大直径盾构隧道下穿高层建筑风险分析及沉降变形研究

大直径盾构隧道下穿高层建筑物是城市市政工程中经常遇到的施工状况,在盾构掘进过程中隧道周边土层会发生一定的变形,从而威胁到建筑物的结构安全稳定,对此类工程施工过程进行风险分析和结构变形计算是十分必要的。以此类工程施工为研究背景,采用数值模拟和原位监测的手段,发现大直径盾构掘进过程和掘进后对高层建筑沉降影响较大,并且盾构下穿过程对地下室底板和独立式桩基变形也有显著影响;采用洞内同步注浆有利于减少建筑物沉降。大直径盾构隧道下穿过程中应明确施工风险,严格控制掘进参数,制定有效沉降控制措施是降低施工风险的有效手段。     

城市下穿隧道深基坑稳定性研究

以城市下穿隧道深基坑为研究对象,运用FLAC3D软件对基坑开挖和支护结构与周围土体的共同作用进行数值模拟试验,研究了基坑围护结构和内外土体的受力变形特征。研究结果表明:基坑外地表最大沉降量发生在距离基坑一定距离处,且随开挖深度的增加最大沉降位置远离基坑处,沉降量明显加大;基坑开挖期间地下连续墙竖向位移变化不大,主要为侧向变形;坑底土体的隆起值随开挖深度的增加呈非线性增长,但回弹增量有减小的趋势;随着开挖深度的增加,在靠近基坑越近的地方深部土体水平位移越大。     

狭长深基坑支护结构设计的有限元分析

以南京某地铁车站深基坑工程为研究对象,介绍该工程场区的地质条件,支护形式及施工工序;分析该基坑在开挖过程中围护结构的位移、支撑轴力及基坑周围土体地表沉降的变化,通过有限元软件Plaxis对基坑开挖进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行比较分析,二者结果基本吻合,并且通过进一步研究得到了支护结构抗弯刚度EI、坑边超载及开挖对基坑变形规律的影响结果。增加支护结构的抗弯刚度能一定程度减小地连墙的水平位移,随着坑边超载P的不断增大墙顶水平位移不断加大,当P=50 k Pa时,围护结构墙顶范围内发生明显屈服。而随着开挖深度的不断增大,超载对地连墙水平位移的影响系数不断减小。基坑开挖时。地下连续墙最大侧移位置大致位于开挖面附近,且随着开挖深度的增大而逐渐下移。当土体开挖至坑底且未施工底板和垫层时,此时基坑处于最危险状态。     

盾构隧道下穿既有地铁区间隧道变形影响分析

针对深圳地铁7号线某区间盾构隧道下穿既有地铁1号线区间实际工程,采用MidasGTS软件建立了盾构施工的物理力学模型,模拟了盾构隧道穿越既有线施工过程,预测分析了盾构施工对既有盾构区间的影响。计算结果表明,在对隧道间土体进行洞内注浆加固的条件下,盾构区间施工对既有地铁线沉降变形存在一定影响,但影响程度较小,可以满足既有线运营要求。     

深大基坑降水开挖施工对结构及周边环境影响有限元分析

为分析深大基坑降水开挖施工对结构受力变形规律和周边环境的影响,采用有限元分析方法,分析基坑在不同连续墙厚度、入土深度和弹性模量条件下围护结构在各个开挖阶段的受力变形特征,发现土体压缩模量是连续墙受力变形的主要影响因素。文中分析基坑降水引起周围土体的固结沉降和水平变形规律,给出了基坑开挖和降水所引起沉降在总沉降中比重,为类似工程提供一定的借鉴。     

成都地铁4号线下穿铁路桥三维数值模拟分析

成都地铁4号线二期工程万年场站~东三环站区间为双线盾构隧道,区间盾构隧道下穿包括无砟轨道、有砟轨道及桩基础形式铁路桥的铁路群。以数值模拟为手段,采用Flac3D软件,建立盾构下穿铁路桥的三维有限差分模型,对盾构掘进中造成的地表沉降、周围土体变形及铁路桥墩的沉降变化进行了分析,评价了上部铁路桥的安全性,并提出了相应的安全控制措施。基于土体加固措施,对加固与不加固工况进行了对比分析。结果表明:铁路桥与盾构隧道间土体加固后,桩基最大水平位移和竖向沉降分别减少了58%和79%,桥墩沉降满足安全控制标准,盾构施工对铁路桥运营的影响在安全范围内。     

盾构隧道下穿有轨电车路基影响分析

盾构隧道下穿有轨电车路基时,会对周围土层造成扰动并造成路基沉降.路基沉降可能会给有轨电车运营安全带来较大影响.为研究盾构隧道下穿有轨电车路基过程中路基的沉降变化规律,以沈阳地铁4号线沈创区间为例,采用Midas-GTS-NX有限元软件对盾构隧道下穿有轨电车路基施工过程进行三维数值模拟,研究结果表明:本工程最大沉降量约为1.4mm,小于有轨电车路基沉降控制值10mm,无需采取其他处理措施即可满足变形控制要求;左右线盾构隧道同时开挖时,路基沉降量最大.在实际工程中,盾构隧道下穿重要构筑物时应尽量避免同时施工;左右线盾构隧道前后错开一定距离后施工可减少路基沉降,也可缩短工期.     

地铁盾构施工对临近通信发射塔的工后影响分析

地铁盾构施工会使周边临近构筑物产生不均匀沉降和倾斜,对构筑物结构的稳定性产生不良影响.北京地铁某盾构区间近距离下穿铁路通信发射塔一年后,经检测发现发射塔基础产生了较大不均匀沉降.基于该铁路通信发射塔,结合工前、工后（施工1年后）检测结果及施工过程监测数据,采用有限元数值模拟分析方法,考虑地铁盾构施工造成的结构不均匀沉降及结构初始差异沉降,综合分析盾构近距离施工对通信发射塔结构稳定性的影响,评价通信发射塔的安全状况.研究表明：盾构隧道施工所产生的不均匀沉降造成的通信发射塔结构变形在安全容许范围内,结构变形均能满足发射塔材料安全性要求,通信发射塔基础东北角与东南角塔基承载力安全系数较低,需对其采取加固措施.     

高架桥桥基与地下车站深基坑近距离施工相互影响分析

基于某地下车站深基坑与高架桥桥基近距离施工难题,利用Midas GTS NX软件,土体采用修正摩尔库伦本构模型,对基坑开挖、桥基施工、支撑拆除以及车站主体结构回筑进行施工全过程数值模拟,分析施工全过程基坑和桥基的相互影响规律,并结合现场实测数据对数值模拟结果进行对比验证。研究发现,基坑开挖阶段,由于土体水平卸荷,基坑变形不断增大,基坑地表最大沉降发生在距基坑边缘约0.4倍基坑宽度处,地连墙最大侧移发生靠近基底处;桥基施工后,基坑地表沉降和地下连续墙侧向位移进一步增加,桥基本身也产生了一定沉降;基坑支撑拆除和车站主体结构回筑阶段,由于围护结构的作用,基坑和桥基的变形增长并不明显。     

砂卵石地层半盖挖地铁车站深基坑变形特性

采用半盖挖法施工的地铁车站深基坑工程往往具有施工规模大、支护结构复杂、开挖深度大、施工场地狭小等特点,而砂卵石地层稳定性差,受荷载易变形,导致基坑安全事故时有发生。以成都地铁某半盖挖车站为例,采用有限元分析软件PLAXIS 3D,对基坑开挖过程中地表沉降及隆起、围护结构侧移、立柱变形情况进行数值模拟分析。受到基坑不对称开挖影响,基坑两侧结构及地表沉降变形略有差异：明挖侧顶部出现了朝坑外的位移,盖挖侧围护桩深层水平位移比明挖侧大;明挖侧累计地表沉降值比盖挖侧小;立柱在开挖过程中的竖向位移会受到上部荷载、坑内土体沉降及坑底隆起的共同作用,立柱上部结构会出现朝向明挖侧的弓形水平变形。     

邻近既有盾构隧道基坑工程施工安全影响评估

拟建设基坑工程开挖深度为5.8m,北侧围护结构紧邻盾构隧道,基于该基坑的施工过程,通过基坑工程支护结构稳定性计算,并采用FLAC 3D软件进行数值模拟,评估该项目基坑工程施工对扬州瘦西湖隧道主体结构安全性的影响。结果表明,进行第二层基坑开挖时,隧道总体变形量十分接近预警值,位移最大位置出现在隧道敞口段与暗埋段的连接部位附近,施工时应该对此处采取一定保护措施。研究结果可为类似项目工程安全评估提供有效的参考依据。     

盾构下穿既有车站风道的施工风险评估及控制研究

盾构法是目前城市轨道交通建设施工中的主要方法之一。鉴于盾构在施工过程中不可避免地会遇到近距离下穿既有建筑物的情况,使其有沉降、倾斜、拉伸、压缩变形等潜在风险,尤其是地铁车站及风道,有必要对其影响进行风险评估及施工控制。以北京地铁8号线盾构区间隧道下穿地铁14号线车站的东南风道为例,在对施工风险进行评估的基础上,借助有限差分软件对施工过程进行了动态模拟,分析了盾构施工引起的地层位移、应力及其对邻近风道结构的影响,并提出了加固土体、控制盾构参数、加强二次注浆等控制措施,以减少对邻近风道的影响。现场监测结果表明,在采取有效控制措施后,风道结构最大变形被控制在2mm以内,从而验证了所提方案的合理性。     

盾构施工下穿既有建筑物沉降变形分析与控制

为了控制盾构近接施工区既有建筑物的沉降变形,以福州地铁某线下穿文化街区的隧道盾构施工为例,采取全过程分阶段风险控制措施,并建立其隧道盾构的数值仿真模型,分析盾构施工对建筑物和地表沉降的影响。模拟结果表明:盾构下穿建筑物的最大沉降为4.9 mm,地表最大沉降为5.5 mm,均满足规范要求。同时将数值模拟结果和现场监测结果进行比对,验证了数值模拟的可靠性。研究结果可为类似隧道盾构下穿既有建筑物的风险管理和控制提供参考。     

盖挖逆作法基坑开挖对地表沉降的影响及控制措施研究

深圳地铁七号线福民站工程采用盖挖逆作法进行基坑开挖,依托该工程研究新建福民车站 施工对基坑周边地表沉降的影响并提出控制地表沉降措施。采用ABAQUS有限元计算软件对基 坑开挖过程中周边土体地表沉降变形进行精细化数值模拟,结合施工过程中实时动态监测资料, 总结采用盖挖逆作法施工对地表沉降的影响规律,为施工过程中结构变形发展预测和设计方案实 时调整提供理论支撑。结果表明,在福民站基坑盖挖逆作施工过程中,地表最大沉降值随基坑开 挖第一、二次卸、加载的进行而增大,后随第三、四次卸、加载的进行逐步趋于稳定。新建地铁 周边土体地表变形较小,距离基坑从近到远,沉降值逐渐减小直至趋于零,数值模拟及现场监测 的最大沉降值均在预警值10mm之内,保证了周边建筑物的安全性和稳定性,验证了当前设计方 案的可行性。     

土体宽度非对称基坑变形特性分析

采用MIDAS/GTS有限元软件对邻近有地铁车站形成的两侧土体宽度非对称的基坑开挖进行数值模拟,详细分析一侧为半无限土体,另一侧土体宽度由有限土体逐渐变为半无限土体的基坑变形特性,并与现场监测数据进行对比分析。结果表明:在厦门地区地层条件下,基坑有限土体侧的变形明显小于半无限土体侧,基坑有限土体侧土体宽度对基坑变形的影响范围为1.5倍左右基坑开挖深度。具体表现为随着基坑有限土体侧土体宽度的增大,基坑坑底隆起值增大,基坑半无限土体侧地表沉降量、桩体水平位移量减小,基坑有限土体侧地表沉降量、桩体水平位移量增大,基坑两侧变形逐渐变化至基坑两侧均为半无限土体时的变形量。     

地铁盾构隧道下穿既有构筑物沉降分析及对策

以国内某盾构隧道下穿既有构筑物为工程依托,运用有限元分析软件Plaxis模拟盾构隧道开挖的全过程．对施工所引起的沉降进行数值模拟分析。研究结果表明：隧道下穿住宅楼时,桩基础会产生较大的不均匀沉降;隧道下穿锅炉房时,左右线开挖后引起的基础沉降都超出了可控范围;隧道在先后下穿住宅楼和锅炉房的施工过程中都存在较大风险。通过研究提出了盾构施工期间技术措施,有效地控制构筑物沉降,以达到相关安全性要求。     

既有地下人防洞库对基坑变形的影响分析

为了深入研究既有人防洞库对基坑变形的影响情况,运用 PLAXIS有限元程序对开挖进行模拟,得到在基坑开挖过程中,既有人防结构对基坑周边位移场、沉降变形及坑底土体隆起变形情况的影响。模拟计算结果表明,在相对于无人防洞库基坑开挖情况下,基坑开挖到人防结构时,基坑支护结构周围沉降变形模式明显改变,同时最大沉降有少许降低,而最终隆起量降低明显。人防洞库的存在对基坑变形有明显的限制作用,这种作用主要是限制坑底隆起,从而影响周围沉降。同时,总结出了基坑开挖地层变形的基本规律,为今后类似工程提供有益的参考。     

地铁站基坑开挖对相邻建筑物影响性分析

由于地铁3号线天津站基坑开挖施工过程中,基坑周边土体产生明显的变形,导致站后局建筑物产生一定程度的地基不均匀沉降和建筑结构产生裂缝,建筑结构存在安全隐患．为防止建筑结构进一步破坏和制定保护方案,对建筑地基进行了施工期间的沉降监测．依据监测结果,采用大型有限元软件ANSYS对基坑不同开挖深度时地基不均匀沉降对建筑物可能造成的影响进行了分析,对其结构性能进行了合理评价．结果表明：目前沉降量暂时不会导致承栽结构破坏;相邻框架柱间最大沉降差与相邻框架柱间距的比值5‰为建筑物不发生结构性破坏的临界不均匀沉降条件．其结果可作为地铁基坑施工时制定站后局保护方案的参考,也可作为其它工程的参考．     

基坑近接既有地铁盾构隧道施工影响分区方法

为了确保基坑近接既有地铁盾构隧道的结构安全和正常运营,在对盾构隧道纵向等效刚度模型研究的基础上,建立了隧道纵向变形曲率与螺栓承载状态和线路正常运行要求的公式.结合沈阳某深、大基坑近接既有地铁盾构隧道施工工程的实际情况,通过改变既有盾构隧道相对新建基坑的空间位置关系,进行了多工况三维数值模拟计算分析,得到了基于桩锚支护的基坑近接既有地铁盾构隧道施工的强、弱、无影响分区图,并通过现场的沉降实测结果等验证影响分区标准和控制技术的有效性.研究结果表明:盾构隧道纵向变形曲率半径是基坑近接盾构隧道施工中隧道结构安全和正常使用的关键指标,可将盾构隧道纵向变形曲率半径作为近接影响判断准则;在确定基坑近接既有盾构隧道施工工程的影响分区时,可将盾构隧道轨道线形受影响的临界状态及管片接头极限状态下隧道纵向变形曲率半径,分别作为强弱影响区和弱无影响区的划分阈值.     

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...