不同加固措施下竖井式基坑开挖引起的下卧地铁隧道竖向隆起变形规律

依托深圳前海自贸区某地下道路的基坑直接放坡明挖工程,研究基坑开挖卸荷对其下方地铁11号线、5号线隧道竖向隆起变形的影响。基于文克尔地基模型的加权残值法微分方程提出下卧隧道竖向隆起变形的力学模型;结合项目特点提出保护下卧地铁隧道的竖井式基坑施工加固方案及组合措施;通过FLAC 3D数值模拟,对比分析未采取任何措施及逐步施加土体加固、抗拔桩-抗隆起板结构体系、降水、竖井分区跳挖4种措施形成的5种工况,探讨各种措施对隧道竖向隆起变形的控制作用,验证方案效果。结果表明:土体加固措施可减少10%～12%隧道隆起值,抗拔桩-抗隆起板结构体系可减少13%～15%,降水措施可减少3%～5%,效果最好的竖井分区跳挖措施可减少18%～21%;对于未采取加固措施的工况,隧道各断面竖向隆起变形最大值的理论值曲线变化趋势与实测值基本一致,但对于采取4种加固措施的工况,理论值偏于安全。     

基坑开挖对下方地铁隧道影响数值分析

研究目的:与既有地铁隧道上下重叠建设的基坑工程日益增多,基坑开挖卸荷对下方既有地铁隧道的影响是该类工程中不可忽视的问题。本文结合工程实例,采用有限元软件进行数值模拟,分析基坑开挖深度、土层特性等方面对下卧隧道的影响,并总结基坑开挖卸荷对下方隧道在结构变形、内力等方面的发展态势和变化规律。研究结论:(1)当基坑开挖深度与下卧隧道覆土厚度之比大于0.5时,下卧隧道结构变形和内力增幅显著,下方隧道竖向位移与上方基坑开挖深度近似于呈线性变化;(2)土层弹性模量越小,隧道隆起量变化增幅越大;(3)隧道内力随着基坑开挖深度的增加呈现减小趋势,当基坑深度开挖至7 m后,由于隧道偏压作用逐渐显著,隧道结构内力呈现增长趋势;(4)本研究结果可为类似工程设计、风险评估与施工提供借鉴和参考。     

砂卵石地层基坑开挖对下卧运营盾构隧道结构变形研究

砂卵石地层中进行基坑开挖会对周边环境产生较大影响,而基坑工程下方存在既有运营地铁线路时,基坑开挖将严重威胁到既有线路的安全运营。为研究砂卵石地层U形槽基坑开挖对盾构隧道的变形影响,以北京首条有轨电车西郊线上跨既有运营地铁10号线为工程背景,通过对监测数据进行分析,得出基坑开挖过程中既有结构的变形规律,并提出相应控制手段和措施。结果表明:U形槽开挖会造成下方隧道和轨道结构产生不均匀隆起变形,经采用深孔注浆进行土体加固后,隆起值控制在1.5 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形值在±0.5 mm以内;开挖卸荷导致隧道受水平压缩、竖向拉伸的力,收敛为"竖椭圆"形状;轨距先拉开后缩小,最后再拉开,曲线呈"M"形,轨距值在±2 mm以内。     

基坑开挖对下卧隧道变形影响分析及合理加固范围研究

在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海段下沉式隧道需要采取明挖基坑的方式长距离平行上跨既有的地铁11号线隧道,而基坑开挖会使下卧隧道产生结构变形和附加受力,从而影响隧道的运行安全。借助数值分析软件,对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同旋喷桩地基加固情况下基坑开挖对下卧隧道的受力和变形影响。在此基础上,提出了合理的地基加固宽度和深度,把地铁隧道变形控制在规定范围内。最后,通过对现场监测数据的分析,验证了所提地基加固方案能有效控制下卧隧道的变形,并为以后类似工程的设计与施工提供了借鉴和参考。     

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.     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。     

人行地道上跨地铁盾构区间隧道影响分析研究

地面基坑位于地铁区间隧道上方时,由于基坑开挖的卸荷作用会对下方地铁隧道的变形内力产生一定影响。以昆明某人行地道基坑上跨地铁盾构区间隧道为例,模拟基坑开挖过程,分析了各工况下基坑开挖对下卧地铁盾构隧道的变形和内力变化规律。分析研究表明基坑开挖会引起盾构隧道整体上浮,盾构隧道轴力、弯矩均有一定减小,剪力增大,但盾构隧道位移及内力的变化量相对较小,对地铁的安全运营影响较小。     

地铁隧道上方长距离并行基坑开挖的施工影响及变形控制

在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海下沉段需要长距离并行既有的地铁11号线隧道。这不可避免地会使下卧地铁隧道产生结构变形和附加受力,进而影响地铁隧道的运行安全。借助数值分析软件对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同工况下的坑顶土体放坡开挖、坑内土体开挖、主体结构施工等不同施工步序对下卧地铁隧道结构的受力和变形影响。在此基础上,提出了基坑分段开挖、控制基坑一次纵向开挖长度、前一段基坑开挖完毕后迅速施工底板等施工控制措施。现场监测数据验证了所提施工方法能有效控制下卧地铁隧道的变形。     

长距离共线基坑下卧隧道 上浮控制措施及效果研究

上方基坑开挖引起下卧隧道上方土体卸载,易诱发隧道上浮,影响结构正常服役。依托深圳桂庙路快速 化改造工程,针对不同区段基坑开挖期间下卧隧道上浮,提出差异化的变形控制措施,并通过实测数据验证措施 的有效性。结果表明：距基坑中心越近,下卧隧道上浮量及土体卸载率越大;当开挖区域距离隧道大于 30 m 时, 土体开挖卸载对隧道变形基本无影响。对不同区段针对性地采取了“纵向分段分步+竖向分层+左右分幅”、“纵向 分段分步+竖向分层+左右分幅+旋喷桩加固”,以及“竖井跳挖+抗隆起框架”3 种差异化控制措施。实测数据表 明：土体最大卸载率为 0.52,隧道最大上浮量为 13.4 mm,表明隧道变形控制效果较好。本研究可为类似长距离 共线基坑下卧隧道工程提供重要参考。     

暗挖隧道近接上穿地铁盾构隧道的施工模拟

结合北京地铁10号线"国—双区间"盾构隧道受近接上穿地下过街通道施工影响的工程问题,针对盾构隧道周围地层的二重管无收缩WSS工法注浆加固措施,对整个动态施工过程进行了数值模拟分析,预测了地下通道的开挖卸荷引起下卧盾构隧道的变形情况,并评估了盾构隧道的安全性。通过计算分析,发现对近接盾构隧道周围地层采用WSS工法注浆加固能够有效地减小开挖卸荷引起的既有盾构隧道隆起变形和收敛变形,增大变形曲率半径,从而减小盾构管片的纵、横向的附加应力,对近接施工中的既有结构起到了保护作用。     

长距离上叠并行的基坑开挖对既有下卧隧道的施工影响与变形控制

目的：上叠并行的基坑合理加固和开挖是保证基坑稳定和下卧的既有隧道位移控制的关键。合理选择基坑开挖施工方案，可以有效控制既有隧道变形并保障施工中基坑的安全稳定。方法：依托深圳岗厦北枢纽南区基坑工程实例，采用有限元数值模拟的方法对施工过程进行模拟，分析了不同降水深度和不同加固范围条件下的基坑开挖方案对既有下卧隧道变形规律的影响；根据对下卧隧道变形控制效果的分析，对施工方案进行比选，优选了合理的施工方案；最后经现场实测数据加以验证。结果及结论：研究结果表明：长距离上叠并行的上方基坑开挖易引起既有下卧隧道产生较大竖向位移；现场监测结果与对应的数值模拟结果较为一致，推荐的降水至隧道底部及坑底以下抽条加固的方案可有效控制既有下卧隧道的位移。     

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。     

基坑分块开挖对下卧盾构隧道的变形影响分析

为研究分块开挖基坑对下卧盾构隧道保护的有效性,以深圳市双界河路段某基坑工程为例,建立三维有限元模型,对比下卧盾构隧道竖向位移计算值与实测数据,在此基础上分析不同分块开挖方式对下卧隧道附加弯矩、内径变形的影响,并进一步研究分块开挖与坑底土体加固共同作用下隧道的变形规律。结果表明:在分块数量相同的情况下,横向分块的开挖效果要好于纵向分块开挖,且横向分块数量越多,对隧道竖向位移控制效果越好;隧道最大附加弯矩在拱顶处,隧道整体呈拱顶、拱底处伸长,拱腰处压缩的变形趋势;坑底加固土体可有效控制隧道竖向位移,在隧道变形控制较为严格的工程中,建议在开挖前对坑底土体进行加固。     

明挖基坑紧邻既有地铁车站施工的结构安全力学分析

为保证既有北京地铁13号线东直门车站的正常运营和既有地下结构的安全,需严格控制机场线东直门站明挖基坑施工引起的水平及竖向地层位移.预测机场线东直门站明挖基坑施工引起的既有车站结构的沉降曲线、评估明挖基坑施工引起的既有车站沉降变形对其现状结构的影响,同时根据行车安全的要求,综合各种影响因素,提出明挖基坑施工时对既有车站结构的沉降控制指标.为采取合理的施工辅助措施,建立有限元模型,计算和分析明挖基坑在紧邻既有车站情况下既有车站结构的受力特征,并评价结构的安全性.     

新建地下通道时下方地铁隧道保护方案研究

研究目的:为研究新建的地下通道卸载施工时下方既有地铁盾构隧道保护技术的可行性及其应用效果,结合某地下空间项目中地下通道方案研究阶段提出的两种保护措施,采用有限元数值模拟分析的方式对保护效果进行分析,并对推荐的实施方案与实际施工的监测数据进行对比。研究结论:(1)对下方既有隧道周边地层搅拌桩加固,然后再进行基坑抽条开挖的方法施工地下通道,理论上能够减小下方隧道的隆起变形,但是减小的程度不大;(2)对既有隧道周边进行地层加固施工,极易引起下方隧道水平收敛变形增大;(3)管幕+抗拔桩保护、地下通道采用预制箱涵顶进施工的方案,对隧道周边地层扰动小,可以减少隧道顶部卸荷量,并缩短施工周期,对控制下方隧道隆起和收敛变形效果显著;(4)推荐方案可应用于对周边建(构)筑物变形控制要求高的地下通道或隧道类工程的施工。     

与既有地铁并行的车站深基坑变形数值模拟分析

基于杭州地铁8号线和既有线路并行的车站深基坑工程案例,进行Plaxis二维和三维数值模拟,研究基坑开挖和车站回筑过程中,基坑以及既有地铁结构的变形型态和受力状况,论证既有结构的安全性。并通过对比二维和三维数值分析,验证分坑的有效性。对于和既有地铁线路平行的长条形基坑,设置封堵墙、跳坑施工是减小对既有结构影响的有效措施。在基坑开挖及回筑过程中,既有区间隧道会发生斜向坑内的以水平位移为主的变形,竖向位移为沉降,变形后区间呈鸭蛋状;既有车站结构会发生斜向坑内的变形,竖向位移为隆起。基坑开挖及回筑完成后,整个既有区间在长度方向上呈"W"状,位移大值发生在各个基坑的中间部位,位移小值发生在各个封堵墙位置。     

新建隧道下穿施工对既有上卧盾构隧道扰动影响规律研究

针对新建盾构隧道下穿施工时,对既有上卧盾构隧道结构的扰动影响问题,应用非线性接触理论和多尺度混合建模技术,建立三维非连续精细化数值模型,重点分析隧道正交下穿施工扰动下,既有上卧盾构隧道管片与接头受力和变形规律。研究结果表明:新建隧道下穿施工诱发既有上卧盾构隧道整体下沉,表现为隧道结构竖向收敛波动和仰拱沉降显著;纵缝接头变形以张开为主,环缝接头变形以错台为主,且同一环中拱顶处变形最大;环缝接头应力集中明显,靠近交叉点处管片环缝的最大、最小应力均接近混凝土强度设计值,局部裂损风险高;受下部开挖影响,上卧盾构隧道环缝接头螺栓剪应力值增加显著。     

南京富水松软地层新建盾构隧道穿越引起的既有隧道工程安全等级划分

为定量评估既有地铁盾构隧道受穿越施工扰动后的结构安全状态与服役性能，采用MIDAS软件建立了新建盾构隧道穿越既有盾构隧道的三维数值模型。通过调整隧道间的竖向净距，对南京地区以富水砂层、软土层为主的松软地层条件下的盾构隧道穿越施工引起的既有隧道的竖向位移响应进行了定量研究，并根据隧道的力学衰减特性分析了既有隧道的安全等级。结果表明：盾构隧道下穿、上跨施工引起沿既有隧道纵向土体的沉降曲线分别呈“W”型、“M”型，相同地层条件下上跨施工引起的既有隧道变形的绝对值比下穿施工小；南京富水砂层、软土层新建隧道穿越引起既有隧道沉降半槽范围分别约为3.5倍与5.0倍隧道外径；结合既有隧道力学性能衰退特征，以隧道纵向差异变形量作为指标将盾构隧道穿越工程划分为微弱影响、一般影响、显著影响、强烈影响等四类；根据数值模拟和历史变形数据，预测了南京地区3个典型的盾构隧道穿越工程施工完成后既有盾构隧道的竖向差异变形量，据此计算了相应的影响等级及其同等级下的竖向变形余量。     

基坑开挖引起下卧既有隧道变形的简化计算方法

为得到基坑开挖对邻近下卧既有隧道变形受力影响，提出一种可预测基坑开挖对下卧隧道竖向变形影响的简化计算方法。采用Mindlin解获得基坑开挖引起既有隧道轴线处的附加应力，将隧道假定成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在Vlasov地基；引入隧道侧向土体的影响，考虑既有隧道两端约束，进一步得到隧道竖向变形差分解。工程案例研究表明：与既有文献中有限元数据和实测数据对比，验证了该方法计算结果的合理性；与将隧道搁置在Vlasov地基模型(EB-V模型)和Winkler(EB-W模型)地基模型的解析计算结果比较，本文方法计算结果更贴近实测数据。进一步参数研究表明：隧道与基坑中心间距、隧道埋深以及土体模量的增大会引起隧道竖向变形及内力减小；随着既有隧道抗弯刚度逐渐增大，隧道竖向变形会逐渐减小，但会引起既有隧道内力增大。     

深大基坑施工对既有地铁盾构隧道结构影响的监控

南京河西地区地质条件差,地下水丰富,深大基坑施工对周边既有运营地铁盾构隧道结构和列车运营安全有重大影响。文章在分析深大基坑施工对南京某运营地铁盾构隧道影响的基础上,提出了针对盾构隧道结构病害、结构变形以及关键设备等方面的系统性监控措施,取得了良好效果。