地铁隧道施工中桩基托换技术研究

桩基托换作为地铁隧道施工中的一个重要施工环节,其施工质量将直接关系到既有建筑物的安全性与稳定性。为了进一步提升地铁隧道施工质量,基于某工程实例,从托换基础开挖、托换桩及承台施工、既有桩基界面处理及植筋、托换受力体系转换等角度对地铁隧道施工中桩基托换技术展开详细研究,对于类似工程具有参考意义。     

近接群桩盾构隧道衬砌管片变形特性研究

基于合肥地铁1号线某区间段盾构隧道施工近接群桩基础工况,文章通过Midas软件模拟盾构掘进过程,着重关注管片的变形和内力变化情况,同时模拟不同注浆压力大小或隧道是否近接群桩状态下的盾构掘进过程,对其计算结果中隧道管片的内力及变形的影响程度进行对比分析。结果表明:注浆压力在0.1~0.4 MPa范围内,随着注浆压力的增加盾构隧道掘进过程中管片的内力与变形均增大;盾构隧道在近接群桩的施工中,管片的内力与变形均受到了群桩的抑制作用,且与管片距离桩基远近相关,其中距离桩基最近位置处的管片水平位移的抑制现象更为明显。计算结果能为其他类似近接施工中研究隧道管片的内力与变形特性提供参考。     

地铁施工中对地面桥梁桩基的洞内托换

建筑物地基桩基础托换一般在地面进行,在隧道洞内进行桥梁桩基托换较为少见.文章针对北京市南护城河立交桥侵入地铁区间隧道的桩基础进行的隧道洞内托换,提出了一套隧道洞内桩基托换技术.数值模拟结果和工程施工实践证明,在隧道洞内对侵人隧道净空的地面建筑物桩基础进行托换是可行的.     

利用地下导洞实现桩基托换的设计方法

文章采用了一种在地下导洞群内进行桩基托换的方法,并对导洞施工导致的原桩负摩阻力、承载力和附加沉降进行了讨论,基于弹性理论推导了计算桩附加沉降的公式。利用该方法对广州地铁工程进行了分析验证,结果表明文中的公式能较准确地描述桩的附加沉降。在复杂环境条件下的桩基托换中,该方法具有一定的应用价值。     

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。     

盾构隧道开挖引起邻近桩基响应的时空效应

为研究软粘土地层中隧道开挖期和运营期的桩基响应,文章借助有限差分软件FLAC3D,通过采用精细模拟法进行CVISC模型下盾构隧道分步开挖数值模拟,得出了桩基响应随隧道开挖和流变时间的变化情况,全面分析了考虑土体流变特性时盾构隧道开挖引起邻近桩基响应的空间效应、时间效应以及群桩的遮拦效应。结果表明:隧道开挖对桩基的影响主要集中在开挖至桩基前方1倍洞径与开挖至桩基后方2.5倍洞径之间;隧道开挖完成后,桩基的内力和位移在很长时间内还会继续增大,然后达到稳定,且桩基轴力先达到稳定,沉降达到稳定所需时间最长;群桩中内力的遮拦系数大于位移的遮拦系数,随着流变时间的增加,群桩的遮拦系数会逐渐增大。     

泥炭(质)土地层中盾构法施工对邻近桥梁的影响分析

文章以昆明地铁3号线工程为例,采用有限元软件模拟泥炭质土地层中盾构掘进对邻近桥梁的影响,分析了地表沉降与桥梁桩基位移规律,并与现场实测结果进行了对比。结果表明:泥炭质土层中盾构施工会造成较大的地表沉降及桩基位移,一定范围的地层加固可有效减小沉降及位移值;数值模拟中泥炭质土加固后工况的地表沉降量与桥梁位移值与现场实测值较为接近,验证了数值模拟结果的准确性与可行性。     

地铁盾构隧道施工对近接桩基的影响研究

采用三维有限元方法对盾构隧道近接桩基施工进行模拟,分析盾构机动态掘进时既有桩基位移的变化规律.模型中实现了盾构施工过程的步步掘进模拟,采用了接触单元来模拟桩基与土体的相互作用,并考虑了注浆层硬化的时间过程.计算结果表明,盾构隧道修建时,既有桩基将产生沉降和倾斜,桩基与土体的沉降差导致它们的接触面在地表处产生滑移,桩基顶部向隧道侧挤压,而在另一侧与土体脱离.施工参数的敏感性分析表明,增大顶进力会增大施工期间的桩基倾斜率,但对最终倾斜率影响不大;增大注浆压力则将增大桩基的最终倾斜率.该工作可为类似工程的施工提供参考.     

大直径盾构隧道穿越建筑物群变形分析与控制措施北大核心CSCD

大直径盾构隧道掘进施工对土体造成扰动,导致地表产生沉降或隆起,继而严重威胁上部建筑物群的结构安全。文章依托某大直径盾构隧道穿越老旧小区密集建筑物群工程,首先利用二维有限元软件计算关键断面房屋的沉降变形,再对比三维有限元软件的计算结果,分析两种计算方法的适用范围;然后基于三维模型探究了不同初期荷载释放率对盾构穿越引起的地表和房屋变形的影响,最后利用Peck公式计算的理论地表沉降数据,梳理初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率三者的内部联系并提出了控制变形的相关措施。研究结果表明,初期荷载释放率越小,地表及房屋沉降也越小,对应的地层损失也越小;对于控制地表变形,减小荷载释放率等同于减小地层损失率;初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率这三者减小的量值呈线性关系。     

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。     

隧道掘进过程中邻近桥梁桩基受力变形规律研究

隧道盾构下穿既有工程会扰动周围的土体,导致其邻近的构筑物产生变形,甚至结构发生破坏。文章以某邻近桥梁盾构隧道工程为研究对象,分析该盾构隧道施工过程对周边桥梁桩基的影响,并基于有限差分法,分析桥梁桩基及盾构上方路面的变形规律。研究表明,在盾构隧道施工过程中,桥梁桩基及盾构上方路面的变形均小于规范所规定的限值,说明盾构施工对其周边构筑物结构影响较小。研究成果可为隧道盾构施工方案提供理论指导和参考依据。     

全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究

盾构在富水砂层中掘进时,容易出现喷涌、地表沉降大、流砂等现象,给掘进施工带来很多问题和困难,尤其是在全断面富水砂层中掘进时,如何控制盾构施工参数显得极其重要。文章结合广州地铁21号线水西站—长平站盾构区间隧道工程实例,考虑了工程实践中盾构穿越全断面富水砂层且下穿薄弱基础的水西村民房建筑的情况,进行了盾构施工措施及试验段掘进参数分析,确定了盾构下穿水西村民房建筑的施工参数。监测结果表明:参数实际控制值与分析拟定值接近,地表沉降可以控制在5 mm内,房屋沉降可以控制在10 mm内,验证了参数选取的正确性。盾构在全断面富水砂层中下穿平房群时,实际土舱压力高于静止土压力,同步注浆量不低于1.6倍的理论值,提高土压力和推力可以有效降低平房群的沉降值。     

振动荷载下倾斜桩复合地基变形控制研究

桥梁等工程现场施工时难免出现因施工不当或侧向开挖等因素导致桩基础产生倾斜,而目前对于含不同倾斜角的桩及地基在振动循环荷载下的变形性能研究较少。文章通过室内模型试验,对含不同倾斜角管柱桩及地基施加竖向循环荷载,测量其在不同加卸载阶段的沉降量和水平位移。结果表明:(1)在加卸载过程中,桩和地基的沉降及水平位移随着荷载、加载次数和倾斜角度的增加而增大,实际工程中可以通过预压法减少后期的沉降和水平位移量;(2)每次加卸载时土体产生的沉降与位移变形,均包含弹性变形和塑性变形。结合试验结果,对倾斜管柱桩在竖向循环作用下可能产生的病害进行了机理分析,并提出了防治措施。     

复合地层盾构侧穿邻近桩基隔离桩防护效果分析

文章以南昌地铁四号线某盾构区间隧道侧下穿邻近既有建筑物桩基为研究对象,采用Plaxis 3D数值模拟方法研究了上软下硬复合地层中隔离桩的变形防护效果,并对未设隔离桩及14种不同工况隔离桩进行三维数值对比分析。结果表明：隔离桩与盾构隧道水平距离越近,与邻近建筑桩基水平距离越远,其对邻近桩基变形的防护效果越为明显;隔离桩底部最优设置深度为隧道底部以下1/4隧道直径与3/4隧道直径之间;隔离桩底部深度确定时,其顶部插入地面以下7 m深度范围均能起到较好的防护效果。     

深圳地铁盾构隧道近距离上跨既有线引起的结构变形研究

随着城市轨道交通网络的不断加密,新建地铁隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离上跨施工对既有线隧道的影响问题,比常规地铁隧道施工更为复杂。文章针对深圳地铁新建9号线双线盾构隧道近距离上跨既有1号线隧道,形成双层隧道四线叠交的特殊工况,采用有限元数值模拟和现场自动化监测结合的方法,研究了盾构隧道上跨施工引起的既有线水平和竖向的变形规律,并分析了土压力对既有线变形的影响。研究结果表明:现场自动化监测结果和数值模拟结果基本一致;上跨施工时,先行隧道开挖对既有线的影响大于后行隧道;既有线竖向整体呈现上浮状态,最大累积上浮量为2.2 mm;既有线的水平偏移与盾构推进方向一致,最大水平偏移量约为1.4 mm;土压力对既有左右两线水平位移的影响大致相同,水平位移随土压力的增大而增大;土压力对既有左右两线的竖向位移影响不同,随着土压力的增加,既有线左线的上浮量逐渐减小,而既有线右线的上浮量不断增大。研究成果可为同类型地层条件下盾构隧道近距离穿越既有结构的设计与工程施工控制提供依据,具有一定的理论意义与应用价值。     

盾构施工引起的地层分层位移测试技术研究

文章基于对盾构施工引起的地层分层位移的研究分析,提出了一种适用于城市地铁均匀土层盾构施工的高精度地层分层位移的测试技术,并在北京地铁14号线盾构隧道工程中得到了应用和验证。首先,该技术利用锚固平台、静力水准仪和单点位移计组成的地层分层位移综合测试系统,实现高精度、高频率、低扰动的测量;其次,根据盾构掘进空间位置变化过程,在开挖地层均匀、掘进过程稳定的基础上,以刀盘中心为零点,建立盾构掘进动态坐标系,论证了不同深度测点地层位移转换的可行性;最后,使用多元回归分析方法对因盾构施工过程中各参数不稳定产生的差异进行排除,实现了同一竖向钻孔不同深度地层分层位移的精确监测,可有效指导盾构施工引起的沉降控制及复杂地层和环境条件下穿越工程的设计、施工及风险管控。     

盾构掘进参数对地表沉降的影响分析

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题.文章以深圳地铁5号线洪浪-兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,通过数值模拟和现场监测,对影响地表沉降的掘进参数进行了模拟分析.计算结果表明,地表下沉与盾构掘进参数密切相关,适当加大注浆压力能有效控制地表沉降;同时,土舱压力与土体原始侧向压力接近时地表沉降量最少.实测地表沉降与掘进参数的关系表明,当注浆量一定时,地面沉降随土舱压力的增加而减小;地表沉降随着注浆量及注浆压力的增大而减小.     

地铁盾构掘进引起的软弱地层沉降分析

昆明地铁首次在含有泥炭质土软弱地层中采用盾构法施工,难度极大。文章依托昆明地铁首期工程实践,考虑含有泥炭质土软弱地层条件下先行隧道施工对后行隧道施工的影响,建立修正的Peck公式对地表沉降进行计算,在此基础上采用数值方法进一步分析该软弱地层条件下地铁盾构掘进引起地层沉降变形规律,并与地层沉降预测经验公式对比。研究表明:本文方法与数值模拟结果以及现场监测数据吻合较好,可以较好地分析含泥炭质土软弱地层中盾构掘进引起的地层变形规律;先施工隧道的外侧地表沉降变化率较大,后施工的隧道外侧地表沉降变化率较小,但横向沉降范围较大;最大沉降量位于两隧道轴线的中线和先施工隧道的轴线之间,主要由先施工的隧道引起。最后,结合盾构施工监测数据,提出了含泥炭质土软弱地层条件下地铁盾构施工地层变形控制技术措施。     

复合地层盾构刀具磨损控制技术研究

文章以杭州地铁2号线杭发厂站—人民路站盾构区间隧道工程为背景,首先对盾构穿越上软下硬复合地层段的刀具磨损情况进行了分析,揭示了刀具严重磨损所导致的一系列施工异常现象,包括盾构掘进参数异常、盾构出土异常、地表严重沉降等;其次,针对盾构刀具非预见性严重磨损的工况,提出了地基加固结合常压换刀的处理方法,以及后续盾构掘进过程中土体改良、设备配置优化、参数控制等措施。结果表明,通过对复合地层的盾构施工措施进行优化,刀具磨损量控制在允许范围内。     

考虑施工扰动影响下地铁工后沉降及孔压变化数值分析

目前,地铁施工引起的地基土变形和孔压变化已受到广泛重视。文章依据Henkel提出的三向应力条件下的超孔隙水压力理论,求得隧道起拱线处初始超孔隙水压力,通过MIDAS-GTS建立三维有限元模型,对杭州地铁工后固结进行数值模拟,分析了受施工扰动影响的工后不同时间段内地基土沉降和孔压分布规律。结果表明:施工完成后,土体中的超孔压分布呈左右对称分布,且孔压的消散程度与地基土固结度基本一致;固结沉降主要发生在盾构掘进初期,最大值出现在地表处;固结度越高,由地铁运行所引起的孔压变化量越小。