地铁隧道施工期管片上浮原因及抗浮措施研究

地铁隧道施工时常面临管片局部或整体性上浮的问题,且局部上浮过大易引发螺栓连接件受力过大而断裂、管片破损等施工风险。通过宁波地铁软土地层隧道施工期发生较大管片上浮的工程实例,从同步注浆浆液特性、总推力竖向分力、隧道周边土层特性,及同步注浆压力等方面对施工期管片上浮的原因进行了分析,提出了相应的抗浮控制措施。研究表明:该工程采用强度较低和初凝时间较长的浆液配比,竖直向上的总推力竖向分力过大,以及隧道周边地层特性是引发管片上浮的重要原因,并提出了采用可硬性浆液、下坡段仰头掘进、控制上下部注浆点位、控制实际掘进轴线在设计轴线下一定高度等抗浮措施。     

盾构隧道病害分析及上方架空轻质回填研究

研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模拟手段,分析隧道上浮及病害成因,并提出一种隧道上方架空轻质回填的方案,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)基坑地下室大面积抗拔锚杆高压注浆是造成隧道发生上浮的主要原因,地下水位上升引起的隧道上方土层重度减小及强风化粉砂质泥岩的软化、膨胀,降低了隧道上方土层的抵抗作用;(2)隧道纵向不均匀上浮和注浆引起的隧道侧方压力增大,导致隧道发生环径向错台、椭圆度变形超限,过大的"竖鸭蛋"变形是隧道管片侧墙开裂、接缝及螺栓孔渗漏水的直接原因;(3)针对隧道开裂、渗漏水及椭圆度变形,提出相应的病害处理措施;(4)提出"架空结构+轻质EPS板"的回填方案、相应的施工工序及EPS板施工要点,实测结果表明该地铁保护方案将隧道沉降控制在9. 1 mm;(5)本研究成果可供类似盾构隧道上方堆载工程参考。     

基坑开挖引起下卧地铁区间隧道上浮控制研究

基坑开挖对其下部的地铁区间隧道有明显的影响.上海轨道交通7号线浦江南浦路站--浦江耀华路站区间的中间风道基坑工程位于地铁区间隧道的上方,坑底距隧道顶的最小距离仅为9 m.基坑开挖对该地铁区间隧道上浮影响的分析与计算成为该工程的关键.为此建立了该基坑工程的数值分析模型,对实际施工工况进行模拟,动态地分析了施工过程中开挖卸荷对地铁区间隧道上浮的影响:下行隧道上浮较上行线要大.提出了相应的控制措施:地铁区间隧道变形值超过允许值,需对隧道周围土体进行加固处理,或者采用堆载的方法.建议加载大小为160 kN/m2;若采用坑底加固的方法,加固弹性模量为30 MPa.     

新建地铁车站近距离上穿既有地铁区间隧道施工方案的选择

北京地铁新建5号线东单站垂直上穿既有地铁1号线区间隧道,采用浅埋暗挖法施工,基于Peck公式预测施工引起的地表最大沉降为-34.5～-69.0 mm.为了严格控制地表沉降和既有地铁区间隧道上浮,采用工程类比法和FLAC3D有限元法,对柱洞法、中洞法和侧洞法3种地铁车站施工方案进行对比分析,结果表明柱洞法引起的地表沉降、既有地铁区间隧道上浮及结构内力变化均明显小于中洞法及侧洞法,因此施工方案选用柱洞法,并且洞室1、洞室3和洞室8的开挖以及中部梁柱体系施作阶段是柱洞法施工的关键控制步骤.施工完成后,实测地表最大沉降为-53.2 mm,既有地铁区间隧道底板最大上浮为7.7mm,均在控制标准之内.     

上跨盾构隧道的地下空间开发技术

深圳前海交易广场项目位于地铁1号线鲤鱼门—前海湾区间上方,该项目的地铁保护工程实施难度大。本文对场地及工程历史进行了调查,根据盾构足尺模型试验等对地下空间开发方案进行了研究,提出了包含分仓小竖井开挖、门架式桩板保护、EPS板缓冲隔离、静压钢板桩隔离等措施的成套地铁保护技术。该套技术有效控制了隧道整体回弹变形和侧移,减少了附加荷载对隧道的影响,保护了既有地铁。     

深基坑施工对邻近矿山法隧道的综合保护方案研究

基于对矿山法地铁隧道结构的保护,分析基坑总体方案和围护结构选型,通过理论分析结合数值模拟,提出加大基坑围护结构刚度,采用有效止水措施,加强内支撑刚度,逆作法施工等综合保护措施,并采用现场监测数据验证,确保基坑施工期间地铁隧道结构的安全。     

盾构通过矿山法隧道上浮问题分析研究

采用盾构通过矿山法施工软硬不均地层的隧道,能达到快速安全经济效果。管片脱出盾尾后盾构隧道上浮问题是该工法技术难题之一。本文以深圳地铁2号线东港路站—招商东路站区间盾构通过矿山法隧道段为背景,运用有限元法,分析了回填材料属性、回填层厚度等因素对管片上浮的影响规律。提出了施工、设计过程控制管片上浮的对策和措施,可为同类工程施工和设计提供参考。     

富水砂卵石地层盾构隧道微扰动施工关键技术

基于近年来富水砂卵石地层中盾构隧道工程遇到的典型问题,对开挖面平衡与盾构掘进、管片拼装、隧道上浮与隧道轴线控制、刀具检修以及风险源加固等方面进行研究。结果表明:螺旋排土—泥膜支护理念兼具泥水盾构开挖面稳定与土压盾构排土简便的特点,可实现保压掘进和微扰动施工控制;基于盾构掘进总推力分析,明确了盾壳摩阻力的影响及减摩措施,进而改善盾构掘进姿态、减少施工扰动;给出管片接缝螺栓拧紧力矩控制值,可有效减少接缝处管片碎裂、接缝张开和渗漏风险;大比重浆液在控制盾尾后方隧道上浮和隧道纵向稳定性方面具有显著作用,可综合考虑采用大比重浆液、增加隧道纵向刚度、隔断隧道纵向水流通道、严格控制切向分力等措施,确保成型隧道轴线与质量满足设计要求;衡盾泥可在开挖面形成"泥墙",并保持一定的稳定压力以满足刀具更换需要;工艺灵活、效果可控的钢管隔离桩技术可起到保护构筑物的作用。     

软土盾构隧道施工阶段上浮量预测综述

随着我国各大城市地铁和江河海底盾构隧道的兴建,施工过程中管片上浮问题已成为当前亟待解决的关键技术问题。首先,从上浮作用机理、横纵向刚度联系、上浮力分布规律以及上浮计算模型方面综述国内外研究现状及存在的问题。其次,在已有研究成果基础上,提出可进一步研究的思路和方向。主要包括:(1)将浆液充填、渗透视为连续过程,探求浆液黏度时变性下管片上浮力分布规律和计算公式;(2)摒弃了传统等效刚度模型和"梁-弹簧"模型,提出横、纵向折中的"局部刚度修正梁-梁"模型;(3)指出弹性地基圆梁法和修正惯用法不适用于分析盾构隧道施工阶段上浮问题,提出抗力反转局部上浮计算模型;(4)考虑浆液时变性、地应力、上浮力以及上覆地层反向压缩特性等因素,创建基于等效刚度或"局部刚度修正梁-梁"思想的盾构隧道整体上浮计算模型。最后,对如何实现给出相应建议。     

软土地区河道开挖对下方地铁隧道变形的影响及其控制措施

[目的]地铁盾构隧道因上方河道开挖卸荷产生隆起变形,可能会影响地铁隧道的正常运行。为此,应就软土地区河道开挖工程对下方地铁隧道的变形影响进行研究,并制定地铁隧道变形控制措施。[方法]介绍了案例工程的概况,采用有限元方法对其实测数据进行分析,验证了土体本构模型及参数的合理性。基于具有典型软土特征的宁波地区地层剖面和土层参数,建立了土体简化模型,依次分析了河道开挖宽度变化对下方地铁隧道变形的影响、河道开挖深度变化对下方地铁隧道变形的影响、软土层埋深对地铁隧道变形的影响。介绍了门架式土体加固措施及门架式梁板加固措施两种变形控制措施,将考虑了控制变形措施的计算模型与基准模型的有限元计算结果进行了比较分析。[结果及结论]在土体加固和河道开挖阶段,下方地铁隧道变形分别表现为沉降和隆起;河道开挖断面面积相同时,减小河道的开挖深度、增加河道开挖宽度,有利于减少下方地铁隧道变形;地铁隧道竖向位移主要由其下方土体回弹变形产生;门架式梁板加固措施对于地铁隧道隆起变形的控制效果明显。     

地中壁工法控制邻近地铁深基坑变形的机理及应用

软土地区邻近地铁隧道及保护建筑物的深基坑开挖是一项复杂的工程,如何采取措施控制深基坑变形、保护环境,已成为一个重要的研究课题。结合工程实践,应用三维有限元分析方法,分析地中壁工法及其进一步控制深基坑变形的机理。对于邻近地铁隧道的深基坑开挖,在采取加强围护结构刚度、坑内加固、利用时空效应开挖支撑等措施来控制深基坑变形的同时,地中壁工法的应用可进一步控制深基坑变形,以保护邻近地铁隧道及建筑物的安全。     

人工湖积水对下方地铁盾构区间结构变形影响分析

为明确下穿人工湖地铁盾构隧道结构下沉变形原因,并对变形后盾构隧道结构安全进行评估,以某人工湖受极端天气影响水位快速上升后,下穿人工湖的地铁盾构隧道产生沉降为例展开研究。首先通过荷载结构模型对盾构隧道强度进行验算,然后采用地层结构模型模拟盾构隧道上方堆载及卸载工况对盾构隧道变形的影响,并与现场监测数据进行对比分析。结果表明：人工湖水位上升为盾构隧道变形下沉的主要原因,产生变形后隧道结构自身承载能力及裂缝宽度均满足设计和规范要求,盾构隧道结构自身是安全的,同时对人工湖抽水后隧道上浮值进行预测,盾构隧道结构在上浮后仍然处于安全状态,研究成果可以为后续人工湖及地铁隧道处理措施提供参考依据。     

地铁运营线路盾构隧道上浮病害整治技术

介绍地铁运营线路盾构隧道整体上浮病害发生的背景,分析上浮问题产生的原因,根据隧道结构变形监测情况,制订病害整治方案,经双液浆及单液浆注浆整治,上浮隧道大幅下沉回落,监测数据显示隧道结构趋于稳定,列车正常运行。工程实例采取的整治措施针对性强、可实施性好、效果显著,既为运营线路病害整治积累了宝贵经验,也为类似病害问题整治提供实际借鉴。     

基坑开挖引起下卧地铁隧道上浮变形的控制研究

以徐州轨道交通1号线工程车辆段基坑开挖施工为工程背景,在基坑开挖过程中对下卧地铁隧道的卸荷回弹变形进行动态再评估;对实测数据进行分析,提出了基坑施工对下卧地铁隧道的工程风险控制措施;有效控制了地铁隧道的上浮变形,确保了基坑及下卧地铁隧道结构安全.     

120 km/h地铁减振垫浮置板动力学特性分析及减振垫刚度取值研究

目前,国内部分地铁设计速度已达120 km/h,有必要针对该速度条件下的减振垫浮置板动力特性以及减振垫刚度取值等问题展开专门研究。基于有限元软件,建立车辆-轨道-隧道耦合动力学模型,可对120 km/h速度条件下地铁车辆、钢轨、减振垫浮置板,以及隧道结构等细部结构的动力学特性进行详细的研究。经计算和检算可知,在减振垫浮置板上运行120 km/h速度的地铁A型车,其各项动力学指标均满足动力学检算标准;同时计算结果表明,减振垫面刚度宜取0.01~0.02 N/mm3.     

大丽铁路的地质特征和隧道工程

研究目的:大丽铁路地形地质条件十分复杂,地处高地震区,地质灾害众多,通过本线施工揭示总结,为滇藏线延伸积累经验。研究方法:通过对大丽铁路沿线地层、地质构造、不良地质和特殊岩土等地质特征及生态环境的分析,介绍不同地质条件应采取的工程措施。研究结果:针对本线岩溶、滑坡、错落、泥石流、顺层、软土、膨胀土等地质特征,提出了比较有效的路基、桥梁、隧道工程的处理对策。研究结论:路基采用注浆加固、抗滑桩、碎石桩、搅拌桩等方法,桥梁采用桩基、换填、加强基础刚度的方法,隧道采用大小管棚超前支护及钢架、系统锚杆支护的方法,形成完整的支护体系;施工开挖验证措施合理可行。     

地铁上穿工程中既有隧道结构周围土体注浆加固范围研究

依托北京地铁4号线西单车站上穿既有1号线区间隧道工程,采用数值模拟方法,对地铁上穿工程中的既有隧道结构周围土体合理注浆加固范围进行研究.研究结果表明:注浆宽度保持不变的情况下,随着加固深度的增加,既有隧道结构的上浮变形值逐渐减小,对既有隧道结构的合理加固深度为13.5m(加固深度达到既有隧道结构的底部)时,即可将既有线结构的上浮变形控制在安全的范围之内.加固深度hz≥18.0m时,对既有隧道结构的上浮变形值的控制不再起作用;注浆深度保持不变的情况下,随着加固宽度的增加,既有结构的上浮变形值逐渐减小,合理的加固宽度取值为6.0m.     

软弱围岩隧道大变形系统控制技术研究

针对隧道施工过程中,普通支护方案很难有效地控制软弱围岩变形。本文依托青峰软岩隧道,提出了相应的施工工法、掌子面稳定对策、拱脚稳定控制技术、合理刚度及强度支护措施等软岩隧道施工大变形系统控制技术。并采用数值模拟及现场监测手段,研究了上述系统控制技术对软弱围岩隧道大变形的控制效果,现场施工结果表明:在该系统控制技术指导下,该软岩隧道大变形能够得到成功控制。     

上中隔壁下双侧壁预锚锭工法在清华园隧道上穿地铁15号线中的应用

为研究新建隧道近距离上穿对既有地铁隧道的变形影响,以京张高铁清华园隧道上穿北京地铁15号线区间隧道为工程背景,提出一种新的施工方法:上中隔壁下双侧壁预锚锭工法,并采用数值模拟和现场实测进行验证,分析隧道施工过程中既有地铁隧道的变形规律。研究结果表明:(1)在侧导洞扩大基础内增加预应力锚索可以有效控制15号线的上浮;(2)上中隔壁下双侧壁预锚锭工法能够保证地铁15号线的安全运营。     

浅覆大直径越江盾构隧道施工阶段管片上浮分析及控制措施研究

大直径越江跨海盾构隧道修建过程中,普遍会发生上浮现象,且往往伴随着管片破损、错台,直接影响隧道施工安全。本文依托长沙南湖路湘江隧道工程,结合现场施工情况和监测数据,对浅覆大直径盾构隧道施工阶段管片上浮原因进行了分析。基于监测结果,从改善上覆土特性、同步注浆优化、控制掘进参数、管片上浮处理等方面提出了有针对性的上浮控制措施,并在后续盾构掘进施工过程中得到了成功运用,有效控制了管片上浮的发生。