盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。     

真空—堆载联合预压法在软土地基处理中的应用研究

通过现场测试试验，初步揭承真空—堆载联合预压引起的地基垂直和侧向变形机理，并分析孔隙水压力的消散规律。由于这种软土地基处理方式对于提高路基稳定性、加快工程施工、缩短施工工期、加快软土地基固结、减少工后沉降等方面有着良好的作用，因此对这次试验进行的分析总结有助于真空——堆载联合预压法在我国高速公路软土地基处理中的推广应用。     

地铁荷载作用下水泥土应变监测模型试验研究

在软粘土地区修建地铁等工程中,采用水泥土加固法可有效提高地基强度,减小地基沉降,因而其得到了广泛应用。在施工过程中,由于扰动影响使得复合土体存在初始固结度,在循环荷载作用下其应变发展规律会存在一定差异,进而影响其长期变形。文章通过室内GDS动三轴试验对水泥土进行了动力测试,分析了水泥掺入比和初始固结度对其应变发展的影响。综合已有研究和试验结果,建立了考虑掺入比和初始固结度的应变发展模型。试验结果表明:初始固结度低的试样,应变发展速率越快;当初始固结度较低时,掺入比小的水泥土应变发展速率较快;水泥土应变发展呈非破坏型,不同固结度下水泥土的动应变与循环次数的对数lg N之间近似呈线性关系。     

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。     

福州软土地区土压平衡盾构隧道地表沉降特性分析

文章依托福州软土地区地铁2号线某土压平衡盾构区间隧道,对盾构施工地表沉降监测数据和掘进参数进行分析,总结了地表沉降的特点。结合沉降实测值,给出了地面沉降修正双曲线预测公式的参数。分析结果表明:无论是福州软土地区土压平衡盾构施工引起的地层损失沉降、固结沉降,还是考虑固结沉降的长期沉降均符合Peck公式;盾构掘进时可影响到刀盘前方3D~5D范围,产生少量隆起(沉降);地面沉降主要为盾尾脱离后3~5 d内的地层损失沉降和扰动土体的固结沉降,测量期间分别约占总沉降的65%和32%,实际上固结沉降占比较之更大;修正后的双曲线模型可为福州软土地层类似土压平衡盾构隧道工程条件下隧道中心轴线地面沉降预测提供一定的借鉴,参数a,b和c取值范围分别为-0.14~-0.67 mm/d,-0.028~-0.042 mm~(-1)和-0.89~7.67 mm。     

沉桩的挤土效应

本文首先用无限土体平面应变圆柱形小孔扩张理论分析了沉桩的挤土机理，推导出饱和土沉桩时，周围土体中超孔隙水压力的理论计算公式，其次，提出了单桩周围土体水平向位移的经验估算式；通过实例说明如何理论上估计单桩周围超孔弹水压力，给出桩，土界面附近超孔隙水压力的经验式，最后对打群桩引起的超孔隙水压力变化作了定性分析。     

基于不同固结度下地铁运营引起的地基土动力响应分析

地铁运营时,地基土会在列车荷载-轨道系统相互作用下产生扰动。基于此,文章建立了列车荷载竖向振动模型,计算得到了地铁隧道仰拱处的荷载随时间的变化规律;并采用三维有限元法分析了受施工影响下杭州地铁1号线某区间列车运行引起的地基土振动响应。结果表明:随着地表土体与隧道中心线距离增大,地表振动出现滞后性,且强度逐渐减弱;隧道纵轴线上,位于隧道上、下方不同深度处地基土的振动规律具有一定的差异;初始固结度越小,地表的振动响应越大,而隧道下方的土体受施工扰动的影响则较小。考虑地铁施工的扰动影响对合理分析地铁运营期间的环境振动具有重要意义。     

孔隙水压力观测在强夯法地基处理中的应用

文章通过对A码头地基处理工程强夯过程中超静孔隙水压力随夯击次数、深度、距离的变化规律及在各土层中的增长与消散规律的研究,确定强夯次数、夯点布置、加固影响深度等强夯参数,计算地基固结情况,确定两遍强夯的间隔时间,分析孔隙水压力观测在地基处理工程中的应用。     

液化土层中不同刚度隧道结构的振动台试验研究

文章开展了不同刚度隧道模型在可液化地基土层中的大型振动台试验,通过对比不同刚度隧道周围可液化地基土的孔隙水压力和加速度时程及其傅里叶频率幅值谱和隧道结构应变等,分析了隧道刚度对其周围可液化地基土的影响。结果表明,隧道结构刚度越大,对其周围土层的约束越大,使其附近土层的加速度越小,且对其附近土层的加速度傅里叶谱曲线形状的影响也越大;土与隧道结构相对刚度不同,土层沿深度变化的加速度放大系数变化规律不同;隧道刚度较小时,其周围土层越容易液化,且隧道刚度对其附近土层孔压的发展规律影响较大,土层埋深越浅,孔压的消散就越快;隧道刚度越小更能屈从于周围土层的运动。     

富水砂卵石地层洞内深孔定点填充注浆加固技术浅析

成都地铁富水砂卵石地层中土压平衡盾构施工已经证明是可行的,但盾构施工隧道上方的滞后沉降时有发生,直接影响到地铁上方管线、建筑物和人的安全,严重的会造成等级事故。根据成都富水砂卵石地层土压平衡盾构施工滞后沉降机理分析,提出的洞内深孔定点填充注浆加固技术,能够有效降低滞后沉降的风险,对类似地层盾构施工有一定的指导作用。     

超载预压塑料排水板加固软土地基试验研究

文章以我国东部沿海某新建机场地基处理工程为背景,通过动态监测加固地基的地表沉降、差异沉降、分层沉降、侧向变形、地下水位及孔隙水压力,探讨超载预压塑料排水板加固软土地基的变形规律及效果,为类似工程的优化设计和安全施工提供科学依据。     

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.     

软土地基上不同建设形式的路基变形规律分析

为研究软土地基公路新建及拓宽过程的路基变形规律,建立数值计算模型,系统分析了一次性新建窄路基、一次性新建宽路基及拓宽型宽路基3种路基建设形式对路基变形规律的影响,结果表明：（1）新建窄路基拓建后的宽路基会导致老路基坡脚处侧向变形向内发展及路肩地基下沉的工程病害;（2）新建宽路基地基表面沉降曲线形态由“W”向“U”转变,而拓宽路基地基沉降变形曲线由“W”向“U”至“W”转变;并且软土地基的固结过程和新老路基之间在作用时将造成地基产生沉降;（3）不同路基建设形式导致的地基总沉降变形峰值基本相同,但成型方式对施工沉降及工后沉降的影响较大。     

拱北隧道暗挖段管幕组合方案优化研究

拱北隧道口岸暗挖段管幕工程初步设计阶段推荐采用两种直径钢管的组合管幕。在施工设计阶段,结合施工单位的施工水平、现场试验管研究成果及施工经验,对管幕设计进行了优化,统一了管幕钢管直径,调整了断面布置形式,优化了管幕顶进和接收等施工组织方案。考虑流固耦合作用,文章利用有限差分方法对两种方案进行了数值模拟,分析结果表明:统一管幕钢管直径的方案在衬砌变形、内力和地表沉降等方面均优于原方案;开挖引起的孔隙水压力降低会产生土体的固结沉降,冻结区解冻后沉降更加显著。通过综合考虑,统一管幕钢管直径的方案可在不降低管幕稳定性和结构安全度的基础上,降低工程投资,减少设备投入,施工技术方面更加可行,有效降低了施工风险。     

拼宽桥桩底压浆施工技术

桩底压浆施工技术,采用桩内预埋压浆管,在灌注桩砼达到一定强度后,将水泥浆压入桩底,对桩底沉渣,桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、劈裂填充、压密和固结作用,以此提高单桩承载力,减少工后沉降。从福泉扩建工程拼宽桥梁施工显示,桩底压浆工艺对提高桩基承载力有一定的作用,是减少桩基工后沉降的有效手段,对于克服新旧桩不均匀沉降具有现实意义。     

地铁隧道运营中复杂软土地层的动力响应

随着滨海城市地铁与地下空间开发在广度和深度上的发展,软土地层中地铁运营对周围岩土环境带来的力学问题备受关注。文章采用可以描述土体循环交变荷载作用性质与长期累积变形特性的移动硬化弹塑性本构模型,建立有效应力框架下的水-土耦合有限单元-有限差分数值模型,并选取合适的轨道基床振动荷载,对埋置于复杂软土地层中的苏州地铁一号线运营中轨道振动荷载长期循环作用下隧道周围土体动力学响应进行分析研究,包括土体有效应力响应变化特征、超孔隙水压发展规律以及地层沉降等。随着地铁振动荷载循环次数增加,土体沉降位移与超孔隙水压持续增大直到稳定状态。其发展规律表明,地铁运营振动荷载对周围岩土环境影响范围大,持续时间长。尤其是渗透性较小的软土地层,长期循环荷载作用下土体累积塑性变形引起的地层沉降稳定性成为地铁隧道运营不可忽略的重要问题。本研究可为地铁隧道运营中的地层环境安全与稳定性评价提供一种合理有效的分析预测方法。     

邻近建筑物盾构隧道开挖引起的地表沉降预测研究

城市地铁区间施工主要以盾构法为主,但盾构法施工会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。目前对邻近建筑物地铁隧道施工引起的地表沉降分布规律研究偏少,且Peck经验公式在预测沉降时忽略了建筑物的存在及其刚度的不同对沉降分布曲线的影响。文章通过分析盾构隧道开挖邻近建筑物时引起的土体变形规律,得出如下结论:当地表沉降分别呈"塞形分布曲线"、"偏态分布曲线"和"正态分布曲线"的变化时,隧道分别在位于建筑物正下方、扰动范围内以及扰动范围外的三种工况下进行施工,同时给出了"塞形分布曲线"和"偏态分布曲线"的计算公式及相关参数。通过分析算例验证盾构隧道开挖位于建筑物不同位置处引起的地表沉降呈"塞形曲线"、"偏态曲线"和"正态曲线"分布的合理性,可为邻近建筑物隧道施工及设计提供理论指导。     

杭州地铁1号线盾构掘进对周围土体扰动分析

文章以杭州地铁1号线红普路站—九堡站区间段右线隧道盾构掘进为工程背景,对盾构掘进过程中周围土体的变化情况进行了试验性监测研究,其监测内容包含地表沉降、分层沉降、水平位移和孔隙水压力。通过监测数据分析表明:地表沉降主要集中在盾构通过前接近监测断面和盾尾离开监测断面这一期间;在盾构通过时,隧道盾构外侧土体存在明显沉降,而在盾构通过前、后,土体均有不同程度的隆起,并且横向水平位移较大,受挤压效果明显;盾构切口到达和盾尾离开时,孔隙水压力都会出现突然增大随后迅速减小的变化规律,反映了土体挤压、恢复和松弛等扰动状态。     

土压平衡盾构法隧道施工中影响地表沉降的因素浅析

地层损失是盾构法隧道施工引起地表沉降的主要原因,正常地层损失不可避免,而非正常与灾害性地层损失仍困扰着工程技术人员。文章结合南京地铁土压平衡盾构施工实践,根据监测数据结果,对影响地表沉降的主要因素,即土压设置、注浆参数与出碴控制进行了分析,并讨论了由于操作失误、施工参数设置不当引起的非正常地层损失,以及灾害性地层损失的实例,总结了一些经验,希望对类似工程有所帮助。     

湿陷性黄土与地铁地下结构相互作用机理研究

为研究湿陷性黄土与地铁地下结构相互作用机理,文章基于黄土地区地铁工程经验,通过理论分析探讨了地铁工程地基承载力工作原理、黄土地层中地下结构的土压力作用原理等,指出了地铁结构作为地下中空构筑物与一般工业与民用基础的区别;通过实例计算研究了地铁结构基底压力、黄土湿陷引起的结构侧向土压力及顶部土压力变化规律。研究结果表明:1)地铁地下结构工作原理不适用于地基土体侧向滑移并被挤出的传统与经典地基承载力理论,它产生的基底压力小于原基底土的自重压力,类似于地基与基础设计中有利的补偿性基础;2)黄土饱和浸水湿陷瞬间,土的抗剪强度是饱和快剪指标,其侧压力系数趋近于1.0,设计时应予以考虑;3)黄土地层中如隧道洞身范围土体发生湿陷变形,隧道顶板所受的竖向土压力值较未发生湿陷变形时显著增大,设计时应予以考虑。