区间隧道近距穿越高速公路桥头变形控制新技术研究

区间隧道近距穿越既有高速公路桥头区域会加剧桥坡段不均匀沉降,易引起严重的桥头跳车。文章以济南地铁R1线区间盾构隧道下穿既有京福高速公路桥为背景,针对原加固方案仅考虑减小盾构下穿对桩基的影响,而忽略对桥头变形控制的特殊工况,采用数值模型对盾构穿越过程中高速公路桥头的变形规律进行了分析。结果表明:采用原加固方案,先左线后右线的盾构穿越顺序对减小既有高速公路桥头变形更加有利,但仍会产生26.5mm桥头差异沉降,不能有效防止桥头跳车的发生。基于此,为保证盾构下穿方案的顺利实施,文章提出了一种基于水泥搅拌桩作为隔离桩,同时结合深层混凝土搭板的桥头变形控制新技术。采用该技术,桥头最大差异沉降为4.0 mm,最大纵坡变化值为0.4‰,最大路基沉降量为6.5 mm,均满足规范允许变形要求。     

地铁盾构区间穿越铁路站场设计与施工分析

文章以郑州地铁1号线火车站站至二七广场站盾构区间隧道为背景,对隧道施工中的特级风险源——区间下穿国铁站场路段的施工过程进行了三维仿真数值模拟。按照国家相关规范标准,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,这对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟计算结果表明,通过对下穿段一定范围内的土体进行注浆加固,可以有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向沉降及不均匀沉降,从而保证既有铁路的运营安全。     

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。     

盾构隧道结构健康评价的变形指标研究

选取隧道横向收敛变形和纵向不均匀沉降作为隧道结构健康评价的单项评价指标,提出了采用梁-弹簧模型计算管片纵缝接头处的内力,在此基础上采用精细化解析模型进一步分析纵缝接头力学特性,以纵缝接头张开量、螺栓屈服和管片裂缝值为控制依据,计算得到横向收敛指标;采用三维壳-弹簧模型,以环缝最大张开量为控制依据,计算得到不均匀沉降的曲率控制指标。将该研究应用于南京轨交10号线越江隧道工程,得到该隧道结构健康评价的变形控制指标。     

框架锚索结构加固市政公路桥梁边坡效果分析研究

针对目前由于山区城市地形的限制使得部分被布置在高边坡上的桥墩其自身受力情况及防治措施的问题,本文以贵州省大兴至思南高速公路某特大桥为工程实例,采用数值模拟方法,在充分考虑边坡和桥墩的相互作用的条件下,对框架锚索加固市政公路桥梁边坡的效果进行分析。研究结果表明:在饱和工况条件下,桥墩顶部水平向位移超过规范要求限值且桥墩的桩身最大弯矩值远大于桥墩的抗弯强度,并导致桥墩产生一定的倾斜度,为防止桥墩倾斜的进一步加大,设计单位对该段边坡采取了框架锚索加固的治理措施。经过加固后边坡处于稳定状态且桥墩顶部位移值和桩身最大弯矩均满足要求,显示出了框架锚索结构加固市政公路桥梁边坡的有效性。     

超浅埋隧道下穿铁路引起变形敏感度数值分析

南京地铁4号线仙林湖—桦墅站超浅埋区间隧道下穿江南水泥厂专用铁路线,对地表变形控制要求较高。该地段岩溶较为发育,岩性较差,施工存在较大风险。文章结合隧道下穿既有铁路现场地质及施工情况,应用ABAQUS软件建立分析模型,针对土体注浆加固前后、有无路基荷载、是否考虑路基荷载作用间歇性等情况下隧道施工引起的地表沉降及路基变形进行研究,并将分析结果与监测数据进行比较。研究结果表明,本文数值分析结果正确,同时验证了本工程采用的施工工艺能保证工程稳定性,可为类似工程提供参考。     

盾构区间重叠隧道下穿高速铁路轨道群加固技术体系研究

在重叠隧道盾构掘进中会因多次扰动导致轨道沉降大,影响行车安全。文章针对深圳地铁7号线笋洪区间盾构重叠隧道下穿高铁26条轨道群实例,构建了"轨道支撑+路基加固+夹层土体加固+下隧道内支撑"的技术体系,并采用以自动化监测为主、人工监测为辅的监测方法进行了轨道沉降监测。监测结果表明,盾构重叠隧道下穿引起的高铁正线轨道的最大沉降量为-5.9 mm,小于控制值10 mm,确保了运营安全,并验证了构建的加固技术体系的可靠性和实用性。     

超大直径盾构隧道下穿铁路施工的离心机模型试验研究

盾构隧道近接下穿运营高速铁路施工会引起地基下沉、轨道不均匀沉降等病害,严重影响线路的正常运行,甚至会对铁路造成破坏。为研究超大直径盾构隧道动态掘进过程对地表城际铁路沉降影响,文章以武汉两湖超大直径盾构隧道斜下穿城际铁路项目为依托,通过土工离心机模型试验模拟了超大直径盾构隧道近接下穿城际铁路施工中盾构接近-下穿-驶离铁路的整个动态过程。研究结果表明:(1)盾构掘进对铁路路基的影响主要集中在下穿点前后各25 m范围,距下穿点25 m之外盾构掘进对铁路路基的影响很小;(2)盾构掘进过程中,下穿铁路前由盾构掘进引起的铁路路基沉降约占掘进全过程引起铁路路基总沉降的36%,下穿后约占64%,下穿后铁路路基沉降速率迅速增加,且大于下穿前;(3)以盾构掘进下穿过铁路15 m处为分界点,在此之前在盾构掘进方向左侧的路基沉降大于右侧的路基沉降,在此之后则相反,最终盾构掘进方向右侧的铁路路基沉降大于左侧。     

盾构隧道纵向等效弯曲刚度的分析方法研究

随着国内外盾构隧道的大量建设和使用,隧道的过量沉降,特别是纵向不均匀沉降引起的问题越来越突出。目前国内外盾构隧道纵向结构性能研究和计算模型理论还不完善,隧道的纵向刚度的确定是其中的重点与难点问题之一。文章通过采用下穿既有隧道的结构变形监测数据反分析隧道纵向弯曲刚度,规避了目前计算分析中难以综合考虑盾构隧道拼装方式、横向刚度、螺栓作用等诸多因素的问题,为盾构隧道纵向弯曲刚度的确定提供了一种新方法。研究发现,盾构隧道在变形过程中纵向刚度并不是不变的,而是会随着隧道的变形而发生变化,呈现非线性特征,并建立了隧道结构纵向刚度有效率与隧道结构最大纵向变形之间的拟合关系。     

多因素下双线盾构隧道施工引起的土体变形研究

考虑多因素(土体损失、正面附加推力、盾壳摩擦力、附加注浆力)的作用下,文章首先提出了改进统一土体移动模型的方法,其次建立了力学计算模型,对双线水平平行盾构隧道施工引起的土体变形计算方法进行研究。根据弹性力学Mindlin解,对多因素中后3个因素引起的土体变形理论解进行计算,基于统一土体移动模型解对土体损失引起的土体变形理论解进行计算,最后叠加得到多因素下总的土体变形理论解。采用该方法对杭州地铁1号线的纵向地表沉降、纵向水平位移及不同深度处的土体竖向位移进行计算,研究其变化规律;同时对水平位移变化的影响因素进行分析。研究结果表明:随深度改变,在最大沉降量附近10~13 m横向范围内的土体沉降会产生改变;土体水平位移方向随计算点和隧道的位置关系变化而发生改变;随着两隧道间距J的增大,双线隧道深度附近的土体水平位移减小,地表附近处的水平位移值变化值不大。     

基坑开挖对下卧既有隧道变形影响数值分析

文章以粉土中既有隧道上部基坑开挖为例,采用ABAQUS有限元软件建立模型,在考虑了四种工况的基础上,分析基坑开挖对隧道顶部和底部位移、隧道水平位移、基坑底部位移以及桩墙位移的影响。结果表明:基坑开挖会引起隧道向上隆起,且隧道顶部隆起值大于底部隆起值,隧道底部隆起值大约为隧道顶部的60%～70%,隧道向上隆起速率与基坑开挖深度基本呈线性增长关系;随着基坑的开挖,隧道两拱腰向内部收敛,最大水平位移发生在隧道拱腰位置;随着基坑开挖深度的增加,基坑底部隆起增大,且隧道的存在对基坑底部的竖向变形影响较小,基坑中部隆起值略大于两侧;桩墙顶部水平位移最大,随着土体深度的增加,桩墙的水平位移逐渐减小。     

软土地层小半径盾构隧道下穿在建高铁地基加固效果研究

以福州地铁5号线盾构下穿在建福厦高铁为工程背景,针对软土地层小半径曲线盾构隧道下穿高铁高填方路基交叉施工工程的特殊性,利用现场监测数据对交叉施工全过程展开分析,研究该类工程地基加固效果及施工变形规律。结果表明,该工程若采用预应力混凝土管桩进行地基加固,后期地铁盾构施工不具备施工条件,需施作桩板结构进行地基处理;采用桩板结构对软土区域进行加固处理后,实测数据中最大地表沉降量为5.6 mm,为地表沉降控制值的18.67%,在可控范围内;提前进行地基加固后,当盾构隧道下穿施工时,路基不同位置处仅发生微小沉降,说明桩板结构加固对交叉施工变形有很好的控制效果;随着路基填筑高度增大,各层土压力值整体呈增大趋势,各层土压力变化速率呈“双峰曲线”,路基中间位置的土压力值比靠近两侧的土压力值大;盾构隧道下穿前,桩板结构混凝土支撑轴力的变化大致可分为“线性增长—过渡—再增长—稳定”4个阶段,当盾构下穿后,混凝土支撑轴力有小幅增大,后期逐渐趋于稳定。从监测数据分析可以看出,桩板结构的加固效果显著。     

暗挖区间隧道近接既有地铁隧道施工变形影响及控制措施研究

针对新建隧道近接既有隧道施工引起的结构及地表沉降变形问题,文章以成都地铁8号线新建暗挖区间隧道近接交叉下穿既有7号线地铁盾构区间隧道施工为背景,提出了既有线注浆加固土体、新建暗挖段施作超前支护、严格控制施工工艺、以监测预警手段反馈施工的综合控制措施,并详细阐述了施工降排水、管棚及小导管注浆施工要点。研究表明,监测数据表现出强烈的施工过程相关性,其中地表沉降量值最大达9～10 mm,而采用综合控制措施区域内的地表最大沉降则小于7 mm,既有地铁隧道结构最大沉降小于6 mm,均符合设计和规范要求。     

CFG桩处治软土地基效果分析

针对公路软土地基CFG桩加固问题,文章依托实际工程,根据施工现场地质情况确定CFG桩软基加固施工参数,制定了加固方案,并在完工后进行静载试验和沉降监测分析。结果表明,地基承载力满足设计要求,路基水平位移和工后沉降逐步达到稳定,说明路基稳定性良好,达到了预期的加固效果。     

邻近既有深基坑的盾构法隧道施工地层变位分析

文章针对盾构隧道邻近深基坑推进的工况,进行室内缩尺模型试验,并建立了对应工况下的盾构隧道-土体-基坑围护结构三部分共同作用的三维有限元计算模型。通过对比同一工况下的室内模型试验和数值计算结果,验证了三维数值分析的可行性和可靠性;得到了邻近既有深基坑的盾构法隧道施工引起周边地表沉降的分布特点及其变化规律;分析了盾构隧道开挖引起的横断面不同深度处地层位移的特点;分析了隧道上方的地表沉降分布受邻近既有基坑的影响及沉降值随盾构隧道推进进度的变化规律,得到了盾构隧道对基坑围护结构的位移影响情况;并提出了盾构隧道施工过程中对周边地表沉降、地层变位及基坑围护结构位移与变形进行实时监测的建议。     

郑州砂性地层盾构穿越电力隧道数值计算分析

文章针对郑州地铁盾构法隧道近距离叠交穿越电力隧道的施工工况,应用ABAQUS软件对地铁隧道穿越电力隧道施工进行数值模拟,研究分析了郑州砂性地层盾构施工引起的地表以及电力隧道的沉降规律。计算结果表明,地表沉降最大值位于两隧道中心,约12 mm;电力隧道最大沉降值位于盾构隧道与电力隧道交点处,最大值约15 mm,在规范要求沉降范围内。基于研究成果,采取针对性施工措施后,地表沉降与电力隧道的沉降得到了有效控制,确保了电力隧道的安全。     

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下的结构荷载位移曲线,并分析了加固结构的关键性能点。试验结果表明,半环加固法能有效提高隧道的结构刚度及极限承载能力;钢板与混凝土衬砌的粘结面破坏导致结构整体破坏,是加固结构的关键控制因素。     

大直径双模盾构浅覆土无障碍始发变形控制研究

为探究浅埋环境下大直径双模盾构无障碍始发过程中的变形控制策略，依托新建成蒲铁路紫瑞隧道盾构掘进区间工程，利用FLAC 3D软件建立可视化数值模型，并结合现场监测数据和施工参数，对双模盾构无障碍始发全过程进行模拟，研究刀盘切削洞门围护桩时所施加刀盘推力的数值特征对于桩后土体位移的影响；通过对比不同加固范围的位移控制效果，验证传统加固理论及其改进方法在无障碍始发下的应用可行性。结果表明：（1）刀盘推力的数值特征对于桩后土体位移的影响存在地层差异性，黏性地层下的影响效果要显著于圆砾、砂卵石这类非黏性地层；（2）不论何种地层，刀盘推力梯度对于桩后土体位移的影响效果均要显著于推力数值大小；（3）传统加固理论及其改进方法在无障碍始发下仍可应用，其中横向加固宽度的理论计算值偏于保守，纵向加固长度则基本满足土体稳定性要求；（4）始发段盾构模式转换位置的选择对于后续施工引起的地表竖向位移有着显著影响，建议选在加固区域内或靠近加固区边界处。     

双层盾构隧道内部预制拼装车道结构拼装偏差分析及对策

盾构隧道为纵向柔性结构,存在错台、轴线偏差等现象,与预制化高精度施工要求相驳。通常结合盾构隧道同步施工工艺,通过现浇带、找平层来修正、消除盾构变形偏差,即形成"主体预制+少量现浇"的整体式预制拼装结构。但是,盾构隧道内部空间十分有限,过多的现浇带、过厚的找平层,不仅经济性、时效性差,还占用宝贵的内部空间。所以,需合理设置现浇带、找平层,使其既能满足消除盾构隧道纵向不均匀变形的需求,又不过多地占用空间。因此,文章基于上海诸光路通道实测轴线偏差值及相关文献资料,分析盾构隧道纵向不均匀变形的特征,并结合施工工艺,得出盾构隧道内预制拼装车道结构消除盾构隧道纵向不均匀变形的合理方案,以及合理的找平层厚度取值。结果表明:上层预制车道结构通过现浇植筋基座消除绝大部分的盾构隧道纵向不均匀变形,少量纵向不均匀变形及拼装偏差由找平层来消除;下层预制车道结构通过找平层消除盾构隧道纵向不均匀变形及拼装偏差;上、下层预制车道结构合理的找平层厚度取值分别为100 mm和130 mm。     

浅埋软弱围岩隧道变形特征研究

软弱围岩隧道受开挖扰动影响变形明显,施工中若稍有不慎,就会导致隧道塌方。文章以厦门莲岳隧道A匝道隧道为工程背景,结合隧道所处地质条件,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对浅埋软弱围岩隧道变形特征进行了研究。结果表明,对于软弱围岩隧道,不论是全断面开挖还是台阶法开挖,掌子面挤出位移最大,拱顶下沉和地表沉降次之,洞周收敛最小;隧道围岩变形可以分为掌子面前方的先行变形和掌子面后方变形,围岩条件越差,先行变形越大,约占总变形的10%~30%;采用台阶法等分部开挖工法,可减小对掌子面前方围岩的影响范围及变形。在对浅埋软弱围岩隧道的周边环境有严格变形控制要求时,要采取更为严格的预加固措施来控制隧道施工引起的围岩变形,以确保隧道施工及周边环境的安全。