自动化监测地铁隧道沉降值的修正方法初探

通过自动化检测设备对营运中地铁隧道变形[1]进行实时监测,可为复杂地质环境下邻近地铁的基坑施工提供指导依据,但对于整体沉降较大的地铁隧道,自动化设备所测得的沉降变形不能反映地铁实际沉降量。以某沿海城市软土地区邻近运营地铁的深基坑工程为实例,采用自动化监测方法和人工水准测量方法对地铁隧道沉降变形进行动态监测,实测分析发现自动化监测的地铁隧道沉降变形比人工水准测量方法得到的沉降变形普遍偏小。利用人工水准测量结果对自动化监测地铁隧道沉降变形进行修正,能较好的反映隧道的实际沉降变形。     

地铁隧道管片结构设计回顾与展望

城市人口大量集中为城市公共交通造成了巨大的压力，也限制了城市的进一步发展，大范围地开发地下空间、建造地铁隧道成了缓解交通压力的重要手段。在城市软土中修建地下隧道主要采用盾构法施工，隧道管片作为地铁隧道永久支护结构，对隧道结构的安全起决定性的作用。[编者按]     

黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降控制标准

针对西安地铁5号线近距离下穿地铁2号线的工程实际情况, 分析了既有地铁线路的安全判断准则、正常使用要求和服役状态, 选取弯矩、曲率半径、容许应力、容许切应变与轨道变形作为新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降标准的控制因素, 构建了既有地铁线路的力学模型, 推导了既有地铁线路允许沉降计算公式, 确定了黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路的沉降控制标准。分析结果表明: 以既有地铁线路的弯矩、曲率半径、容许应力、轨道变形与容许切应变依次作为控制因素时既有地铁线路允许沉降分别为22.40、20.85、48.14、20.23、21.06mm, 其他地区下穿工程经验允许沉降与国内相关规范允许沉降为20mm, 因此, 最不利控制因素即轨道变形的允许沉降接近既有相关允许沉降, 建议黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降控制基准为20mm; 对既有地铁线路沉降控制标准进行了分级管理, 选取沉降控制基准的100%、80%和60%分别作为既有地铁线路的控制值(20mm)、报警值(16mm) 与预警值(12mm), 提出了下穿时既有地铁线路的预警体系; 评价了新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降的安全级别, 并给出了相应的处置措施, 安全级别为Ⅰ级, 即沉降不大于12mm时, 新建隧道正常施工并做好监测, 安全级别为Ⅱ级, 即沉降为(12, 16]mm时, 加强监测并实时反馈, 安全级别为Ⅲ级, 即沉降为(16, 20]mm时, 停止施工, 并启动应急预案, 安全级别为Ⅳ级, 即沉降大于20mm时, 达到破坏级别, 不允许施工。      

隧道软弱下卧地基注浆加固试验

注浆法是提高软土地基承载力和控制其压缩沉降的传统加固方法,由于其过程不可控性与加固效果的不确定性,在应用于加固运营地铁隧道下卧土时,须考虑加固过程的扰动及长期效果。通过现场试验,研究注浆加固的工艺参数对饱和软土扰动和加固效果的影响,以获得安全合理的精细化注浆工艺参数,对处理软土地铁隧道长期沉降问题具有现实意义。     

富水软土地层地铁开挖地表沉降离心模型试验

为了选择富水地层地铁隧道开挖的最佳施工方法，考虑流固耦合、时间和施工3种效应的综合作用，对在富水软土地层中开挖地铁隧道引起的地表沉降进行了离心模型试验，并对降水、动态降水和非降水3种施工方法进行了对比研究．结果表明，非降水施工是控制地表沉降最有效的方法．研究成果已成功地应用于深圳地铁工程中．     

南京河西地区地铁运营盾构隧道收敛变形的治理措施

南京河西地区紧临长江下游,属长江漫滩区,地质条件差,地下水丰富,地铁运营盾构隧道周边深大基坑施工极易造成较大的管片收敛变形,产生的隧道结构病害严重影响地铁运营安全。结合地铁保护的实际需要,提出了隧道结构收敛变形的三种治理措施,并得到了成功运用。     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

软土地区盾构隧道地表沉降规律研究

在地铁施工中采用盾构法不可避免地会对周围土层产生扰动,过大的地面沉降会影响周围建构筑物的安全使用,因此加强盾构开挖过程中对地表沉降的监测及理论研究尤为重要。首先根据绍兴市地铁盾构隧道镜湖站—凤林路站区间,利用 Midas GTS NX(New eXperience of Geo-Technical analysis System)软件建立数值模型,得到地表沉降变化曲线,将模拟数据与实测数据进行对比,由数值模型得出的沉降曲线与实测数据变化趋势较为吻合。随后对实测数据进行统计分析,利用线性回归方法,引入地表最大沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β对原始Peck公式进行修正,计算得出当α数值在0.16~0.68、β数值在0.55~1.14 时,根据修正的Peck公式绘制的曲线更加接近地表实测沉降数据。研究结果表明:绍兴软土地区盾构开挖后地面沉降曲线符合高斯分布规律,修正后的Peck公式在绍兴软土地区具有一定的适用性,相关计算结论可供富水软土中的盾构施工参考。     

黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的车致长期沉降

为了探明列车荷载对黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的长期影响,以无锡某地铁区段为研究对象,建立了轨道-隧道-地层系统的耦合2.5维数值模型,分析了运行列车诱发地铁隧道下覆黏土及粉土复合地层的动应力响应规律,进而结合循环荷载作用下黏土及粉土的不排水累积变形特征及孔压累积特征,采用分层总和法研究了列车振动荷载长期作用诱发该复合地层及其中地铁隧道的长期沉降量值及发展规律. 研究结果表明:1） 隧道下覆地基土的动偏应力沿深度方向呈先增大后减小的变化趋势,其最大值出现在隧道下覆约1.3 m深度处,可达2.80 kPa;2） 地铁列车运行导致复合地层中隧道结构的沉降主要发生在地铁列车前20万次运行期内,且隧道结构的沉降在此期间发展得较为迅速;3） 复合地层中隧道结构稳定后的车致沉降量值可达13.44 mm,其中由土体不排水累积塑性应变引起的沉降为11.40 mm,占比85%,由累积孔压消散引起的固结沉降为2.04 mm,占比15%;4） 隧道下覆黏土与粉土复合地层长期变形主要发生在隧道下方15 m范围内,该范围内的土体沉降对隧道结构长期沉降量值的贡献占比达90%.      

聚焦节能环保实现隧道跨越式发展2013中国地下工程与隧道国际峰会圆满闭幕

近年来,国家批复了多个地区的地铁建设。在地铁建设中,地铁盾构施工需花费巨资。另一方面,地铁隧道运营过程中遇到的不均匀沉降、变形缝渗漏水问题不仅增加了运营安全风险,也大大提高了运维成本。如何保证地铁隧道安全的同时降低施工、运维成本成为大家关注的焦点。     

软土地质重叠盾构隧道施工技术

天津地铁5号线工程成林道站~津塘路站区间重叠隧道处于软土地质,在隧道施工中,采用先下线隧道施工、再上线隧道施工顺序,同时对重叠范围隧道进行深孔加强注浆,在管片内安装固定钢支架,并严格控制盾构机各项施工参数,降低对周边土体的扰动。施工后隧道各项指标满足规范及设计要求,周边建筑物沉降控制在允许范围以内。     

土压平衡盾构近距离侧穿高架桥桥墩的受力与变形

城市地铁隧道开挖往往会下穿、侧穿建(构)筑物。为保证隧道顺利开挖,有必要对既有结构进行受力与变形研究。以西安地铁四号线某区间盾构侧穿高架桥施工为例,通过数值模拟和实时监测分析盾构侧穿高架桥桩所引起的受力与变形,并将数值计算得出的沉降值与实际监测值进行对比。结果表明:盾构在砂层环境下,土压力的大小对地表沉降的影响较大;桥墩对地表沉降有一定的约束作用,盾构施工中在合适的地方布置桩基,能有效的减小既有结构的沉降。研究结果可供类似盾构侧穿风险源参考。     

软土地区地铁高架结构不均匀沉降特征与影响因素

为了探究软土地区某地铁高架结构不均沉降发展特性,选取某地铁运营线高架段,进行了为期2年的沉降观测,观测结构包括:高架车站、高架区间的简支梁桥与2座大跨连续梁桥;分析了地铁高架结构的桥墩、道床不均匀沉降特征及其影响因素,研究了地铁高架线路在建设期与运营期沉降的发展规律。分析结果表明:该线路运营2年后,桥墩累计沉降(相对运营开始的沉降)最大值为12.4mm,并仍有继续发展趋势,地铁周边的建筑工程活动使全线共形成6个明显的沉降槽,总体上相邻桥墩差异沉降小于2 mm;高架车站的桥墩沉降以建设期为主,建设期最大累计沉降为17.5mm,建设期与运营期最大累计总沉降为18.8mm;在建设期与运营期高架区间桥墩沉降无明显差异,建设期最大累计沉降为14.2mm,建设期与运营期最大累计总沉降为23.9mm;高架区间简支梁桥上的道床板大部分为上拱变形,最大变形为8.9mm,而大跨连续梁桥主跨上的道床板下挠变形较显著,跨径为129m的连续梁桥道床板最大挠曲变形达29.2mm。     

广州地铁客村联络线岔口段隧道工程地面沉降原因分析及控制

针对广州地铁二号线客村联络线岔口段隧道工程的施工,在通过富含水砂层段,分析地表沉降产生的原因,采取了预防控制措施及沉降较大时的治理措施.     

基于 ＡＮＳＹＳ 的地铁明挖隧道衬砌 结构设计与力学分析

隧道施工过程中围岩变形引起衬砌结构的不均匀沉降,威胁着隧道的安全运行。为全面分析地铁隧道衬砌特性,采用有限元法,通过大型有限元软件 ＡＮＳＹＳ,结合荷载结构法,对地铁明挖隧道进行仿真分析。同时,对明挖隧道衬砌结构的设计进行力学分析,通过对衬砌结构变形图、剪力图、弯矩图、轴力图的分析以及对变形、衬砌结构混凝土的验算等,评价结构安全性,并提出相应的构造处理措施。     

轨道平顺性与土动力特性对地铁隧道振动的影响

为精确计算列车动荷载作用下软土地铁盾构隧道频域振动响应,考虑地基动刚度随应变频响的非线性变化,建立了车辆/轨道/隧道/软土地基的垂向耦合动力学模型,研究了不同轨道平顺等级下软土动刚度随应变频响非线性变化对地铁盾构隧道随机振动的影响规律.研究结果表明:随着轨道平顺性的恶化,地基动刚度随应变频响非线性的变化将引起地铁盾构隧道各频段内的振动加速度级出现明显的非均匀变化;轨道不平顺恶化后,软土地基动刚度的非线性将改变地铁盾构隧道频域振动幅值大小,且其对应频率会出现约有0.2 Hz的偏移,致使地铁盾构隧道频域振动能量出现重分布现象.      

基于ANSYS的地铁明挖隧道衬砌结构设计与力学分析

隧道施工过程中围岩变形引起衬砌结构的不均匀沉降,威胁着隧道的安全运行。为全面分析地铁隧道衬砌特性,采用有限元法,通过大型有限元软件ANSYS,结合荷载结构法,对地铁明挖隧道进行仿真分析。同时,对明挖隧道衬砌结构的设计进行力学分析,通过对衬砌结构变形图、剪力图、弯矩图、轴力图的分析以及对变形、衬砌结构混凝土的验算等,评价结构安全性,并提出相应的构造处理措施。     

隧道风井开挖施工阶段的长期变形监测研究

为了保证邻近建筑结构的安全,对地铁隧道深基坑施工阶段进行监测是十分必要的。介绍了某地铁隧道通风井在深基坑施工过程中的沉降监测系统,对风井开挖施工现场地表和深度方向监测的长期沉降数据进行了详细的分析。结果表明,不同施工阶段施工点的沉降在允许的变化范围内稳定变化。     

软土地层地铁隧道施工对地下管线的影响

为减小软土地层地铁隧道施工引起的地表沉降对地下管线的影响,考虑流固耦合效应和施工效应的综合作用,根据管线允许的安全控制标准,采用FLAC3D建立的数值模型,对降水、动态降水和非降水3种施工方法进行了对比研究.结果表明,非降水施工法是控制地层固结沉降最有效的施工方法.深圳地铁1号线采用该施工方法,保证了煤气管线在施工期间安全使用.     

涉铁桩基施工对地铁隧道影响分析

邻铁桩基施工过程中的土体扰动极易对既有地铁隧道产生不利影响,隧道主体结构变形是桩基施工过程中主要监测对象。依托宁马(南京至马鞍山)高速公路油坊桥互通工程,基于隧道结构监控数据,分析桩基施工过程中隧道结构水平、沉降及收敛变形特征,研究桩基施工对隧道结构影响。结果表明:桩基施工距隧道结构越远,影响越小,间距超过14m,扰动影响可以忽略;邻铁桩基采用全套管灌注桩施工会对隧道结构产生侧向挤压作用,产生较大的水平及收敛变形;施工过程应重点监测隧道结构渗水及管片错台病害,并及时进行病害治理,研究可为同类工程施工提供参考。