复杂地质条件下盾构侧穿老旧建筑物加固技术研究

城市中的老旧建筑承受进一步变形和不均匀沉降的能力较差,在盾构侧穿施工时存在安全隐患,特别是地质条件不佳的情况下施工风险极大,因此必须采用一定的加固措施保证建筑物的安全.以太原地铁2号线牛站西巷区间盾构侧穿公交公司家属楼工程为例,对盾构近距离侧穿建筑物引起的沉降及锚杆桩的加固作用进行了数值模拟研究.结果 表明:双线盾构隧道施工时,建筑物沉降和变形主要是邻近隧道开挖造成的;在施工条件受限的情况下,斜打锚杆桩能够明显降低双线盾构隧道施工中邻近隧道施工对建筑物的扰动;锚杆桩布设应靠近隧道,保持与地面较大夹角,这样才能充分发挥锚杆桩的加固作用.     

软弱地层盾构隧道侧穿房屋基础沉降特性分析

以广州轨道交通21号线金坑站—镇龙南站区间土压平衡盾构下穿均和村房屋群为工程依托,采用数值模拟方法研究盾构隧道侧穿房屋群基础沉降特性,对比分析不同隧道开挖顺序下房屋基础沉降响应规律,并结合现场实测数据进行对比分析,揭示软弱地层盾构隧道侧穿房屋群施工扰动特性。研究结果表明:(1)在软弱地层双线隧道侧穿既有建筑物时,优先施作受荷载作用显著侧隧道,可有效降低既有建筑物变形;(2)在软弱地层盾构隧道掘进过程中,地表既有建筑物产生的主要沉降位于隧道穿越既有建筑物前3倍洞径至穿越建筑物后6倍洞径范围内,在此区段内可加强监测力度,根据实际需求采取降低掘进速度或适当加大注浆量的控制措施来控制既有建筑物变形;(3)受软土地层特性和施工同步注浆浆液固化的影响,在盾构穿越监测点10 m左右监测点沉降达到最大,随着浆液强度的增大,存在沉降回弹现象。     

地铁隧道近距离侧穿建筑物隔离防护技术研究

以济南市轨道交通R1线某区间隧道近距离侧穿文物保护区某6层框架结构体系桩基建筑物为工程背景,通过理论分析、现场测试及数值分析,深入分析了隔离防护措施在该种工况下的隔离效果。结果表明:隔离桩防护措施主要是通过阻断盾构隧道掘进引起的扰动应力传递路径将盾构隧道穿越影响范围限定在理想范围之内,将受保护区与盾构隧道影响区隔离。建筑物桩基竖向沉降、水平变形均呈现出平缓过渡、明显下降、上下震荡过程,最大振幅分别为0.90 mm、1.00 mm;钻孔灌注桩C、D与建筑物桩基相比,竖向沉降、水平变形振幅更大、持续时间更长,最大振幅分别为1.40 mm、5.50 mm。采取防护措施后,钻孔灌注桩最大水平变形量从6.00 mm减小至1.00 mm;桩身长度范围内,变形呈侧"V"字形,隔离效果显著,实现了隔离桩外侧区域变形可控,确保了施工安全。     

双线地铁隧道盾构施工对地层与建筑结构影响研究

地铁隧道施工会对周围地层产生扰动,引起周围地层应力的释放和调整,从而导致相邻建筑物的不均匀沉降和倾斜,严重时甚至出现失稳和坍塌,造成重大损失。文章以杭州地铁3号线隧道穿越某新建中学的盾构施工为研究对象,利用有限元软件MIDAS GTS/NX,建立考虑隧道-土-锚杆-桩-建筑物相互作用的三维有限元模型,并通过三维数值模拟分析双线地铁隧道同向盾构施工引起的地层变形特性及基础与建筑物工作性状变化的规律。结果表明:盾构施工引起的地层、基础和建筑物变形较小;盾构施工前后,隧道附近桩基和锚杆的内力变化较大,建筑物梁柱构件的内力变化较小;建筑物的变形与稳定性均在安全范围内。     

基于协同传递效应的盾构隧道穿越对地层与建筑物影响研究

城市主城区中修建大规模的地铁工程时,地下隧道下穿各类建筑物会对隧道上覆地层产生扰动,从而导致周围的建筑物不均匀沉降甚至倾斜开裂,对建筑物的安全构成威胁。文章以深圳地铁13号线盾构施工为工程背景,以隧道穿越的深圳职业技术学院某宿舍楼为研究对象,运用有限元软件MIDAS GTS/NX,建立隧道-土体-桩基-建筑物三维有限元模型,采用数值模拟方法对隧道开挖时地表沉降、建筑物变形以及内力的变化进行分析。结果表明：隧道施工引起的地层变形主要集中在隧道上方的土层中,盾构掘进前和盾构掘进后的建筑物梁柱构件内力没有明显改变,隧道下穿建筑物造成的影响是由于盾构施工打破建筑物与基础之间的初始平衡状态,导致建筑物结构产生的附加内力在建筑构件中协同传递而造成的。     

盾构施工对历史保护建筑的影响及控制研究

在北京地铁8号线天桥—永定门外区间隧道施工过程中,盾构需要近距离地从历史保护建筑燕墩下方侧穿。借助数值分析软件对盾构侧穿燕墩的动态施工过程进行了模拟,研究并分析了盾构施工对地层变形、燕墩结构受力及变形的影响,在此基础上提出了相应的地层加固方案和盾构掘进控制措施。现场实测结果表明,采取相关防治措施后,燕墩结构及周边环境的变形得到了有效控制。     

数值分析结合自动化监测技术在地铁下穿工程中的应用

为确保地铁双线盾构隧道长距离平行下穿既有建筑物的安全,采用FLAC3D有限差分软件建立模型,获得施工过程中地铁盾构隧道所引起的该建筑结构的变形规律及影响范围,并提出针对性的监测方案。结果表明:(1)根据理论计算及实际监测,盾构隧道施工对既有建筑结构的影响范围为隧道上方及两侧20 m横向范围,因此应对该范围内的建筑结构进行重点监测;(2)为降低由于盾构施工造成的地层损失,及时对区间下穿既有建筑段下方隧道拱部管片外侧地层进行二次注浆加固很有必要,通过监测可知,该建筑结构最大绝对沉降值约为9.5 mm,最大差异性沉降值为10.5 mm,均满足评估单位给出的安全指标;(3)采用自动化监测手段,实时掌握建筑物的变形数据,通过调整盾构推力、土仓压力、掘进速度等掘进施工参数,最大程度降低对既有建筑结构的扰动。     

砂卵石地层盾构下穿浅基民房片区变形控制技术

针对成都地铁7号线2标盾构隧道工程施工过程中,因多次穿越浅基民房片区而可能出现的地面沉降和房屋坍塌问题,基于盾构前期施工过程中的土仓压力、刀盘扭矩与转速、地表沉降等关键参数统计结果,从建筑物加固、盾构下穿建筑物期间的掘进参数控制、滞后沉降控制等方面进行技术分析,并提出了针对性的控制措施。通过对后期施工现场建筑物变形量测分析可知:因盾构掘进引起浅基民房沉降值最大为2.2 mm,盾构隧道穿越后基本稳定在2 mm左右,均控制在目标范围内。     

超大直径泥水盾构 穿越建构筑物的沉降控制技术

分析超大直径泥水盾构施工引起建构筑物沉降的机理,结合武汉三阳路长江隧道工程施工实例,从穿越 建构筑物前、推进穿越中和穿越后 3 个方面应用沉降控制技术：在近距离侧穿重要建筑时进行隔离桩施工,增设 注浆管预处理;推进中合理调整切口压力、盾构姿态、管片间隙,严格控制盾尾油脂压注、同步注浆压力、注浆 量和浆液质量;穿越后复紧管片螺栓,采用特殊填充材料注浆加固。同时,施工全过程进行监测数据分析管理和 信息化施工。现场实测数据表明,采用的沉降控制技术有效,可供类似工程参考借鉴。     

超大直径盾构下穿既有铁路群安全性评估研究

以武汉市两湖隧道工程下穿既有武黄城际线、南环线和大花岭疏解线等铁路为背景,对隧道施工中的重大风险源--区间下穿武黄城际铁路等6条铁路线的施工过程进行了三维仿真数值模拟。武汉两湖隧道盾构直径达15.5m,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟的计算结果表明:(1)超大直径盾构下穿铁路路基主要引起的是路基沉降,地层损失率是控制沉降的关键因素。(2)盾构下穿的铁路接触网立柱,沉降及位移明显,以沉降为主,水平向偏移主要表现为向盾构轴线侧倾斜。(3)在隧道开挖面通过路基下方前已发生沉降变形,穿过路基时轨道变形较大,完全穿越路基后轨道沉降几乎不发展。     

盾构隧道掘进对砌体结构建筑物沉降的影响

结合杭州地铁1号线某区间隧道工程下穿13栋住宅群的盾构施工,通过右线隧道(先掘进)和左线隧道(后掘进)下穿建筑物整个施工期间的建筑物底部与屋顶沉降的监测及分析,研究盾构隧道掘进施工对地表砌体结构建筑物沉降的影响规律。结果表明:砌体结构建筑物的沉降历时规律有别于天然地表沉降,尤其是后续沉降阶段的下沉量占累积沉降量的比例明显大于天然地表;右线施工稳定之后,砌体结构建筑物底部与屋顶的沉降曲线均基本符合高斯正态分布,左线通过后不再符合高斯分布规律;砌体结构建筑物屋顶的沉降曲线均与其邻近立面底部沉降曲线较为接近;单线隧道施工时,砌体结构建筑物的沉降曲线可用地表沉降Peck公式表达,但两者存在着本质差别,杭州地区砌体结构建筑物沉降槽的地层损失率取值范围一般为0.7%～6.4%,平均值为1.98%,沉降槽宽度参数的取值范围一般为0.36～1.77,平均值为0.78。     

地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响分析

为揭示地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响规律,通过建立路基上板式无砟轨道-路基有限元实体模型,充分考虑无砟轨道和路基的特性及其之间的接触方式,改变轨道结构层厚度和粘结方式,以此来进行地面沉降幅值、轨道结构层厚度和结构层间离缝对轨道不平顺的影响的研究。结果表明:地面发生沉降时,无砟轨道会发生跟随性的沉降,从上到下各层沉降值依次增大,且地面沉降幅值越大,轨道不平顺越明显;轨道结构层厚度越大,地面沉降对轨道平顺性的影响越小;轨道结构层间离缝对轨道平顺性有很大影响,尤其是无砟轨道与道床之间出现离缝时。     

Research on the Influence of Small Distance Subway Tunnel Passing through Buildings at Short DistanceEI北大核心

Research purposes: At present, the urban subway is developing rapidly in our country, among which there are many problems. This paper takes a seven-story frame structure office building as research object. In view of the phenomenon that the dome subsidence and the land subsidence rate exceed the early warning in the field construction of the left line tunnel, combing theoretical analysis with the MIDAS-GTS numerical simulation, we took the "building-stratum-tunnel" as the research object, analyzed the influence of small distance tunnel construction process of mine method on the adjacent buildings, and analyzed the influence difference of the construction sequence of the left and right lines. Finally we put forward the relevant engineering technical measures. Research conclusions:(1) The tunnel construction makes the building in the tensile zone, and the structure is easy to be damaged. When the structure is far away from the influence of the excavation, the order of tunnel excavation is not significant. (2) When the surrounding rock is broken and close to the building, it is better to excavate the tunnel far away from the side of the building. At the same time, we should pay attention to taking the reinforcement measures near the side of the building and the intermediate rock column. (3) The research results can be applied to the field of shield construction in subway, and have a good guiding effect on the shield tunnel passing through buildings at close distance. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

暗挖地铁车站开挖引起临近古建筑物沉降的研究

以北京地铁7号线虎坊桥站暗挖出入口临近京华印书局为背景,运用有限元数值模拟软件MIDAS/GTS建立数值模型,分析出入口暗挖引起的地表及建筑物沉降量,确定合理的支护措施,根据隧道开挖过程中对应地表及临近建筑物的实际情况,优化开挖断面围岩预处理方案,并与实测沉降量进行拟合。模拟结果表明,采取相应加固措施后古建筑物沉降在安全范围内,可以为类似工程提供参考。     

青藏铁路低架空房屋基础冻土地温及基础沉降监测及分析

针对青藏铁路高寒多年冻土的特性,为了确保多年冻土不被人为破坏及结构自身安全,青藏铁路不冻泉站区办公生产综合楼采用低架空基础。为了得到低架空房屋基础的安全性及其对多年冻土的影响,对基础冻土地温及基础沉降进行连续监测。监测数据表明:低架空房屋基础对于其下多年冻土起到有效的保护作用,房屋基础的变形控制点大部分表现为沉降,但沉降值较小,均满足现行规范要求。     

基于自稳式钢支撑基坑支护结构的基坑开挖研究

建筑基坑开挖对周边地表及建筑物影响较大,且其稳定性难以控制。为此,本文提出基于自稳式钢支撑基坑支护结构的建筑基坑开挖方法。以某地铁车站基坑工程为研究对象,采用自稳式钢支撑基坑支护结构——双排围护桩与双排注浆钢管支撑相结合的支护模式,并布设针对建筑物、钢支撑和地表观测点,实时监测基坑开挖后邻近区域地表及建筑物沉降情况。结果表明:三个钢支撑极限承载力均达到1100 kN;采用自稳式钢支撑基坑支护结构邻近建筑物测点地表下沉幅度较小;基坑开挖对周边区域地表沉降影响存在时空效应,在地下水位较高条件下距离较近的周边建筑物受基坑开挖影响沉降显著。     

地铁施工过程的地表建筑物裂缝宽度

在地铁开挖过程中，由于受不均匀沉降和沉降速率变化的影响，容易造成建筑物结构出现裂缝，当裂缝宽度变化超出容许值时将严重危及建筑物安全，因此对地铁施工期间建筑物裂缝宽度变化进行全天候、连续、准确的监控具有非常重要的现实意义。运用先进的物联网传感技术，通过裂缝传感器实现裂缝宽度变化全天候、连续性在线监测，并结合云计算平台服务器实现数据实时存储，可对数据进行快速的量化分析，实现高效、动态监控，从而保证建筑物的正常使用。     

高速铁路隧道无砟轨道上拱整治技术研究

近年来,我国交通建设迅猛发展,复杂艰险山区铁路隧道工程规模庞大,为降低维修养护成本,满足高速铁路运营安全及乘客舒适度的需要,隧道内采用大量的无砟轨道结构,但仰拱施工仍然延续以前的施工生产模式,时有隧底积水、虚砟、欠挖等施工质量缺陷,导致无砟轨道结构开裂、上拱、下沉等病害,严重影响列车运营安全。依托某运营高速铁路隧道,为解决无砟轨道结构上拱的病害,采用现场调查、物探及钻探验证的方法,查明仰拱及填充厚度不足、隧底积水是导致病害段轨道几何位移的主要原因;根据病害段实际情况,采取限速45 km/h、锚杆加固隧道边墙、切断钢轨及道床板(保留支承层)后,设置短轨并利用两端既有的道床板支承层及仰拱填充架设钢垫梁,分段拆换仰拱、填充及支承层,分段现浇道床板,恢复轨道结构,实现隧底病害的彻底整治。     

基于流固耦合作用的富水砂卵石地层深基坑变形特性分析

深基坑事故大多是由于地下水控制失效造成。长沙地区砂卵石地层透水性好、富水性强、水源补给充沛,地下水的影响更为明显。研究在富水砂卵石地层中深基坑开挖和水位下降引起的地面沉降、基底渗透稳定等影响与变化规律,具有十分重要的现实意义。对长沙富水砂卵石地层地铁深基坑降水与开挖施工过程进行流固耦合数值模拟,计算结果表明,砂卵石地层中基坑开挖引起的地表沉降值与沉降影响范围更大;最大沉降位置更靠近围护结构,沉降曲线表现为较陡;地表沉降速度初期较快,后期较慢;最大渗流力主要分布在连续墙嵌固深度范围内偏下处。针对长沙富水砂卵石地层深基坑特点,提出注浆封底加固,与地连墙防渗帷幕形成封闭截水的风险控制措施与建议。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。