水平旋喷桩技术在莞惠城际铁路浅埋暗挖隧道工程中的应用

以东莞至惠州城际铁路GZH-4标下穿砂层不良地质地段为例,根据现场具体工程地质条件建立数值模型,模拟对比分析了单排旋喷桩、双排旋喷桩和小导管注浆三种超前支护技术对浅埋暗挖隧道地表沉降的影响,结果表明采用单排水平旋喷桩超前支护效果更好。对单排水平旋喷桩超前支护技术在此工程应用中的施作范围、施工参数选取及施工组织要求等予以分析,并把实际监测数据与数值模拟结果进行了对比,实践证明水平旋喷桩能有效控制浅埋暗挖隧道因施工开挖引起的地表沉降。     

超前小口径管幕在广州地铁浅埋暗挖隧道中的应用

广州地铁21号线天河公园折返线大断面双线暗挖隧道下穿黄埔大道及市政管线。下穿位置属于复合地层,拱顶地质条件差、隧道埋深浅,且地面对沉降要求高。对传统的超前加固方法及管幕法进行了数值计算分析比较。结果表明,常规的超前加固方法不能满足地表沉降要求,而采用管幕法能有效控制地面沉降。根据数值计算结果,暗挖隧道采用管幕法施工。数值模拟计算结果与实际施工监测数据吻合得较好。     

小净距浅埋暗挖隧道下穿密集房屋安全性分析

研究目的:受城市复杂环境的影响,城市隧道的修建有时不可避免地要下穿房屋。为了达到减少房屋拆迁的目的,本文通过城市小净距软岩浅埋暗挖隧道的数值模拟,研究隧道下穿密集房屋施工过程中不同的施工方案所引起地表沉降量及洞顶建筑物沉降规律,进一步分析洞顶建筑物的安全性。研究结论:(1)隧道施工引起地表沉降的程度主要取决于地质条件、隧道埋深、开挖跨度及施工方法等因素,其中施工方法的影响最为明显;(2)根据数值模拟计算及地表建筑物的实测结果,小净距浅埋暗挖隧道下穿房屋采用CD法施工+超前小导管注浆加固岩体,可以有效地控制地表沉降,保护地表建筑物的安全;(3)本研究成果主要应用在城市隧道工程领域,对今后类似工程的设计、施工具有借鉴意义。     

盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基的加固措施

依托武汉地铁3号线盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基工程,分别对不加固、桩基周围土体注浆加固、采取隔离桩防护3种工况隧道下穿过程进行有限元数值模拟。结果表明:2种加固措施均能减少地表沉降和桩基位移,满足既有结构物变形控制要求;与注浆加固相比,隔离桩防护对地层沉降和桩基位移的控制效果更显著。在此前提下,可综合考虑工程量、工程造价等因素,根据工程实际情况合理选用加固措施。     

地铁盾构隧道下穿既有高铁桥数值模拟及实测施工影响分析

为研究地铁盾构隧道下穿既有高铁桥引起的地面建(构)筑物沉降机理及施工方案的合理性，以广州地铁18号线下穿广深港高铁桥为例，采用三维有限元分析软件MIDAS-GTS对盾构隧道开挖的全过程进行数值模拟，研究由地铁盾构隧道下穿高铁桥造成的地面沉降及桥桩变形影响。同时，将桥墩墩顶位移及地铁隧道结构变形的现场监测数据和数值模拟结果进行对比分析，研究了造成二者差异的主要因素。研究结果表明：场地工程地质条件良好且围岩自支撑能力强，采用盾构法直接下穿沙湾水道特大桥，在采用隔离桩加固措施后，桥桩沉降及其水平变形均在可控范围内；盾构施工对桥梁桩基的附加内力较小，既有桥梁的结构刚度能满足其抵抗变形的要求；区间地铁与桥梁桩基净距较大，同时地层情况以中风化粉砂质泥岩为主，当采用隔离桩加固措施后，区间地铁开挖对桥梁影响较小；桥墩最大实测沉降是其数值计算结果的1.15倍，监测结果与数值模拟结果保持了较好的一致性。     

宁天城际盾构下穿国铁地基加固设计方案

依托南京地铁S8宁天城际下穿宁启铁路工程,结合南京地质条件,研究新建地铁隧道下穿既有铁路线时,地铁隧道施工对既有铁路线的影响,提出在既有铁路线下方采用注浆加固的方法以规避风险,采用"桩+板"加固的方法预留后期铁路复线施工条件。研究结果表明,采用注浆加固时,地铁隧道双线贯通铁路线路最大沉降(6.9 mm)比不加固减小58.9%,铁路线路最大高低偏差(3 mm),比不加固减小51.3%,采用"桩+板"加固预留铁路复线扩建条件,桩板结构最大变形及内力均能满足规范要求。     

盾构隧道下穿施工对邻近铁路桥梁的影响分析

以武汉地铁3号线盾构隧道下穿既有铁路桥梁工程为依托,采用有限元软件ANSYS对盾构施工全过程进行模拟,分析不同桩隧净距时盾构施工对铁路桥梁结构变形及地表沉降的影响规律。分析结果表明:盾构隧道的施工会使桩基产生以沉降为主的附加变形,最大沉降发生在桩顶处;随着盾构的推进,地表沉降呈现出明显的增长趋势;既有桥梁桩基对盾构开挖引起的地层扰动起到一定的阻隔作用,同时在桩侧摩阻力作用下桩周地表沉降相对较小;当桩隧净距分别为1.8,4.2,6.0 m时,桥梁梁体结构与桩基产生的变形均以沉降为主,随着桩隧净距的增大相邻两股钢轨水平高差及轨面沉降的变化趋势不明显,均未超出6 mm的限值。     

地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路无砟轨道路基的影响研究

以无锡地铁3号线盾构隧道下穿沪宁城际铁路路基为背景,采用理论分析结合有限元单元法,探讨对铁路路基采用混凝土板+钻孔桩+CFG桩联合加固措施的有效性以及加固效果,并将计算结果与施工监测数据进行对比,结果表明:采用加固方案后,当地层损失率为0.5%时,双线贯通后沪宁城际铁路路基的最大沉降变形为0.712 mm,路基加固后的最大沉降是未加固时最大沉降值的11.3%。因此,预加固措施能够有效控制地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路路基过程中产生的沉降变形,满足高速铁路运营安全。     

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。     

盾构近距离下穿铁路桥墩的加固措施研究

地铁盾构隧道下穿既有铁路桥梁桥墩施工不可避免地会对周边岩层产生一定的扰动,导致铁路线路的不平稳,进而危及行车安全。以济南地铁9号线工程下穿济莱正线及济南东站铁路枢纽为例,通过Abaqus软件建立数值模型,模拟在不加固、钢管桩加固、钻孔桩加固3种工况下,盾构隧道下穿高速铁路桥梁桥墩引起的变形情况。结果表明：(1)无加固措施情况下地铁右线盾构施工引起的济莱59#墩的水平位移3.6mm不满足设计要求;(2)考虑隔离桩及加固措施后,墩顶变形进一步减小;(3)钻孔桩隔离与钢管桩隔离方案对墩顶的变形控制效果接近,根据工程经济性及现场地质条件,采用钢管柱加固措施较为合适。研究成果可为同类型工程施工设计提供参考。     

特殊杂填土地层地铁暗挖区间施工加固措施分析

以沈阳地铁9号线某暗挖区间穿越特殊杂填土地层工程为例,建立暗挖区间开挖的数值模型,分别计算区间隧道与特殊杂填土段不同位置关系以及不同地层加固措施下的地表沉降和隧道变形。采用FLAC3D软件进行数值模拟,分析采用地面注浆和洞内深孔注浆地层加固措施对于暗挖区间隧道开挖沉降、变形控制的效果。     

城际铁路隧道大型溶洞特征及处理技术

安顺至六盘水城际铁路茨冲一号隧道DK95+730~DK96+017段施工开挖揭示出大型溶洞群,采用溶洞形态测量、隧底岩溶物探探测、桩基地质钻探及补充调绘等综合勘察手段,查明隧道洞身及隧底大型溶洞的形态特征,以及该区域水文地质情况。提出相应的处理措施:隧道洞身采用混凝土护拱、护墙及C20混凝土加固;拱部采用“锚网喷+型钢钢架”防护;隧底采用桩筏、“横向托梁+筏板”跨越和采用C25混凝土换填或回填,并加强隧道周边引排水措施,以确保岩溶水畅通。     

浅埋条件下并行立交隧道施工安全性的三维数值模拟

以长沙市营盘路湘江隧道东岸并行立交段施工为研究对象,对浅埋条件下并行立交隧道施工安全性进行三维数值模拟分析。研究结果表明：隧道施工结束后地表沉降最大值为39．66mm,并位于隧道上下立交区域,地表沉降不能满足安全要求,还需对地表采取加固措施,如采取地表锚杆、地表袖阀管注浆或旋喷桩加固;下部隧道初期支护变形及受力受上部隧道施工影响不大,安全系数均大于1,结构能满足安全要求,但施工中仍不能忽视对初期支护变形及内力的监测,视情况采取加固措施,或改变施工工艺,如可以先行贯通下部隧道二次衬砌。其研究结果可为类似地质条件和施工方法的同类工程提供借鉴。     

大直径盾构下穿施工对近邻地面构建筑物的影响分析研究

针对大直径盾构下穿近邻地面设施施工工况,建立考虑地层-隧道-构筑物相互作用的三维有限元模型,真实的模拟了盾构施工过程,系统的分析了盾构掘进对地层和构建筑物的沉降影响、刀盘位置对构建筑物的影响;进一步研究了不同位置桩的桩基承载力受盾构开挖的影响。结果表明:地面及构建筑物的沉降影响主要集中在隧道顶部,影响宽度约为隧道宽加两倍隧道埋深;刀盘正上方的地层沉降速率最大;受盾构施工影响,桩顶桩基承载力增大,桩底桩基承载力减小,当桩位于隧道正上方时,桩顶和桩底的桩基承载力的变化最大。所得结论为减小大直径盾构下穿施工对近邻地面构建筑物的影响有一定的指导作用。     

超大直径盾构下穿既有铁路群安全性评估研究

以武汉市两湖隧道工程下穿既有武黄城际线、南环线和大花岭疏解线等铁路为背景,对隧道施工中的重大风险源--区间下穿武黄城际铁路等6条铁路线的施工过程进行了三维仿真数值模拟。武汉两湖隧道盾构直径达15.5m,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟的计算结果表明:(1)超大直径盾构下穿铁路路基主要引起的是路基沉降,地层损失率是控制沉降的关键因素。(2)盾构下穿的铁路接触网立柱,沉降及位移明显,以沉降为主,水平向偏移主要表现为向盾构轴线侧倾斜。(3)在隧道开挖面通过路基下方前已发生沉降变形,穿过路基时轨道变形较大,完全穿越路基后轨道沉降几乎不发展。     

地铁盾构隧道下穿城际铁路地基加固方案安全性分析

苏州某地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路施工时,原有铁路地基加固方案产生的沉降量不能满足高速铁路的要求,因此,结合原加固措施,采用板+桩组合结构的形式对地基进行加固.对此方案,采用二维有限元法分析不同应力释放率下盾构施工引起的地表沉降规律.当应力释放率为30％时,盾构下穿处板+桩组合结构的沉降量为3.9 mm,满足高速铁路无砟轨道对工后沉降的要求,但此时板+桩组合结构中的加固板将与其下方土体脱离.采用三维有限元方法,对高速铁路轨道结构进行静、动应力响应分析.结果表明:当加固板与其下部土体脱离时,在自重应力作用下,钢轨轨面的最大变形为0.582 mm,满足轨道不平顺的要求;在最大列车动荷载作用下,轨道板和加固板的最大拉应力分别为0 93和1.02 MPa,均小于规范中所要求的疲劳强度修正值.由此可知,在盾构隧道下穿施工时,城际铁路地基采用板+桩组合结构形式的加固方案,是能够保证运营安全的.     

上下重叠地铁盾构隧道施工对邻近建筑物影响及控制措施研究

在城市地铁施工建设过程中,经常会出现地铁隧道下穿建筑物的现象。为研究地铁隧道下穿建筑物对建筑物的影响,依托某地铁区间隧道工程,采用数值模拟的方法,对注浆加固前和注浆加固后盾构掘进(先下洞后上洞)地下室底板沉降和承台沉降及桩基变形进行分析。通过分析得知,重叠隧道在隧道开挖过程中,应采取注浆加固等手段,来控制各项变形指标,减小盾构开挖对建筑物的影响。     

连拱小净距隧道对邻近高层建筑基础的影响研究

本文结合重庆某新建隧道在既有隧道上方近距离下穿高层建筑的工程实例,采用数值计算分析的方法,就新建隧道开挖对邻近高层建筑基础的影响问题进行了深入研究。计算结果表明:首先开挖先行洞右洞,待先行洞支护完成后,再开挖距离桩基础较近的左洞,可有效减小上部桩基沉降;隧道左洞开挖对华夏银行桩基础沉降量影响较大,导致沉降位移达到1.84 mm左右;距离掌子面越近的桩,隧道的开挖对其影响越大;靠近隧道的第一列4个桩要比内侧的桩位移要大,随着隧道开挖的进行,各个桩基位移都在增大;隧道开挖通过桩基后,桩基沉降量没有立刻停止,直至隧道开挖通过桩基位置20 m后,桩基沉降量才基本稳定。     

浅埋下穿季节性河谷门式封闭结构设计

研究目的:西南山区地形地质条件复杂,高速铁路隧道难免会下穿溪流河谷,隧道浅埋暗挖下穿河谷存在较高的安全风险,在设计中也有很多技术性问题。本文以贵广铁路重点工程岩山隧道下穿八匡河段的设计为工程背景,对隧道浅埋暗挖下穿季节性河谷设计关键技术展开研究。研究结论:(1)浅埋暗挖下穿季节性河谷主要风险有地表水大量涌入隧道突水突泥、暗挖隧道坍方、隧道衬砌结构上浮三部分;(2)采用由咬合桩、压顶梁、压顶抗浮板、框架内注浆加固岩体与全封闭衬砌组成门式封闭结构体系,可大幅降低施工风险且结构安全可靠;(3)先封后挖的施工工序和有效的风险控制预案,可保证下穿施工安全、工程风险可控;(4)研究成果可应用于类似的隧道下穿季节性河谷地段工程设计及施工。     

小半径曲线叠落盾构隧道下穿京沪高铁隔离桩设置参数研究

基于济南轨道交通R1线工程小半径曲线盾构隧道下穿京沪高铁,采取数值模拟手段研究隔离桩桩长、桩间距等不同设置参数下,对既有高铁桥梁结构的保护效果。计算结果表明:增加隔离桩桩长可以提高保护效果,反之降低;隔离桩桩间距增加,保护效果有所降低。通过计算分析,隔离桩采用桩间距1.2 m、桩长39 m(桩端位于隧道底部以下4 m)较为合理。采用室内模型试验针对桩间距1.2 m、桩长39 m隔离桩设计方案进行验证,试验结果表明:盾构隧道所下穿的两侧承台沉降变形均较小,承台沉降最大值仅0.5 mm,隔离桩设置可有效减少盾构施工对高铁桥桩影响。现场全自动化监测结果显示,承台沉降及水平位移的最大值均未超过0.4 mm,小于控制值1.0 mm。现场监测结果与数值模拟、模型试验结果比较一致,验证了数值模拟和室内模型实验结果的可靠性。