基坑分段开挖下部盾构隧道纵向变形规律研究

为研究基坑分段开挖时下部盾构隧道的纵向变形规律,以某分段开挖基坑小角度斜跨盾构隧道工程为例,采用对比法和归纳法,通过数值模拟分析,得出基坑分段开挖时下部盾构隧道纵向变形规律。研究表明:(1)基坑分段越越短,其下部盾构隧道最大隆起位移值越小,隧道隆起范围越小;(2)开挖分段个数与隧道隆起位移峰值个数相同,分段越均匀,峰值大小越接近;(3)应优先开挖叠交核心区中段基坑,而非两侧基坑;(4)隧道纵向各相邻部位对彼此变形的单向调整比率约为5.71%。可通过调整分段开挖顺序对隧道最大隆起位移的出现位置进行调整。     

盾构横通道冻结法施工数值模拟及现场应用研究

以珠机城际横琴隧道3#工作井～金融岛车站区间4#横通道为工程背景,采用冻结加固设计方案进行施工,并取得了良好的加固效果。针对横通道冻结法施工形成的形状复杂的冻土帷幕结构,利用FLAC3D对冻结法施工进行了数值模拟研究,通过对比现场监测数据,得到冻结帷幕的变形特性、应力分布特性以及开挖造成隧道周围管片应力的重新分布情况等。研究表明:拱顶沉降的数值模拟结果与现场监测值基本相同,说明数值模拟具有一定的科学性和合理性;横通道开挖前对通道内土体预加固能有效改善横通道拱顶和拱底的受力状态;喇叭口处作为整个冻土帷幕的最薄弱处,施工中需特别注意;横通道开挖容易使主隧道管片处于受拉状态,且拉应力多分布在开口环的对侧。     

基坑开挖对下方地铁隧道影响数值分析

研究目的:与既有地铁隧道上下重叠建设的基坑工程日益增多,基坑开挖卸荷对下方既有地铁隧道的影响是该类工程中不可忽视的问题。本文结合工程实例,采用有限元软件进行数值模拟,分析基坑开挖深度、土层特性等方面对下卧隧道的影响,并总结基坑开挖卸荷对下方隧道在结构变形、内力等方面的发展态势和变化规律。研究结论:(1)当基坑开挖深度与下卧隧道覆土厚度之比大于0.5时,下卧隧道结构变形和内力增幅显著,下方隧道竖向位移与上方基坑开挖深度近似于呈线性变化;(2)土层弹性模量越小,隧道隆起量变化增幅越大;(3)隧道内力随着基坑开挖深度的增加呈现减小趋势,当基坑深度开挖至7 m后,由于隧道偏压作用逐渐显著,隧道结构内力呈现增长趋势;(4)本研究结果可为类似工程设计、风险评估与施工提供借鉴和参考。     

长距离共线基坑下卧隧道 上浮控制措施及效果研究

上方基坑开挖引起下卧隧道上方土体卸载,易诱发隧道上浮,影响结构正常服役。依托深圳桂庙路快速 化改造工程,针对不同区段基坑开挖期间下卧隧道上浮,提出差异化的变形控制措施,并通过实测数据验证措施 的有效性。结果表明：距基坑中心越近,下卧隧道上浮量及土体卸载率越大;当开挖区域距离隧道大于 30 m 时, 土体开挖卸载对隧道变形基本无影响。对不同区段针对性地采取了“纵向分段分步+竖向分层+左右分幅”、“纵向 分段分步+竖向分层+左右分幅+旋喷桩加固”,以及“竖井跳挖+抗隆起框架”3 种差异化控制措施。实测数据表 明：土体最大卸载率为 0.52,隧道最大上浮量为 13.4 mm,表明隧道变形控制效果较好。本研究可为类似长距离 共线基坑下卧隧道工程提供重要参考。     

缓倾层状岩体隧道底部结构变形和裂缝发展规律北大核心

以渝黔铁路(重庆—贵阳)老周岩隧道为工程背景,采用三维离散元数值模拟方法,分别研究了不同岩层层理倾角和侧压力系数条件下隧道底部结构变形特征和裂缝发展规律。结果表明:隧道底部结构隆起量和中轴线两侧隆起不对称程度均随倾角、侧压力系数的增大而增大,底部结构隆起量最大值出现在层理方向与隧道底部相切位置;底部结构裂缝张开量、剪切滑移量和分布范围均随倾角、侧压力系数的增大而增大;随倾角增大裂缝发展最显著位置由仰拱中心向右墙脚移动,随侧压力系数增大裂缝向深部扩展程度增大,底部结构三角形破裂区域范围也逐渐增大。     

长昆客运专线雪峰山地区炭质板岩隧道地层变形规律初探

基于塑性大变形理论,运用有限差分法,建立了雪峰山炭质板岩隧道开挖数值计算模型,分析了地应力、隧道埋深、围岩级别以及开挖释放率对隧道开挖引起的地层受力和变形影响。结果表明：隧道开挖后的围岩变形和影响范围随着地应力水平的提高、隧道埋深的增加以及围岩级别的增加而明显增大,随着开挖释放率的增大,围岩变形先平稳增大,后急剧增加,变形曲线在释放率为70％～80％之间出现拐点。越靠近洞壁,围岩变形受上述因素的影响越明显,所以相应的变形差异越大。     

Ⅳ级围岩隧道两台阶法开挖进尺研究

以吉图珲高铁富岩1号隧道为工程实例,运用有限元分析方法对不同开挖循环进尺下的隧道两台阶法进行数值模拟,对比分析不同工况下隧道变形和应力的响应规律,得出工程适用的开挖循环进尺。研究结果表明:开挖进尺对围岩变形影响较大,两者呈线性正相关关系;在Ⅳ级较差围岩条件下,拱顶受拉破坏先于拱腰和掌子面的受剪破坏,拱顶掌子面后方1 m处第一主应力达到最大值;随着开挖进尺的增大,拱顶第一主应力和拱腰、掌子面处D-P值均增大,隧道更易发生破坏;Ⅳ级较差围岩,开挖进尺建议取2.0 m,Ⅳ级偏好围岩开挖进尺可增大至4 m。     

地铁盾构隧道侧穿高铁桥群桩设置隔离桩影响分析

结合某盾构隧道侧穿高铁桥群桩基础,研究了盾构隧道侧穿高铁桥桩施工过程中对群桩的影响.通过采取隔离桩措施降低对群桩的影响,对隔离桩设置范围、位置和深度等进行了对比计算分析,得出如下结论:1)当群桩基础与隧道轴线存在夹角时,桩基和承台产生不均匀沉降,承台刚度会影响群桩的变形;距离盾构隧道近的基桩和承台位置一般为沉降变形,越近的基桩变形越大;远侧由于群桩作用效应和承台刚度影响,局部可能会产生隆起变形,应特别关注不均匀变形的影响.2)基桩变形最不利位置位于盾构隧道底部以上部位,而在底部以下基桩变形普遍较小.因此,采取土体改良措施时应主要针对盾构底部以上部分土体.3)采取隔离桩措施能降低盾构隧道施工对高铁桥桩的影响达40％以上,对桥桩起到很好的保护作用.4)隔离桩最优设置范围为桩基垂直于隧道轴线投影范围以外1.0D～1.5D(D为隧道直径),超出1.5D范围的隔离桩作用不大.5)从设置隔离桩改善既有桥桩的变形考虑,隔离桩的设置应尽量靠近后施工隧道,这样对既有高铁桥基础的影响会减少,而且隔离桩自身施工对既有桥桩的影响也会减少.6)隔离桩深度宜取隧道底部以下l～3m,在此范围内按需设置,效果最优,也最经济.     

大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响分析

以厦门地铁1号线集美中心站站后停车线隧道工程为背景,采用FLAC3D三维有限差分软件,对此大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响进行了三维数值分析。分析了CRD(交叉中隔墙)四步开挖法、CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)及CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分先开挖)对盾构隧道的影响,揭示了盾构隧道位移和管片弯矩的变化规律:大断面矿山法隧道开挖时对先施工的小净距盾构隧道产生4~9 mm的位移值,盾构管片产生80~170 kN·m的弯矩值。另外,CRD四步开挖对盾构隧道不利,盾构隧道的位移和弯矩分别增大约33%和6%,并且靠近盾构隧道的部分对盾构扰动更大,因此,推荐使用CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)。最后对比分析了盾构隧道的现场监测位移值和数值模拟结果。     

广州地铁3号线同永区间上软下硬地层中区间风井围护结构设计

1 工程概况 广州地铁3号线北延段同和—永泰站地下区间位于同泰路段,沿同泰路呈南北走向.区间中间风井位于规划26 m宽的同泰路北侧地下,兼作为盾构始发井与轨排吊装井,满足盾构始发及轨排吊装的施工要求.中间风井有效中心里程为ZD K-6-989.999,起点里程ZD K-7-005.899,终点里程ZDK-6-974.099,中间风井全长31.80 m(见图1).井口地面高程为51.8 m,基坑开挖深度约39 m.由于中间风井以北区间隧道局部穿越＜9Z＞微风化震旦系混合花岗岩地层,岩石天然单轴极限抗压强度平均值为81.87 MPa,最高值达169 MPa;以南区间隧道局部穿越＜9H＞微风化燕山系花岗岩,岩石天然单轴极限抗压强度平均值为106.1 MPa,最高值达151 MPa,因此中间风井兼做两端暗挖法施工竖井.施工组织简图见图2.     

地铁隧道盾构施工对桩箱建筑物影响研究

为保证地铁双线盾构隧道下穿桩箱基础建筑的安全,采用abaqus有限元软件建立计算模型,模拟不同桩长、桩径、土体损失率及不同工况下桩基和基础底板附加变形及附加内力变化规律,从而对隧道下穿桩箱基础建筑的设计提供借鉴作用。结果表明:(1)随桩长增加,底板竖向附加变形和附加弯矩逐渐变小,底板竖向附加弯矩在桩顶出现极大值;3号基桩(右线隧道左侧)随桩长增加,桩身最大水平位移、附加弯矩和附加轴力均逐渐减小。(2)随桩径增大,底板竖向附加变形逐渐减小,3号基桩附加弯矩逐渐增大。(3)随土体损失率增大,底板竖向附加变形逐渐变大,3号基桩附加弯矩逐渐变大。(4)施工完毕后,除4号桩(两隧道之间)外,其余各桩水平变形规律为靠近隧道的两排桩累积变形最大,离隧道越远,桩体变形越小,4号桩体最终附加水平变形倾向于先期开挖的左线隧道。     

内坑坑背系数对坑中坑基坑变形影响的敏感性分析

以苏州某地铁换乘站坑中坑为基本模型,采用土体卸载条件下的HS有限元模型,系统研究内坑坑背系数β对坑中坑基坑支护结构和基坑土体变形的影响。结果表明:外墙侧移随β增大而增大,β由0.125增大到0.75,外墙最大侧移增加34.08%,同时最大侧移位置下移了2.0 m,β对外坑底面附近以上的外墙墙身侧移影响较小,而对坑底以下侧移影响显著。内墙侧移随β增加而显著增大,β由0.125增大到0.75,内墙墙身最大侧移增加153.95%,最大侧移位置随β增大而下移,内墙墙顶竖向位移随β增大而减小。内坑坑底隆起、外坑坑底隆起随β增大而微弱减小,外坑坑背沉降总体随β增大而增大,但不同β值对应的沉降曲线相似。     

上盖物业基坑开挖引起下方地铁隧道变形实测分析

基于宁波市矮潘地块项目施工期下方地铁隧道结构变形的实测数据,分析了周围基坑群施工对下卧隧道结构的影响.结果表明:隧道结构总体呈现先下沉、后上浮的趋势,上浮值先增大再减小后趋于稳定,上浮最大值出现在隧道上部基坑土体开挖完成之后、上部土体开挖期间;隧道结构横断面变形总体呈现"横鸭蛋"变形,隧道上部土体开挖时,隧道结构横断面...     

地铁盾构下穿高速公路的路面变形特征分析

盾构施工过程中由于土体挖除、管片和二衬设置,将在穿越过程引起高速公路路面的沉降或隆起,对公路正常运营产生不利影响。论文采用Midas/GTS软件建立了北京地铁7号线盾构下穿京哈高速公路施工过程有限元模型,分析采用盾构法先后施工左右线隧道引起的高速公路路面变形特征,认为地铁盾构掘进过程中,公路路面沉降变形在纵向呈现出抛物线形态,在横向上沉降槽呈现为"U"形,最终的路面最大沉降值产生在两线隧道中轴线上方的右线第10掘进段(第23施工步)开挖时,最大值为15 mm,路面最大隆起值出现在右线上方的右线第9掘进段(第22施工步)开挖时,达6 mm。     

大型深基坑开挖对旁边地铁盾构隧道影响的实测分析

杭州地铁2号线旁边某深基坑开挖工程,采用"坑中坑"和"地下连续墙外再增设一排同深度的隔离桩并用连梁连接"的特殊加固控制措施。对基坑开挖引起临近隧道的水平位移、竖向位移和水平收敛进行监测,分析大型深基坑开挖对旁边地铁隧道的影响规律以及支护加固措施的效果,并提出隧道水平位移的预测经验公式。研究结果表明:基坑开挖导致隧道产生明显的正态分布水平向变形,隧道横向直径增大,呈现"横椭圆"形状,但变形符合规范要求;隧道沉降未超过工程报警值。本工程采用的加固控制措施适用于大型深基坑工程,建议土体必须采取"分块开挖、随挖随撑、分层浇筑"的方式,减小靠近隧道侧的基坑开挖暴露宽度。     

陡倾斜地层大断面小净距地铁车站暗挖施工力学响应分析

为了降低重庆轨道环线涂山站施工风险,提高施工效率,节约工程造价,以涂山站部分主体隧道和联络通道为对象,建立三维有限元数值模型,辅助现场监控量测,分析洞室群的施工力学响应规律,得到以下主要结论:(1)受陡倾节理的影响车站隧道群受偏压显著,右洞的水平位移明显大于左洞;中夹岩内水平位移为零的位置偏向右洞约4 m;地表沉降变形呈非对称分布,沉降最大值位于右洞拱顶上方;(2)主体隧道开挖引起联络通道竖向变形,占总位移的43.2%;联络通道开挖对主体隧道洞周位移的影响较大,对地表变形的影响较小;(3)主体隧道的底部和拱顶出现局部的拉应力区,与联络通道交叉口处的侧壁应力集中较大。     

城际铁路盾构联络通道冻结法施工技术

以珠机(珠海市区—珠海机场)城际铁路橫琴隧道金融岛车站—3号工作井区间3~#联络通道(与泵房合建)为工程背景,针对联络通道冻结法施工形成的形状复杂的冻土帷幕结构,利用FLAC 3D对冻结法施工进行了数值模拟,并与现场监测数据进行对比分析,得出冻结帷幕的变形特性、应力分布特性以及开挖造成的隧道周围管片应力的重新分布情况。研究结果表明:联络通道开挖前对通道内土体预加固能有效改善拱顶和拱底的受力状态;喇叭口是整个冻土帷幕的最薄弱处所,施工中须特别注意;联络通道开挖容易使主隧道管片处于受拉状态,且拉应力多分布在开口环的对侧。     

铁路隧道超前管棚变形规律及参数研究

研究目的:隧道近距下穿既有铁路路基或隧道段时,常采用洞内超前大管棚支护,而目前多采用工程类比法确定其支护参数,因此有必要对大管棚支护变形规律及设计参数进行研究。研究结论:(1)管棚结构变形由管棚弯曲变形和支承结构压缩变形组成,变形计算公式为s=αql(2)除未支护段外,其余段长度变化对管棚变形影响相对较小,未支护段增长,变形显著增大,且刚度越小增加幅度越大;管棚变形随着荷载的增加呈线性增长;管棚变形随着刚度增大而减小,且未支护段越长减小幅度越大,当管棚刚度较小时,刚度增大则变形显著减小,当刚度达到临界值后,增大刚度则变形减小不明显;(3)应综合考虑穿越段变形控制要求、工程投资、施工难度,合理选择管棚直径和长度;(4)本研究成果可为隧道超前管棚变形规律分析、工程设计提供理论依据。     

地表注浆对隧道邻近建筑物变形控制规律分析

为了分析地表注浆对隧道邻近建筑物变形控制规律,采用有限元数值模拟方法,从不同层高、与隧道中心线成不同角度、离隧道不同距离等3方面探讨地表注浆加固对建筑物的变形控制规律。研究结果表明：注浆加固对距离隧道中线1～1．5倍开挖跨度范围内地表的沉降控制起到了显著的作用。建筑物与隧道间距离是影响地表注浆加固控制建筑物变形效果的主要因素。建筑物层高越高,距离隧道越远,注浆对周围建筑物作用效果越不明显;随着建筑物与隧道所成角度的增大,作用效果反而越明显。     

超大直径盾构施工对邻近深基坑的影响分析

为研究盾构隧道侧穿邻近基坑过程中对基坑结构的影响,以三阳路越江隧道侧穿汉口风塔配套综合开发项目(二期)深基坑为依托,采用数值模拟方法,对盾构分别侧穿基坑开挖到底、地下室底板及负三层结构完成、地下室负二层施作结构完成及地下室结构施工至±0.0m建立三维模型,对比分析四种工况的管片及地连墙结构内力及位移规律。研究结果表明:工况1为最不利工况,拱顶沉降值、地表竖向位移值、管片弯矩值最大,而工况4对应数值最小,相对最安全;基坑内主体结构施作越完整,近隧道侧地连墙位移越小、盾构侧穿对基坑影响越小,管片最小曲率半径越大。研究成果可为隧道侧穿深基坑分析提供理论依据,也可为类似工程提供参考。