土仓压力对隧道近接既有隧道盾构施工影响分析

针对水底隧道平行近接既有隧道施工的情况,以长沙地铁4号线下穿湘江近接南湖路隧道工程为依托进行三维数值模拟分析,探索近接施工中盾构机土仓压力对新建隧道及既有隧道的影响。结果表明,盾构土仓压力越大,地表最终沉降越小,推进过程中要选择适当的土仓压力,不宜过大也不宜过小;盾构开挖对周边土体扰动产生的附加应力场基本以隧道中心为对称轴对称分布,随着离中心距离的增大沿两侧逐渐减少,盾构土仓压力增大则引起的附加应力也增大;随着盾构土仓压力的增大,既有隧道管片变形增大,不利于既有隧道结构的安全。     

不同扶壁间距的仓扶式支挡结构土压力分布

针对扶壁式挡土墙在高填方工程中支挡高度的限制，提出仓格与扶壁相结合的仓扶式新型支挡结构，考虑支挡高度、扶壁间距等因素对立板侧向土压力计算和分布的影响，进行了数值分析和离心模型试验。采用ABAQUS建立10组工况的数值模型，支挡高度分别为10，20 m，扶壁间距分别为21/100H，6/25H，27/100H，9/25H，12/25H（H为支挡结构高度），提取作用在立板上的接触应力；基于数值分析结果，制作了可调扶壁间距的支挡结构模型，分别在30g，60g离心加速度下模拟了部分工况的实际受力状况，由标定后的微型土压力盒采集数据；最后比较了实测值与理论值的差异，通过回归分析提出库仑主动土压力修正系数。研究结果表明：仓扶式支挡结构立板侧向土压力近似呈三角形分布，由于变形约束效应，在支挡结构中下部实测土压力较理论值偏大；立板侧向土压力在参照库仑理论计算时，需要考虑增大系数进行修正，10，20 m支挡高度修正系数分别为1.13~1.31和1.07~1.12；仓扶式支挡结构中的扶壁具有摩擦减压作用，通过改变扶壁间距可以有效减小立板侧向土压力。     

软硬不均地层盾构近接下穿施工掘进参数优化分析

盾构法修建城市地铁时,盾构掘进参数对于控制地表沉降、保证施工安全等具有重要影响。以深圳地铁7号线盾构隧道下穿既有2号线为工程背景,针对在软硬不均地层情况下盾构隧道下穿既有隧道及过街通道,运用ABAQUS建立三维计算模型,对盾构施工进行全过程模拟及掘进参数优化分析。研究结果表明:①土仓压力及注浆压力对过街通道沉降相对于地表影响较大,施工过程中应当注意对过街通道底部进行监测;②对于软硬不均地层盾构下穿既有隧道及过街通道采用0.30~0.40 MPa土仓压力以及采用0.25~0.30 MPa注浆压力施工较为合理     

变荷载下悬浮TDM桩复合地基固结分析

T形水泥土搅拌（TDM）桩是具有扩大头的变直径搅拌桩，T形水泥土搅拌桩复合地基的固结机理较传统的等直径水泥土搅拌桩复合地基复杂得多，固结计算也更为困难。为了获得悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结计算模型，基于加固区桩-土等竖向应变假设，推导出变荷载作用下悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的一维固结控制方程和求解条件。将固结方程和求解条件进行函数变换，利用3层地基一维固结理论建立单级加荷条件下T形水泥土搅拌桩复合地基的固结解析解，包括加固区、桩间土和下卧层土中的平均超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。然后，通过与固结度有限元数值计算结果的对比，验证固结解析解的合理性。最后，利用固结度解析解对影响复合地基固结速率的主要因素进行分析，研究悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明：复合地基固结度的解析解与有限元数值解较为一致；悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随水泥土搅拌桩贯入比、压缩模量、下部小直径搅拌桩的置换率以及下卧层土压缩模量的增加而增大，搅拌桩贯入比、下卧层的刚度对复合地基固结速率的影响更为显著；扩大头尺寸和刚度的变化对T形水泥土搅拌桩复合地基固结速率的影响很小。     

盾构隧道施工对临近桩基影响数值分析

以上海轨道交通七号线下穿明珠线盾构施工为依托，通过采用摩尔一库伦弹塑性屈服准则，建立二维有限元数值模型，研究上海轨道交通七号线盾构隧道开挖对邻近桩基的影响。数值模拟结果表明：当盾构土仓压力控制在0．28～0．34MPa，同步注浆压力控制在0．26～0．32MPa的情况下，盾构推进能保证桩基的安全。     

水泥土搅拌桩复合地基固结机理室内模型试验

为了揭示水泥土搅拌桩复合地基的固结特性,进行了端承型水泥土搅拌桩复合地基和悬浮型水泥土搅拌桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测荷载作用下复合地基桩顶和桩间土沉降、桩顶和桩间土应力及软土中不同位置处的超静孔隙水压力,分析了2种复合地基的桩土应力比、桩体荷载分担比、超静孔隙水压力消散等变化规律的差异性。研究结果表明:端承型搅拌桩较悬浮型搅拌桩可以明显减少复合地基的总沉降量与工后沉降;由于桩土刚度差异导致的桩土差异沉降引起了桩间土承担的荷载向桩体转移,桩间土承担的附加应力减少,桩土应力比增大,桩体荷载分担比增加,进而加速搅拌桩复合地基的固结;端承型水泥土搅拌桩复合地基较悬浮型水泥土搅拌桩复合地基的桩土差异沉降大,桩间土荷载转移现象更加显著,固结速率也更快;水泥土桩在复合地基中的排水通道作用并不显著,但因其模量较桩间土大,因此可以在一定程度上加速复合地基固结。     

泥水式微型盾构挖掘面稳定系统设计

微型盾构在施工过程中控制地面沉降的方法很多，本文提出采用自动调节进排泥流量以控制泥水仓内压力，最终控制地面沉降的方法。通过方案设计、建模仿真、实际运行，证明效果良好。     

基于库仓理论的非饱和膨胀土主动土压力计算

分析了非饱和膨胀土的强度特性,以库仓土压力理论为基础,考虑非饱和膨胀土基质吸力,推得了挡土墙极值条件下的主动土压力公式,该公式无须试算可直接求出主动土压力和填土滑裂面与水平面的夹角。公式计算简便,便于工程技术人员掌握和应用。     

黄河三角洲地下咸水对水泥土搅拌桩复合地基承载特性的影响研究

为了研究黄河三角洲地区地下咸水对水泥土搅拌桩复合地基承载特性的影响,对典型地段地下土和水进行了勘察分析,对含盐水泥土的劣化进行了试验研究,并基于Biot固结理论对含盐水泥土复合地基进行了固结分析。研究发现,地下水呈酸性,阳离子主要为K+、Na+,阴离子主要为Cl-、SO24-;盐对水泥土有较强的腐蚀作用,90d龄期含盐水泥土抗压强度比淡水环境降低18.5%,180d的降低了21.6%;水泥土劣化对超静孔隙水压力影响不明显;水泥土劣化使桩轴向应力水平提高15%以上;水泥土劣化使水平位移及竖向沉降都有所增大。这表明咸水腐蚀对水泥土复合地基承载性能的影响不可忽略,在设计和施工中应充分重视,需采取耐久性措施以保证道路服役期的安全运营。     

石家庄轨道交通1号线盾构开挖引起地表沉降分析

地表沉降是盾构施工的重要控制指标之一,石家庄市城市轨道交通1号线一期工程施工期间,在盾构掘进参数均满足设计要求的情况下,隧道出现单日沉降速率达到预警值,而累计沉降量均未预警的情况,文章从地下水损失、盾构土仓压力、同步注浆不足、浆液性能差和地层自稳性共5个方面分析了地表沉降的原因,并以2014年6月15日体育场站-北宋站区为例进行了详细分析。最后针对石家庄所处的粉细砂、细中砂、中粗砂等所引起的沉降量进行了分析。     

饱和软土地层管幕暗挖法施工风险及对策研究

传统暗挖施工方法难以在含水量高、承载力低的饱和软土地层适用，管幕暗挖法可为软土地层暗挖施工提供新的途径。目前管幕暗挖法设计和施工经验不成熟，工程实施难度大，施工过程风险控制尤为重要。为此，结合上海市轨道交通14号线桂桥路站管幕段工程实例，从风险管控角度论述管幕暗挖法施工过程中管幕顶进精度、MJS加固地内压力控制、内衬墙倾覆、融沉注浆、开挖过程中坍塌和涌水等风险因素，并提出相应对策。研究结果表明： 1）在软土地层进行管幕暗挖法施工大断面地下空间是可行的，施工风险总体可控； 2）管幕顶管顶进工序是管幕暗挖法实施的基础，开挖支撑是该工法施工风险控制的关键工序，同时也是造成地面沉降的主要工序。     

泥水式微型盾构挖掘面稳定系统设计

微型盾构在施工过程中控制地面沉降的方法很多。本文提出了通过自动调节排泥流量以控制泥水仓压力 ,最终控制地面沉降的方法。通过方案设计、建模仿真、实际论证 ,证明效果良好     

膨胀土地层泥水盾构停机时开挖面破坏原因及防治措施研究——以扬州瘦西湖隧道工程为例

为解决扬州瘦西湖隧道泥水盾构在膨胀性黏土地层停机时开挖面失稳和地面塌陷的问题,采用膨胀试验和崩解试验,研究下蜀黏土的膨胀特性和崩解特性。利用现场实测资料和数值模拟结果分析和论证膨胀性黏土地层停机时地表塌陷的原因： 泥浆持续渗透引起开挖面前方土体膨胀、崩解和剥落是导致开挖面失稳的原因; 开挖面的失稳过程可以分为4个阶段,分别是泥浆渗透阶段、开挖面前方土体膨胀崩解阶段和开挖面上方土体塌落阶段、塌落发展到地表形成地表塌陷阶段。提出控制盾构掘进参数、多次短停、适当提高泥水支护压力和适当增加泥浆密度、黏度等防止泥水盾构在膨胀性黏土地层停机时开挖面破坏的措施,并指导现场施工,取得较好的应用效果。     

回龙观东站～立水桥站区间下穿城铁夯管施工技术

北京回龙观东站～立水桥站污水工程下穿城铁、国铁，所处位置特殊，地质条件复杂，地下水较为丰富，施工沉降要求高，难度大。采用夯管法施工后，有效的提高了施工质量和进度，保证了城铁、国铁的正常运营，创造了良好的经济效益。夯管法比暗挖法和顶管法更为简单快捷，更能保证施工安全。介绍了夯管法施工的特点和施工方法要点及施工中的关键问题（如夯管方向偏差、地表沉降、夯进停滞不前等）及其处理措施。     

大尺寸矩形顶管始发井反力墙数值模拟与监测

为分析顶推反力荷载对墙后土体位移、应力、孔隙水压力的影响，以及不同反力加载深度、土体弹性模量、加固体厚度、加固体深度对墙后土体水平位移的影响，建立顶管顶进过程中工作井反力墙稳定性的动态三维有限元分析模型，研究结果表明： 1）反力荷载仅影响对应的部分土体区域，反力加载区域附近的土体水平位移变化大； 2）地面除0 m附近出现较大沉陷外，其他位置均表现为隆起，隆起呈平行“波痕”状； 3）反力荷载只是改变墙后土体的土压力类型，没有改变土压力的分布形态； 4）顶推反力的大小对土体孔压的变化影响轻微； 5）反向顶推力合力点深度及土体弹性模量对土体侧向位移影响较大； 6）加固体深度和厚度对土体侧向位移影响轻微。     

预应力管桩施工挤土效应的分析

预应力管桩施工时会产生挤土效应,对周边工程环境造成不良影响。通过对佛山一环试验段工程预应力管桩施工过程中孔隙水压力变化、深层土体侧向位移变化及表面沉降的监测,对预应力管桩在软基中挤土效应进行了分析和研究,并提出一些措施和建议,为设计与施工提供参考。     

曲线顶管施工引起的地表变形预测研究

为了研究曲线顶管施工引起的地表变形,通过分析拱北隧道管幕工程曲线顶管现场实测数据,得出曲线顶管地表沉降槽的偏移曲线;在现有Peck和Loganathan地表变形计算公式的基础上,考虑曲线顶管与隧洞的相对位置对沉降槽偏移量的影响,得出经过沉降槽偏移修正的Peck和Loganathan地表变形预测公式。结果表明:1)曲线顶管施工引起的地表沉降槽曲线表现为非对称,最大沉降点可能出现在轨迹弯曲内侧,也可能偏向外侧;2)曲线顶管与隧洞相对位置引起的土体损失变化是造成沉降槽偏移的主要原因,相对位置与顶管穿越地层性质、顶进力、注浆压力和轨迹曲率半径等因素有关;3)修正的Peck公式可以较好地反映砂层和淤泥质土层中曲线顶管施工地面沉降槽偏移效应和最大沉降量。     

基于热管技术的机场道面融雪性能试验研究

为准确分析基于热管技术的机场道面融雪系统工作性能，综合考虑地热能、机场道面、热管间的传热特性，建立了热管加热融雪道面足尺试验系统；基于长期实测数据对融雪系统的道面融雪性能、温度场分布特性及其影响因素进行了分析；并在此基础上，通过研究融雪系统地下土壤热源热量长期消耗及回补特性探讨了融雪系统的可持续性工作性能。研究结果表明：基于热管技术的机场道面融雪系统可在冬季不改变道面温度分布特性的基础上，自动提高道面温度约15℃，有利于抑制道面结冰并融化道面积雪；在热管道面融雪过程中，当道面无雪率超过40%后，道面融雪过程将进入加速期；减少热管与道面表面的竖直距离，降低相邻热管间的水平间距均可改善热管道面温度分布规律，并有效提高道面融雪效率，而热管直径的变化对道面融雪性能影响相对较弱；随着气温降低，热管道面融雪效率逐渐下降，且当气温低于-9℃时，热管道面融雪性能受到较大限制；积雪经过适当压实作用，可缩短热管道面融雪时间；冬季地下热管的取热作用使得地下土壤温度约降低10℃，而夏季地下土壤温度逐渐恢复，随时间大致呈周期性变化，表明地下土壤可为热管道面融雪系统长期提供热量，持续保障热管道面融雪性能，实现机场道面冬季安全运行。     

拱北隧道管幕冷冻施工中的冻胀控制技术研究

以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道为工程实例,研究管幕冷冻法工艺中地层的冻胀控制原理和技术。基于热力耦合原理,采用有限元预测人工冷冻过程中的土体温度变化及地表冻胀位移,比较和分析管幕周围土体预注浆和采用限位管模式对地表冻胀的控制效果。结果表明： 管幕周围土体的预注浆降低了土体的渗透系数及冻胀率,抑制了土中水分迁移,是冻胀控制技术的主体;限位管有效地降低了冻土的发展速率,加强了冻胀控制效果,是冻胀控制技术的有效补充。通过对现场地表冻胀实测数据与有限元模拟结果的比较分析,从地层温度和地表位移分布规律说明了冻胀控制技术的工作原理。研究结果为拱北隧道的顺利实施提供了技术保障,提高了我国复杂条件下超大断面隧道建造的总体技术,还可为类似人工冷冻法隧道施工提供技术参考。