基于应力释放的大直径盾构隧道地表沉降分析

在城市环境及复杂地质条件下修建盾构隧道极易出现地面沉降塌陷,盾构隧道开挖引起的地表沉降分析与控制尤为重要。为了探究大直径盾构隧道地表沉降规律,以京张高铁清华园大直径盾构隧道为工程背景,基于应力释放及地层损失理论,首先运用有限差分软件建立二维模型,得到盾构掘进开挖的应力释放率;然后基于此建立三维数值模型,通过Peck公式反算得到清华园隧道盾构掘进引起的地层损失率,通过4种不同工况的模拟,对比分析不同掌子面释放系数、盾构机反力释放系数及脱空层模量缩放系数情况下的盾构隧道地表沉降规律,得到盾构施工现场导致的地层应力释放系数为0.12～0.14,相应的地层损失率为0.40%～0.47%;隧道轴线两侧20 m(1.6D)范围内为显著影响区,地表沉降主要发生在盾构通过这个阶段,约占总沉降量的50%。     

京张高铁清华园隧道建造关键技术创新与应用

京张高铁清华园隧道位于北京城市核心区,频繁穿越地铁、城市主干道和重要市政管线,周边建(构)筑物密集。存在周边环境复杂、环保要求严格、盾构始发接收难度大、安全风险高、工期紧张、防灾救援难度大等工程难题,设计及施工采用大直径盾构隧道、机械化全预制拼装、泥浆高效环保处理、大直径盾构变形控制及安全保障等技术,实现了盾构隧道施工可视化动态预测、动态监控与动态管理、盾构隧道结构机械化预制拼装,泥浆处理采用绿色快速絮凝压滤,形成了一套盾构隧道智能建造技术体系。     

新建两并行盾构隧道下穿高铁隧道模型试验研究

为研究新建盾构隧道下穿施工对既有高铁隧道的不良影响，采用离心模型试验模拟两并行盾构隧道下穿高铁隧道开挖施工。研究了两并行盾构隧道下穿施工时既有高铁隧道结构内力、拱顶变形、拱底变形和地面沉降的变化规律，同时考虑高铁隧道沉降缝对其结构的影响。模拟研究表明：后行盾构隧道开挖引起的不利影响小于先行盾构隧道开挖引起的不利影响；对于无沉降缝的既有隧道，仰拱和拱顶纵向沉降分别呈U形和反U形；考虑沉降缝时，既有隧道拱顶、地面沉降值增加了100%以上，既有隧道最大纵向弯曲应变、剪应力减小了60%;沉降缝的存在不会改变高铁隧道的横向弯曲应变和变形趋势，但是在数值上会有所降低。     

北京地下直径线工程综合施工技术

<正>1工程特点北京地下直径线工程是目前我国在大城市中心区修建的第一条双线电气化铁路长大隧道,是在国内同类地质条件下第一条采用直径12.04m泥水盾构施工的隧道,其5.2km的掘进长度是北京市盾构施工独头掘进最长的隧道,也是北京市第一个进行全线风险评估的地下工程。北     

清华园隧道大直径泥水盾构始发控制掘进分析

清华园隧道某区间采用泥水盾构穿越粉质黏土及砂卵石地层,是全线典型质构法施工隧道.总结清华园隧道盾构始发的经验,对其掘进参数及反力架等工程构件布置进行研究,并采用有限元软件对反力架进行静强度分析计算.研究表明:(1)盾构机在粉质黏土及砂卵石地层中掘进时,反力架最大应力为270 MPa,最大静挠度为7.77 mm;(2)掘...     

地铁隧道近距离下穿高铁大直径盾构隧道施工变形特征分析

以北京地铁12号线下穿清华园大直径盾构隧道工程为依托,针对盾构隧道整体变形具有非连续性的特点,引入三维精细化建模技术,采用现场实测与有限元数值计算相结合的手段,对暗挖法下穿施工引起的既有大直径盾构隧道变形进行深入研究.研究表明:(1)暗挖隧道下穿既有大直径盾构隧道时,当两线间距为1.6D时,既有隧道的沉降模式为"V"形...     

大直径泥水盾构曲线接收技术

1工程概况天津西站至天津站地下直径线工程盾构隧道采用大直径泥水加压平衡式盾构机进行施工,盾构机直径φ12m,盾构机总长约为57m。隧道采用9块管片(6A+2B+K)错缝拼装,管片外径φ11.6m,隧道内径φ10.6m,管片厚0.5m,环宽1.8m。2小半径曲线接收技术2.1盾构姿态控制盾构按照设计轴线掘进,要不断纠偏。若要严格控制     

大直径盾构隧道轨下结构设计方案比选研究

京张高铁清华园隧道为国内首次采用全预制轨下结构的盾构隧道。以该工程为背景,为得出适合大直径盾构隧道的轨下结构方案,选择轨下结构全现浇、中箱涵预制两侧现浇、全预制3个方案,通过论述分析和建立有限元模型计算,从工期、施工工序、对隧道结构的影响、结构受力和变形特征、施工环境和环保要求、工程造价等方面对方案优缺点进行分析、比选。研究结论:轨下结构全预制方案在工期、施工工效、施工质量、施工环境等方面具有明显优势;全预制轨下结构在受力和变形上能够满足高速铁路的运营要求;施工实践表明,全预制轨下结构有效解决了本工程工期短、距离长、要求高的工程难点问题。     

京张高铁清华园隧道南延施工方案研究

为了避免京张高铁清华园隧道下穿学院南路引起的下挖改造及征拆难题,提出了清华园隧道南延施工方案,从基坑支护设计、地铁13号线和学院南路保护措施、施工组织与工期等方面,对盾构和明挖法施工方案的优劣进行分析,从投资、风险、工期以及场地条件等方面进行综合对比。根据比选结果,采用了盾构法施工方案,并对方案的实际施工效果进行跟踪调查分析,证实了盾构法在隧道延长工程中的有效性及合理性。     

大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响分析

以厦门地铁1号线集美中心站站后停车线隧道工程为背景,采用FLAC3D三维有限差分软件,对此大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响进行了三维数值分析。分析了CRD(交叉中隔墙)四步开挖法、CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)及CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分先开挖)对盾构隧道的影响,揭示了盾构隧道位移和管片弯矩的变化规律:大断面矿山法隧道开挖时对先施工的小净距盾构隧道产生4~9 mm的位移值,盾构管片产生80~170 kN·m的弯矩值。另外,CRD四步开挖对盾构隧道不利,盾构隧道的位移和弯矩分别增大约33%和6%,并且靠近盾构隧道的部分对盾构扰动更大,因此,推荐使用CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)。最后对比分析了盾构隧道的现场监测位移值和数值模拟结果。     

盾构诱发的地表及邻近建筑物变形规律研究

研究目的:以北京地铁八号线某区间隧道盾构工程为依托,采用FLAC模拟预测盾构施工引起的地表及其附近建筑物的变形规律,为盾构隧道施工安全通过地表建筑物时的合理施工参数确定和现场监测方案的制定提供技术支撑。研究结论:(1)采用数值模拟得到北京地铁隧道盾构施工引起的地表变形规律,地表横向沉降曲线在水平方向上基本对称,建筑物对其周围区域地表变形影响较大,对其所在区域地表变形影响相对较小,最大差异沉降为8,09 mm;(2)数值模拟预测结果表明两隧道开挖对地表影响的范围主要在两隧道中心左右各36 m,开挖面影响区域为开挖面前方24 m及开挖面后方20 m范围内,施工时应重点监测;(3)实践表明实测曲线与数值模拟曲线吻合较好,数值模拟是预测盾构施工对地表及邻近建筑物变形影响规律的有效手段;(4)研究成果可用于地铁盾构施工对地表邻近建筑物的变形控制方案的制定。     

盾构与浅埋暗挖隧道小间距并行施工技术研究

成都地铁5号线为满足车辆调度需求,在九兴大道站小里程端采用左线盾构隧道与右线大断面浅埋暗挖隧道的双线并行布设方案,双洞净距2.9m。本文以该超小净距隧道为背景,采用数值模拟方法对隧道开挖时地表沉降规律及夹层土体应力状况进行了分析。结果表明,无论何种开挖次序,先行隧道的开挖均会导致后行洞开挖引起的地表沉降曲线向先行洞偏移并有所增大;由于左线小断面盾构隧道施工扰动理论上较小,因此先施工右线大断面浅埋暗挖隧道后再进行左线盾构隧道的施工顺序更为合理;先浅埋暗挖后盾构隧道施工造成的地表沉降值在两洞中间区域略小于先盾构后浅埋暗挖隧道施工;双线隧道通过后地表沉降槽呈现出"U"形状态,盾构隧道的通过造成地表沉降影响范围增加了约1/4;双线开挖过程中中间土体在浅埋暗挖隧道一侧受施工的影响更为明显,应重点关注。     

大直径盾构隧道下穿既有高铁线变形控制技术研究

盾构隧道施工会不可避免地对周围土体产生扰动,当新建盾构穿越既有高铁线时,保证高铁运营的安全性是施工过程中的关键性问题之一。以苏州桐泾路北延工程盾构下穿沪宁城际高铁为例,通过建立三维数值模型分析大直径盾构隧道施工对高铁桩基变形的影响,结合现场监测数据实现快速预测施工变形,并对盾构下穿既有高铁线变形控制技术进行研究,提出洞内外复合隔离加固措施的同时,还应加强对盾构掘进、同步注浆与二次注浆参数的控制。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

研究目的:在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。研究结论:(1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤人运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。     

壁板坡特长隧道平导快速施工技术

壁板坡隧道是国内在建高铁特长隧道之一,为沪昆客专全线控制性工程。平导作为辅助坑道,在保证施工安全、控制工期和快速贯通等方面具有重要作用。壁板坡隧道平导全长14 717 m,独头掘进长度大、开挖工作面小、地质条件复杂、通风距离长,施工难度高等,为高风险隧道工程。根据壁板坡隧道平导快速施工的成功经验,总结出适用于长大隧道平导快速掘进的施工组织方案、超前地质预报措施、机械化作业配套方法和施工标准化管理方法。壁板坡隧道平导提前6个月贯通,创造了我国特长铁路隧道平导单口掘进长度8 000 m的新纪录。     

汉十高铁首座长度6000 m以上高风险隧道贯通

正24月11日,经过中国中铁隧道局集团27个月的艰苦奋战,汉十高铁重难点工程四方山隧道胜利贯通。这标志着全线建设取得重大进展。四方山隧道位于湖北十堰,总长6130 m,为全线施工难度最大的隧道和首座贯通的长度6000 m以上隧道。施工单位强化科技攻关,邀请多名专家现场踏勘并研讨论证,制订施工方案;购置新型铣挖机,采用三台阶法带仰     

基坑开挖对既有盾构隧道的影响研究

为分析基坑开挖对既有盾构隧道的影响,通过数值计算软件模拟盾构隧道施工过程,得到基坑开挖前盾构隧道的应力状态;并以此为基础,进行基坑开挖对盾构管片变形与应力影响的全过程研究。结果表明,双排桩支护方式下,基坑开挖至坑底时,区间隧道距坑底最近的拱肩位置处变形最大,以水平位移为主,最大达6. 77 mm;管片竖向隆起量较小,最大值为1. 31 mm,管片拱肩部位存在一定的应力集中,最大应力达3. 52 MPa;管片拱腰部位X向应力较小,最大值为0. 3 MPa。随基坑内部结构的施工,盾构管片变形逐渐减小。依据变形、应力等控制指标,对最不利条件下管片位移、应力及曲率半径等参数进行安全影响评估,认为该工程条件下,基坑开挖对区间隧道影响较小。     

京张高铁大型深基坑临近地铁设计施工管控技术

大型基坑开挖引起的卸载作用将导致基坑周边土层和建(构)筑物发生隆起变形,威胁周边建筑物的运营安全。针对京张高铁清华园隧道盾构工作井大型基坑临近地铁13号线面临的变形控制问题,从设计和施工2个方面提出管控技术要求。(1)工作井围护结构采用地下连续墙+混凝土支撑,将地表沉降和水平变形控制在0.15%基坑高度以内且小于30 mm;止水结构采用地下连续墙作为悬挂式止水帷幕,基坑底进行注浆封底;邻近城铁13号线的基坑一侧采用3排锚杆桩加固。(2)地连墙施工、基坑开挖和支撑施工及邻近地铁辅助措施施工的管理要点。     

大直径泥水盾构始发技术

1隧道概况天津西站至天津站地下直径线工程(简称天津地下直径线)为单洞双线隧道,圆形隧道采用通用管片,盾构隧道长2146m。始发段位于缓和曲线上(始发推进约12m后进入直线段),以22.7‰下坡坡度始发,以最小转弯半径600m的曲线接收,隧道最大埋深约43m,平均约20m。采用开挖直径为11.97m的盾构机,设2个     

盾构下穿大型立交时掘进速度对桩基及地表沉降的影响

依托合肥市地铁盾构掘进下穿五里墩立交施工,在其他施工参数确定的前提下,综合考虑地面及桥桩的变形,并基于有限差分数值分析,研究盾构下穿大型立交时掘进速度对桩基的影响。研究表明:盾构的掘进速度对大型立交桩基的影响显著;在12 m/d开挖速度下,地表沉降值比较大,且某些桩基的沉降值超过预警值,比较危险;在6 m/d开挖速度下,地表沉降值和桩基变形值均较小,且都小于预警值;在9m/d开挖速度下,地表沉降值较12 m/d开挖速度小,而较6m/d开挖速度大,且桩基的沉降值并没有超过预警值。在充分考虑施工安全与施工进度的前提下,建议采用6环/d(约9m/d)的盾构掘进速度。研究成果可为隧道下穿大型立交工程提供技术参考。