浅埋盾构隧道近接桩基础渗流应力耦合安全性分析

对于岩土结构,水流的渗流作用往往会造成结构受力发生变化,进而引起变形。如水域中的桥梁桩基础在盾构隧道近距离侧穿施工时,地层的扰动会对群桩基础及上部结构产生不利影响。为研究渗流作用下盾构隧道侧穿桥梁基础施工的安全性问题,以某市穿越河流施工的地铁盾构隧道为对象应用有效应力原理,借助数值仿真法建立水域三维动态盾构隧道施工有限元计算模型。结果表明,浅埋盾构隧道推进过程中会使影响范围内的土体产生部分地层隆起。开挖完成后,桥面中部沉降位移较大,双线开挖最终沉降位移沿横桥向轴线对称分布。桩身纵向位移受影响最显著的是距盾构轴线2 D横向范围内,及沿桩身埋深变化的1. 5 D深度范围内区域。桩身横向位移整体呈大头型"S"分布,浅埋层桩身横向位移显著大于深埋层桩身横向位移; 15 m深度以上范围内的桩身横向位移在左线和右线开挖后的增加量约为1∶1。沿桥梁纵向延伸,桩身的竖向沉降呈现中部大于两端,即"中间大两端小"的分布形式。     

地下通道穿越轨道交通的施工工艺分析

针对地下通道穿越轨道交通施工易导致既有线路出现结构失稳问题,以某一地下隧道穿越既有轨道工程为对象,通过选取5个典型的施工节点来进行结构稳定性分析,利用有限元软件和工程实测值对比分析获得不同施工节点下隧道的变形位移参数,研究结果表明:随区间隧道开挖进行,地表沉降值和竖向位移不断增大;在上台阶开挖至线路正下方阶段,各测点沉降变化速率较快,占总位移量的70%。二衬施工完成后,产生竖向最大位移量,最大位移位于新建隧道左上既有车站底板中部。隧道开挖后,通过对线下土体进行注浆加固处理易使得既有线路站台整体上浮,在一定程度上有利于对后续结构整体的沉降控制,同时既有线路结构沉降集中在上导洞开挖段,当上导洞临时仰拱形成后,后续施工段对既有线的影响减小。     

桥梁桩基础施工对既有明挖隧道变形影响研究

以某桥梁跨越隧道工程为研究背景,运用有限元软件模拟桥桩基础施工过程,并针对桩基础不同开挖深度对地铁隧道的影响展开对比分析,研究表明:在桥梁桩基础施工过程中,东西双向隧道拱底、隧道左、右拱腰以及桩基础周边土体变形规律均呈对称分布;靠近隧道附近施工对隧道拱底和拱腰的变形影响最大;桩基础开挖深度未超过隧道时,地表沉降与桩周土体水平位移均随着开挖深度的增大而变大,当开挖深度超过隧道位置后,地表沉降与桩周土体位移将不再受开挖深度的影响,其结论可为类似桥梁跨越隧道工程研究提供参考与借鉴。     

高海拔特长公路隧道下穿高压电杆的加固措施

为保证高海拔浅埋特长公路隧道下穿高压电杆施工过程中电杆的安全稳定,通过对高海拔隧道围岩和注浆加固区进行物理力学试验,建立三维有限差分模型,模拟隧道下穿电杆施工全过程,并结合现场监测数据,研究隧道周围管棚支护与上方地表注浆对近接电杆的稳定性加固效果。研究表明:隧道开挖对既有高压电杆基础的竖向沉降影响较大,水平位移影响较小;地表注浆、管棚加固可改善软弱岩体的整体性与强度;在隧道下穿高压电杆过程中,电杆沉降位移满足控制标准,预注浆加固效果显著。     

复杂填海地层中地铁基坑开挖变形实测分析

为探究复杂填海地层中深基坑的变形规律,对深圳地铁13号线深登明挖区间开挖过程中围护桩水平位移和地表沉降的现场监测数据进行了分析。结果表明：开挖过程中围护桩最大水平位移均小于开挖深度的0.13%,最大水平位移出现在开挖面3 m以下与4 m以上之间,围护桩水平位移沿桩身呈现两头小中间大的“鼓胀”形分布;地表沉降的增长与围护桩水平位移的增加同步发生,地表沉降形态为“凹槽”形,最大地表沉降发生在距坑边0.45倍基坑深度的位置。本研究为了解深圳地区复杂填海地层的基坑变形规律提供了参考依据。     

基于修正剑桥本构模型的盾构隧道开挖对邻近桩基影响分析

为了保证在我国黄土地区城市地铁盾构开挖在靠近桩基础时的安全性,降低盾构开挖对桩基础的扰动影响,基于ABAQUS数值模拟有限元分析软件,采用土体的修正剑桥本构关系,建立地铁盾构法开挖施工的三维有限元分析模型。对隧道盾构开挖过程中邻近桩基础的变形和地表沉降规律进行了计算分析。研究结果表明:隧道盾构对邻近桩基础的影响主要表现在桩基础的隧道埋深位置处,垂直隧道纵轴的水平方向(X方向)位移量上;在盾构开挖过程中,随着开挖面与桩之间距离d缩小,桩的水平方向位移逐渐增大;在d大致为[-0.5D,+0.5D]范围内时,变形最大;当d继续增大时,水平方向位移也继续增大,最终趋于稳定值。通过综合分析数值模拟计算和施工现场监测得到的地表位移变形曲线,可以发现在隧道轴线正上方位置地面的沉降最大,向隧道轴线两侧沉降逐渐减小,但在桩基附近的地表沉降相对较小,而桩顶承台也受到不均与沉降的影响产生偏移。在该隧道工程实际开挖中,需要加强承台不均匀沉降监测,以便及时采取控制措施。     

下穿输水隧道对北京地铁五棵松站的影响之数值分析

2条平行暗挖输水隧道从北京地铁五棵松站下方穿过,2条隧道中心间距为94 m,隧道毛洞顶部距离车站底板仅3717 m,属于近接施工问题。为了确保输水隧道施工时,地铁车站结构及轨道的安全,采用三维有限元仿真分析的方法对输水隧道开挖全过程进行模拟。通过对地表位移和车站顶、底板位移随开挖过程变化规律进行计算分析,得出需要对输水隧道扩大段、注浆通道和下穿隧道周围的土体进行注浆加固,才能确保地表和轨道位移不超过规范所规定的限值,并提出为了降低施工过程中,地铁车站两侧因不均匀沉降而产生的扭矩,需要在车站两侧采用对称施工的建议。     

深基坑开挖对邻近地铁车站影响的三维数值分析

运用MIDAS/GTS软件的施工阶段分析功能,针对深基坑施工对邻近地铁车站的影响进行三维数值分析。结果表明:对于采用排桩+内支撑方式进行支护的邻近地铁车站侧深基坑,加大支护桩桩径,加密桩间距可以有效减小地铁车站水平位移;同时,基坑阳角区域水平位移值随开挖逐渐增大,并呈现中间大两端小的趋势。     

基于渗流应力耦合的基坑降水及开挖对邻近桥桩的影响分析

城市涵洞建设下穿高架桥区域时,涵洞深基坑施工会对周边土体和临近桥梁下部结构产生影响。以福州某下穿高架桥涵洞深基坑工程为背景,基于渗流应力耦合理论和修正摩尔库伦三维模型,借助有限元软件对降水条件下的深基坑开挖过程进行模拟,结合现场监测信息反馈进行分析。分析了基坑降水及开挖过程地表沉降及邻近高架桥桩水平位移和竖直沉降分布规律。为探索基坑施工降水最佳模式,减少降水带来的影响,模拟过程对比了一次降水和分次降水条件下的最终地表沉降和高架桥桩的变形。结果表明:基坑降水开挖过程地表沉降沿基坑开挖垂直方向呈"勺形"分布,呈现出两头小中间大的趋势;邻近基坑的桥墩桩身水平位移随深度的增加而减小,远离基坑的桥墩桩身水平位移随深度的增加先增大后减小,且距离基坑较近的桩体水平位移较大。且每一次开挖后地表沉降和桩身水平位移都增加,增加的幅度随着开挖深度变小;现场监测数据略大于有限元结果,但变化趋势基本一致,表明数值模拟具有良好的适应性;基坑降水对坑外地表沉降及桥桩变形影响显著,分次降水方案可一定程度上减少基坑降水引起的地表沉降和桩身水平位移,类似基坑降水施工可通过分次降水方案控制沉降影响。     

车站基坑揭露断层带注浆加固效果数值模拟研究

为研究注浆对明挖基坑揭露断层带的加固效果,以南京地铁上元门车站基坑工程为背景,考虑基坑开挖过程中渗流场与围岩应力场的相互耦合作用,建立相应的有限元分析模型,对软弱破碎层、注浆加固带、基坑地下连续墙以及围岩所组成的耦合系统进行模拟,研究注浆加固前后围岩渗流场、位移场以及应力场的特征,最终获得基坑地下连续墙的水平位移、基坑外地表沉降、围岩塑性区分布、基坑内围岩变形以及基坑内涌水量变化规律。研究结果表明： 1）通过对基坑底部断层带的注浆加固,基坑侧向位移及基坑外地表沉降均得到有效控制,相比于注浆加固前,其最大水平位移和地表累计沉降量减小50%以上,满足工程要求; 2）基坑底部区域内塑性区范围明显减少,基坑外塑性区扩散也得到有效抑制; 3）基坑底部断层带注浆改变了渗流场分布,有效降低了基坑涌水量,基坑治理区域涌水量由最初的94 m3/h逐渐减小到4 m3/h,堵水率达96%; 4）注浆结束后现场钻孔取芯率达到75%~80%,开挖揭露大量劈裂作用形成的浆脉,验证了注浆可有效治理明挖基坑所揭露的软弱断层破碎带。     

MJS水平旋喷桩施工过程中的地表沉降分析

基于实际工程中出现的MJS水平旋喷桩施工过程中出现的地表沉降过大的现象,运用FLAC3D软件,分析水平旋喷桩在不同注浆置换率条件下加固地层所产生的地表沉降值,探求在水平旋喷桩施工过程中地表的沉降规律。同时,计算了不同注浆置换率条件下盾构开挖过程中的地表沉降,总结出不同置换率条件下地表沉降变化规律。     

双孔平行地铁顺穿桥梁对桥梁桩基础影响研究

利用有限元分析软件建立桥梁基础及双孔地铁的模型,模拟地铁盾构的施工工况。研究盾构施工前后地铁隧道、周边土体变形趋势及其对地铁顺穿桥梁的桩基础轴力、弯矩、水平变形及沉降的影响。分析结果表明:隧道施工造成隧道上部土体沉降,下部土体隆起,隧道呈现椭圆形;其顺穿桥梁桩基轴力、弯矩增加幅度较大,桩基在地铁隧道深度以上竖向沉降,在隧道深度下局部桩体隆起,桩身位移呈现“3”字形,最大位移位于隧道中心标高与隧道底标高之间。     

软土地区深基坑被动区加固稳定性对比分析

在以淤泥或淤泥质土为主的珠三角地区开挖深基坑常采用钢板桩进行基坑支护,为保证支护结构的稳定性,对基坑底部被动区进行加固,合理的加固设计能在保证稳定的基础上减少支护成本。文中针对广东省佛山市地铁2号线林岳车辆段某基坑工程,建立被动区水泥土搅拌桩加固的基坑开挖支护三维数值模型,通过实测值与计算值对比,分析数值模型与计算参数取值的合理性;对基坑底部被动区无加固、水泥土搅拌桩加固和钻孔灌注桩加固时桩顶水平位移、桩身整体侧向位移、地表沉降、土体深层水平位移进行对比分析。结果表明,基坑底部被动区采用水泥土搅拌桩或钻孔灌注桩加固可减小钢板桩围护结构60%的侧向位移,水泥土搅拌桩对开挖深度小于6 m的基坑的加固效果最佳;采用钻孔灌注桩加固,开挖深度为10 m时,桩身整体侧向位移比被动区无加固时减小69.2%,比水泥土搅拌桩加固时减小65.1%,对围护结构整体侧向位移的控制效果比水泥土搅拌桩好。     

大连地铁盾构施工穿越桥梁桩基监测分析及加固方法

以大连地铁202标段促进路到春光街地下隧道穿越华北路高架桥桩基础为背景,通过60d的穿越施工监测,利用现场实测数据分析了盾构施工对地面沉降、高架桥的变形影响。分析结果表明,隧道轴线监测点变化趋势都是先微微隆起,这是由于盾构机向前推进时对土体的挤压造成的,再逐渐沉降,最终趋于稳定;地表隧道中心线处沉降值及沉降速度大于中心线两侧地表沉降量及沉降速度;桥墩沉降位移随着掘进的不断推进沉降不断增大,最大沉降值为9mm并趋于稳定;拱顶沉降速度随着开挖的不断进行而逐渐增加,由于二期支护的施工,其沉降速度逐渐降低并趋于0,此时沉降达到最大值。针对沉降量过大问题,提出了增设二次支护,注浆加固等措施。本研究可为大连地区类似工程的建设提供有益借鉴和参考。     

盾构施工参数对地铁穿越公路桥梁桩基的影响

为了提升地铁穿越公路桥梁桩基的稳定性,考察了盾构施工过程中开挖步数、掌子面推力和注浆压力对桩基变形的影响。结果表明,随着开挖步数的增加,桩基横向水平位移与桩身埋深关系曲线逐渐转变为“鼓凸”状,且随着开挖步数增加,桩基横向水平位移呈现逐渐增大的趋势。掌子面推力不会对桩基横向位移造成明显影响,但随着掌子面推力逐渐增大,桩基纵向位移呈现逐渐增大的趋势;随着注浆压力增加,桩体横向位移逐渐增大而纵向位移逐渐减小。在对地铁穿越公路桥梁桩基进行盾构施工过程中,可以通过调整注浆压力来对桩体变形进行控制,从而最大限度的保证桩体的稳定。     

新建基坑对邻近在建地铁车站结构的影响研究

以南京地铁7号线在建永初路站旁某新建基坑开挖为工程背景,根据该工程的施工方案和地质情况,采用MIDAS GTS-NX软件构建三维有限元模型,通过对基坑开挖过程中在建地铁车站变形的模拟,得到车站水平位移、竖向位移、侧墙弯矩和周边地层竖向位移的分布规律;通过将基坑开挖过程中控制点的变形值与实际监测数据进行对比,得出采用现有施工方案,基坑开挖过程中在建地铁车站关键控制点的变形均满足规范要求,并在此基础上提出了减小基坑开挖和地铁施工之间交互干扰的措施。     

邻近深基坑工程地铁结构位移现场监测与数值模拟分析

以天津市某工程为背景,采用有限元分析方法,对地铁隧道管片和车站结构的位移进行计算,并与现场实测结果进行对比,以此来研究基坑开挖施工对地铁结构的影响。研究结果表明:基坑开挖过程中地铁结构产生了一定的水平和竖向位移,其中,隧道管片的位移大于车站主体结构的位移;数值模拟结果与现场实测数据变化趋势基本一致,数值比较接近,二期基坑顶板施工完毕时,隧道管片水平位移最大实测值和模拟值分别为-3.91,-4.97 mm,竖向位移分别为-3.02,-3.41 mm,模拟结果与实测数据均在变形控制标准之内;基坑开挖过程中,隧道管片水平和竖向位移均呈现出两端小、中间大的抛物线变化趋势,最大值出现在邻近基坑开挖侧隧道管片位移监测区段的中点处。     

地铁盾构隧道邻域埋入式隔离桩力学性能研究

为研究地铁盾构隧道邻域埋入式隔离桩力学性能,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域基坑工程为例,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究埋入式隔离桩的支护体系地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并分析埋入式隔离桩、常规隔离桩和无隔离桩支护体系对既有隧道变形和围土压力的影响。研究结果表明： 侧方基坑开挖卸荷-加载过程中,水平位移远大于竖向位移,隧道整体在水平和竖向存在不均匀位移,判断盾构隧道有朝向基坑方向扭转的趋势;加入隔离桩的支护体系相比无埋入式隔离桩的支护体系能使盾构隧道水平位移有效减小,竖向位移发生轻微上浮,盾构隧道朝基坑方向的扭转趋势能得到有效控制;埋入式隔离桩和常规隔离桩的隔离效果基本相同,针对地铁隧道这样的地下结构,全长常规隔离桩桩身接近地表的部分对控制隧道变形没有太大帮助,在实际工程中可以采用埋入式隔离桩,减少桩身长度,降低施工成本;侧方基坑开挖卸荷-加载过程中,盾构隧道初始土压力呈“葫芦形”分布;基坑开挖卸荷和基坑加载完成过程中,隧道土压力轴向对称位置发生偏转,判断盾构隧道有朝向基坑方向扭转的趋势;埋入式隔离桩能起到与常规隔离桩相同的隔离效果,并能有效降低隧道周围土压力。     

隧道开挖对邻近桩基承载特性影响分析

实际隧道地铁开挖侧穿桥梁桩基时,往往盲目地对隧道近邻桩基础先处理再施工,既无法保证隧道施工安全,也不够有效保证桩基在隧道施工期间安全等问题,本文开展了隧道开挖对邻近桩基单桩的影响研究。研究结果表明:当隧道开挖距离在桩基轴线-1. 5d(d:隧道横断面直径)和+1. 5d之间时,桩身弯矩在隧道轴线深度处出现最大值,并且桩身水平位移和桩身轴力也达到最大值;在隧道开挖断面与桩身轴线距离在1. 5d以外时,隧道开挖推进对桥梁桩基础几乎没有影响。研究成果可为累似隧道开挖侧穿桥梁桩基础工程实例设计与施工提供技术依据。     

砂卵石地层盾构侧穿既有桥梁桩基施工控制技术

为探究砂卵石地层盾构近接侧穿既有高架桥桩基时相关施工控制技术的适应性,基于成都地铁的地层特征、二环路运营桥梁结构性能及周边环境,针对性地采用“主动加固”与“被动加固”相结合的加固控制技术:桥梁钢管隔离桩、袖阀管注浆加固和盾构洞内注浆加固。结合现场监测分析,实践证明:盾构侧穿高架桩基时双洞之间的桩基础位置为高风险区域,局部施工保护方案有效地阻隔隧道-围岩-桩基-地表的变形传递;地表沉降,墩台沉降以及盾构拱顶沉降在采取了加固措施之后,均满足安全控制值要求。