号线区间“先隧后井”合理开挖方案研究

风井横通道穿越既有盾构隧道管片施工是"先隧后井"法施工的难点,选择合适的开挖层数、台阶间距及管片的破除方式对开挖面的稳定、邻近盾构隧道管片的安全及地表沉降控制是极为重要的。文章以西安地铁9号线某区间为工程背景,构建"先隧后井"法施工的3D有限元模型,并根据地表沉降实测值,进行盾构隧道掘进过程的追踪模拟和地层参数反演分析。结果表明:采用分层分台阶留核心土方法来开挖横通道较为合理,其中开挖层数建议为4层,台阶间距建议为3 m,在横通道掘进穿过既有盾构隧道管片时,应先破除与横通道交界处两侧管片,再破除中间部位管片,且在破除管片前应放松影响区内管片之间的连接螺栓,减少对管片的纵向和环向破坏。     

复杂条件下浅埋暗挖地铁车站施工地表沉降规律分析

文章以沈阳地铁中街站大跨度隧道工程为研究对象,应用FLAC3D计算软件,对复杂条件下浅埋暗挖大跨度隧道引起的地表沉降变形特征进行了数值模拟。根据洞桩法施工开挖方案,紧密结合工程实际,将动态施工开挖过程划分五个工况进行模拟,分析各施工工况对地表变形的影响和分布规律,并按工程信息化施工要求事前将预测数据提供施工单位,以指导施工控制地表沉降。模拟结果表明,采用洞桩法开挖施工过程中,对地层土体扰动较大,明显影响隧道中心附近地表变形的步序是小导洞开挖和初期支护扣拱施工阶段,约占最终沉降量的70%;而其他步序影响较小。最终,地表沉降在隧道横向分布呈"W"形态。模拟结果与现场监测数据具有较好的拟合性,表明利用数值分析方法预测大跨度隧道施工期地表沉降是可靠的。     

深圳富水复合地层地铁隧道暗挖施工引起地表沉降规律的研究

城市地铁设计必须了解所处地区地铁隧道施工引起地表沉降的规律。文章依托深圳地铁5号线工程实例,在对其18个暗挖区间隧道庞大的地表沉降监测数据合理选取的基础上,采用数理统计方法对选取的超过22 000个数据进行了整理和分析,得到了各个暗挖区间地表沉降沿隧道纵向和横向的总体分布和变化规律。研究结果表明:在各暗挖区间中地表最大累计沉降的分布规律是不均匀的,最大的达到了688.7 mm,最小的仅有7.8 mm,平均为82.3 mm;而隧道横向地表沉降的范围也各不相同,最大为140.47 m,最小为28.63 m,平均为46.78 m;实测数据与现有规范允许的最大地表沉降控制标准差别较大,建议采用适于深圳富水复合地层地铁隧道暗挖施工地表沉降新的三级控制基准。     

浅埋暗挖软岩隧道管棚预注浆加固效果分析

为研究浅埋破碎软岩隧道采用管棚预注浆超前支护后的加固效果,以某隧道工程为依托,采用MIDAS/GTS有限元软件,建立了管棚预注浆超前支护、仅采用管棚支护以及无任何超前支护作用下的三种开挖模型并进行了数值模拟分析。结果表明:管棚预注浆超前支护措施在隧道拱顶上部形成加固带,承受了隧道拟开挖区域大部分的围岩荷载,改善了地层成拱能力,有效控制了地表下沉、拱顶沉降和应力集中现象,使地表下沉减小52.7%,拱顶沉降减小58.9%,拱脚收敛减小61.4%,仰拱隆起减小63.8%,竖向应力减小79.2%。管棚支护显著支承隧道上覆围岩压力,有效减小衬砌弯矩,阻止喷射混凝土的开裂破坏,降低土层变形过程中锚杆所承受的拉力;且相比于管棚预注浆超前支护,仅采用管棚支护对控制隧道边墙收敛及隧道仰拱隆起的效果同样显著。对于该软弱破碎围岩浅埋暗挖隧道下穿既有重要管线的施工,采取管棚加预注浆超前支护手段,确保了工程安全顺利进行,研究结果可为类似工程提供一定参考。     

偏压连拱隧道施工方法研究

文章采川三维有限元数值模拟研究了偏压连拱隧道不同施工顺序下拱顶下沉、中墙稳定性及初期支护受力特征.研究结果表明,先开挖浅埋侧时,拱顶沉降较小,中墙在施工中的稳定安全系数较大、弯矩较小,初期支护受力较大;对于浅埋偏压连拱隧道,围岩变形及中墙在施工中的稳定性控制更为重要.所以,从有利于围岩变形、中墙稳定性控制以及中墙受力的角度出发,宜采用先开挖浅埋侧的施工方法.     

富水砂层影响下隧道开挖失稳破坏机理研究

为研究富水砂层影响下隧道开挖失稳破坏机理,文章依托某隧道实际工程,通过FLAC 3D软件进行建模与计算,考虑富水砂层厚度、隔水层厚度、粘聚力和内摩擦角等因素影响,分析各因素对围岩变形破坏的影响规律。结果表明:隧道拱顶对应位置的地表沉降值明显大于其他位置的地表沉降值,拱顶正上方的围岩内部位移随着深度的增加而逐渐增大,隧道拱顶位置的沉降达到最大值;随着富水砂层厚度的逐渐减小以及隔水层厚度的逐渐增大,地表沉降值和拱顶正上方的围岩内部位移不断减小;富水砂层和隔水层的厚度对隧道围岩变形存在较大影响,在隧道的选线过程中,应保证隧道拱顶与富水砂层之间存在足够的安全距离;随着隔水层粘聚力和内摩擦角的逐渐增大,地表沉降值和拱顶正上方的围岩内部位移不断减小:在隧道施工过程中,可考虑通过超前加固措施或者向隔水层进行注浆加固以提高隔水层粘聚力和内摩擦角,降低隔水层的渗透性。     

浅埋粉砂岩地层隧道洞口段施工的数值模拟研究

浅埋粉砂岩地层隧道开挖时若处置不当容易引起较大的地表与隧道沉降,甚至会导致隧道掌子面坍塌。文章结合广西沙弯隧道洞口进洞方案,采用数值模拟的方法,研究了首先采用超前小导管注浆与环向注浆加固隧道掌子面,再采用三台阶七步开挖法时,地表沉降与隧道拱顶沉降的变化情况。结果发现:这种施工方案能够保持隧道掌子面与洞口边坡的稳定性,同时地表沉降与隧道拱顶沉降可控,且隧道开挖对隧道中线两侧1.5b范围内地表沉降影响较大,锁脚锚杆能够有效控制隧道的横向收敛变形,二次衬砌应该及时施工。     

富水砂层中暗挖隧道施工沉降控制技术

富水砂层中暗挖隧道施工是地铁施工中的一大难点,常常因沉降过大而引发安全事故。在深圳地铁安-侨区间隧道工程中,通过洞内帷幕注浆、水平旋喷桩、地表井点降水等辅助措施做到了超前控制,在解决隧道开挖安全问题的同时有效地减少了沉降量;施工过程中严格执行了"管超前、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的方针,控制了时空效应,解决了富水砂层中暗挖隧道沉降过大的问题。文章重点分析了沉降原因及控制沉降的关键技术和有效措施。     

超浅埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制技术

文章基于成都博览城综合交通枢纽18号线西博城站超浅埋暗挖大跨隧道施工实例,针对原设计CRD法施工存在的不足,提出了超浅埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制和CRD法施工优化技术方案,并在施工中采用旋喷桩、超前大管棚和超前小导管注浆等辅助措施进行地层加固,优化CRD小分部台阶开挖法及衬砌分部分块施工方案。实践证明,采用优化的CRD法施工方案和措施是有效的,减少了安全风险、加快了施工进度、降低了工程成本,可为今后类似工况条件下地铁区间暗挖大跨隧道下穿既有城市道路、隧道的施工和地表沉降控制提供借鉴。