浅埋隧道上覆建筑的稳定性研究

研究目的:研究浅埋隧道施工对上覆建筑稳定性的影响,为建筑密集地区浅埋隧道设计、施工提供技术依据.研究结论:论文以龙厦铁路石桥头隧道为例,系统分析、计算了浅埋隧道超挖、预留变形量、掌子面土体挤出等地层损失诱发的地表变形大小及对地面建筑变形稳定性的影响.研究表明,隧道正常施工产生的地层损失及其诱发的地表变形将使位于隧道DK 3+200附近上方的建筑变得不稳定.     

不同开挖步骤引起浅埋隧道地表沉降的数值分析

地铁施工扰动地层,必然造成相应的地层变形。结合沿海地区软土地区浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限元软件对分部开挖进行非线性数值模拟,分析矩形隧道初期支护在开挖过程中的地表沉降变形。分析结果表明,浅埋软土矩形大跨隧道在开挖过程中,群洞效应的作用和施工方案有密切关系,在此基础上提出了控制地层变形的技术措施,在天津地铁1期工程施工中得到了充分的利用并且取得了良好的效果。     

西安地铁盾构施工地表沉降随机介质预测研究

研究目的:针对应用随机介质理论预测盾构施工过程中诱发的地表沉降量时盾尾隧道断面收敛量的确定问题,文中在考虑盾构施工工艺的基础上,结合工程地质条件,并运用弹性力学的相关理论知识计算出随机介质理论预测地表沉降所需的参数。本文意在利用随机介质理论预测地表沉降量时,将预测计算所需参数可以进行量化计算,并能对影响其大小的各个因素针对施工环境进行优化。研究结论:通过对西安地铁隧道盾构施工诱发的地表沉降分析表明:(1)在盾尾断面收敛量的影响因素中,偏心超挖的影响最为敏感,而且最不容易控制;(2)盾尾应力释放引起的收敛变形是控制地表沉降的关键因素,而在弹性变形范围内,适当的增大注浆压力可以控制盾尾应力释放引起的隧道断面收敛量,有效地减小地表沉降;(3)使用本文提出的计算断面收敛量的方法并结合随机介质理论预测得到的地表沉降数据和沉降曲线趋势与实际结果符合;可对土体结构致密、强度较高的黄土地层中盾构施工中地表沉降控制措施的采取提供一定的理论依据。     

高速铁路明挖隧道基底预留沉降量研究

高速铁路明挖隧道基底通常要进行碎石换填。本文依托新建京张高速铁路东花园隧道,采用现场监测和理论计算,对高速铁路明挖隧道基底的预留沉降量进行分析。结果表明:明挖隧道结构沉降量的分布与土方回填厚度一致;隧底沉降量与附加应力在水平和竖直方向上的传递规律一致;基底变形简化计算深度与现场实测的沉降量较吻合。提出了高速铁路明挖隧道基底预留沉降量的估算公式。实际观测表明6个月时沉降才逐渐趋于稳定。建议类似高速铁路明挖隧道结构的沉降观测期至少为6个月。     

软土地层双线盾构隧道横断面地表沉降预测模型

以我国软土地区双线盾构隧道施工后的地表沉降为研究对象,采用工程实证研究方法,通过调研的隧道地表沉降测线实测数据,对双线隧道横断面布置方式进行划分,研究了横断面地表沉降槽形态和预测方法。研究表明:双线隧道布置方式可分为双线平行、上下错开和竖向重叠三种;当双线隧道平行布置时,地表沉降槽形态与隧道覆土厚度和隧道轴线间距有关,呈"W"和"V"两种形态;当双线隧道上下错开和竖向重叠布置时,沉降槽均呈"V"形。针对双线隧道不同的布置形式,以高斯函数为基础提出了横断面地表沉降预测模型,根据实测地表沉降的回归拟合得到模型参数的取值方法。     

黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究

研究目的:西安地铁是我国首次在黄土地层修建地铁,黄土地层具有湿陷性等特殊的物理力学特性,盾构是西安地铁隧道的主要施工方法之一,但有关西安地铁盾构施工诱发的地表沉降特性预测的研究成果目前还很少,急需开展黄土地层地铁盾构施工诱发的地表变形规律预测方法研究,目的是为盾构施工地表沉陷监测方案的制定和盾构施工参数的确定提供理论依据,以保证隧道盾构安全施工。研究结论:通过理论预测计算得到的沉降值与西安地铁某区间隧道的地表沉降实测数据进行了对比分析,研究结果表明:(1)给出的地表沉降预测公式预计的地表沉降趋势和数据与实测值基本一致;(2)盾构施工时,正面附加推力可以维持开挖面前方土体的稳定,但正面附加推力的大小对地表竖向位移量的大小会产生影响;(3)盾构施工时,影响地表竖向位移因素很多,而盾尾间隙的大小对地表竖向位移影响最大;(4)盾构施工时,地表沉降量随着距隧道轴线距离的增加变形量逐渐减小,在隧道轴线上方变形最大。     

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。     

牛角冲互通立交桥在浏阳河隧道下穿时的变形特性

运用FLAC-3D程序,对浏阳河隧道下穿牛角冲互通立交桥时桥梁基础沉降情况进行数值模拟预测,同时结合现场测量方法,对工程进行监测控制和安全性分析.分析表明隧道开挖引起的桥梁基础最大沉降量较小,桥梁桩基础变形的主要影响因素是桥墩与隧道中线的距离,三台阶施工方法能够满足桥基础变形的需要.     

南京江漫滩区间隧道盾构施工地表沉降变形特性研究

Peck法是预测隧道施工引起的地表沉降经验法中应用最多、最为成熟的方法,但peck法是基于有限区域实测资料提出的经验公式,对于某一地区的适应性,要根据当地的施工经验总结进行验证。经对南京多个江漫滩地铁区间隧道盾构施工引起的地表沉降实测资料进行统计分析,验证了Peck经验公式在南京江漫滩地区的适应性,对peck经验公式的两个控制参数沉降槽宽度系数i和土体损失率η提出该地区经验建议值,并对该地区地表沉降影响区域进行了分区。通过对江漫滩特殊地质条件盾构施工经验总结,可以实现对周边环境变形进行预测,从而可以提前对周边环境提出相应的监控和保护措施,控制地表沉降。     

隧道施工引起的地表变形数值模拟

研究目的:评估石桥头浅埋隧道在采用不同施工方法和加固措施施工时对地表建筑物的影响。研究方法:对穿越城区浅埋的石桥头隧道在采用三台阶临时仰拱法和双侧导坑法爆破施工时的地表变形进行三维有限元数值模拟。研究结果:采用三台阶临时仰拱法时,隧道第一步开挖对地表的沉降影响较大,采用双侧壁导坑法时,第五和六步开挖沉降变化较大。地表倾斜、地表弯曲曲率与水平变形分析表明,双侧壁导坑法优于三台阶临时仰拱法。研究结论:针对石桥头隧道,建议采用较保守的双侧壁导坑法进行施工,并辅以必要的支护(小导管、长管棚等)和加固(防护桩、地表注浆等)措施,控制地表沉降和变形,确保地表建筑物的安全。     

浅埋矿山法隧道施工对地表建筑物的影响研究

浅埋隧道施工对地表建筑物的影响,主要与隧道断面和埋深、围岩物理力学性质、施工方法及隧道和建筑物的空间相对关系直接相关。基于莞惠城际铁路松山湖隧道下穿建筑物区段工程,为预测浅埋隧道施工对地表建筑物的影响范围以及影响程度,以隧道埋深、建筑物基础类型、隧道与建筑物空间关系等多种因素为可变参数,建立大量力学模型,通过数值模拟分析,得到隧道围岩变形规律,并以此为基础分析隧道开挖对地表建筑物变形的影响。结合工程经验,建立划分隧道对地表建筑物影响范围的分区和控制标准,提出相应的影响范围判定经验公式。     

公路隧道闭口段施工过程的动态模拟分析

隧道洞口明挖段围岩一般自稳能力较差,如何通过支护等手段保证洞口明挖段在施工过程中的围岩稳定是至关重要的问题.为保证隧道安全顺利施工,采用三维空间弹塑性有限差分法(FLAC)对隧道施工过程进行模拟分析计算,包括施工过程中周边土体的应力分布状况、变形情况,地表沉降情况,支护与衬砌的受力情况和变形状况等方面.根据模拟分析结果对隧道周边土体的稳定性和支护参数做出综合评判,为隧道施工提供科学依据.     

哈尔滨地铁人防改建工程施工监测技术研究

哈尔滨地铁是国内纬度最高的地铁工程,工程的部分区间是利用既有"7381"人防隧道改建而成。本文根据该人防改建工程的监测成果,分析了影响施工安全的主要因素,并用等维新息GM(1,1)模型对风险源处地表变化趋势做了较准确的短期预测。研究结果表明:冻融现象对暗挖施工区间的建筑物沉降和隧道变形基本无影响,对地表沉降有一定的影响;隧道的扩挖施工使隧道围岩在短时期内变形速率增大,但很快趋于稳定;等维新息GM(1,1)模型用较少的参数和简洁的模型可反映隧道扩挖施工引起地表沉降的趋势和规律,适宜于工程实际问题的动态分析和趋势预报。     

浏阳河隧道进口穿越人工填土层盖挖法施工技术

浏阳河隧道进口为人工填土的软弱地层,隧道施工时地表沉降大,出现多处裂缝,为此提出了地表减载,利用钻孔桩加横撑,支撑洞顶两侧填土,然后进行盖挖的施工方法,制定了相应的施工工艺和施工流程,给出了施工注意事项。通过上述措施,地表沉降变形得到了有效控制,顺利地通过了96 m人工填土地段,降低了施工风险,缩短工期4个月。     

双线隧道盾构掘进对地表沉降影响的数值分析

研究目的:在双线隧道盾构掘进过程中,先开挖隧道地层变形会对后开挖隧道地层变形产生不可忽视的影响,导致双线隧道盾构掘进完成后地表沉降存在差异性。依托天津地铁某盾构区间隧道掘进工程,基于FLAC3D软件建立隧道掘进过程的有限元模型,从隧道开挖变形、地表沉降的角度分析先挖线路对后挖线路变形特征的影响,验证双线隧道盾构施工导致地表沉降的叠加效应。为保证盾构掘进过程中地表沉降不超标,通过数值模拟分析盾构土仓压力、同步注浆量和出渣量等因素对地表最大沉降量的影响,有效指导盾构隧道施工参数的选择,最后通过现场监测数据验证数值模拟结果的正确性。研究结论:(1)前序次开挖隧道对后序次开挖隧道的隧道拱顶沉降与地表沉降均存在叠加效应影响,后序次开挖隧道的拱顶沉降及地表沉降均略大于前序次隧道的对应沉降值;(2)数值模拟结果与现场实测结果的对比显示,实测地表沉降值相比数值模拟计算值分别高出5. 78 mm、4. 97 mm,隧道的管片沉降实测值与计算值误差均在5%以内,数值模拟计算误差均处于可控范围内,一定程度上验证了数值模拟结果的正确性;(3)本研究结论在城市地铁盾构(TBM)法施工领域,对地表沉降控制方面的机理研究和实践操作有较好的应用效果。     

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。     

非均匀收敛随机介质模型对浅埋隧道施工引起地表沉降预测研究

针对软弱土层中的浅埋大跨隧道在施工过程中出现的初支变形、断面底部隆起等现象,通过对原有的断面收敛模式进行修正,提出考虑初支变形与断面底部收敛的统一收敛模式,并以单洞及双洞椭圆隧道为例,推导出该种收敛模式下隧道施工中产生地表沉降的随机介质法预测公式,应用遗传-蚁群混合算法(GA-ACA)解决该预测模型的参数反演计算问题。为验证该模型对浅埋隧道地表变形预测的准确性,以乌鲁木齐地铁1号线三—新区间某典型断面为例,分别使用均匀收敛、底部为0、底部非0以及统一收敛模式等4种收敛模式进行参数反演,并将反演结果与现场监测结果做对比,研究结果表明:统一收敛模式与隧道断面实际变形规律更加吻合,其预测精度要比不考虑初支变形与断面底部收敛时的预测精度更高,即对浅埋、超浅埋隧道而言,初支变形以及底部隆起等现象对地表变形预测结果产生的影响不可忽略。     

浅埋大跨暗挖地铁车站施工地表沉降分析

研究目的:针对浅埋大跨暗挖隧道地铁车站施工中,易产生地层的反复扰动、力学转换复杂等现象,引起地表过大沉降。本文主要介绍浅埋大跨暗挖地铁车站施工,通过对地表沉降的监控量测,分析变形规律,并对各种影响效应进行分析。研究结论:通过研究得出以下结论:(1)车站主体施工引起的地表沉降累计沉降平均为-36.31 mm,应该对地表沉降的限值进行修正,达到施工对周边环境影响最小,同时降低工程成本;(2)车站主体施工引起的地表沉降槽为:以车站中线为中心,拐点距沉降槽中心18 m左右,车站中线20 m以外地表沉降开始迅速减小,沉降分布范围为车站中心左右两侧约25~30 m;(3)车站主体施工引起的地表沉降主要发生在小导洞开挖支护和扣拱施工阶段,其地表沉降分别占到总沉降的48.47%和93.03%,尤其是小导洞开挖支护阶段,对地表沉降的贡献接近总沉降的一半;(4)该研究成果可为类似浅埋大跨暗挖地铁工程的设计、施工提供借鉴。     

饱和软土中模袋围堰变形规律现场试验研究

以横琴海底专用隧道工程为背景,介绍了海上明挖隧道工程中围堰设计与施工方法,并对饱和软土中模袋砂围堰变形规律进行了探讨。研究表明:在围堰加载过程中和完成之初,堰体侧移和沉降变形增幅较快,此后随着软弱下卧层土中超孔隙水压力的消散,堰体变形增幅逐渐减小;施工加载对约3倍围堰高度范围内下卧层土中超孔隙水压力变化规律影响较大;季节降雨对堰体侧移影响较大,对堰体沉降影响较小;工程中潮汐和基坑降水对围堰变形影响较小。     

富水圆砾地层盾构隧道施工对地表及建筑物影响分析

以在富水圆砾地层的盾构双线隧道先后通过邻近建筑物为研究背景,通过现场监测和数值计算方法,对双线隧道施工引起地表及既有建筑物变形规律进行研究。研究结果表明,随着地层深度增加,沉降槽宽度减小;地表最大沉降量出现在先行隧道中线上方;刀盘通过地表中心断面后,地表及建筑物沉降逐渐趋于稳定;当偏离比在一定范围内,随着建筑物与隧道间距减小时,建筑受到的影响逐渐增大。