既有隧道改造为地铁的施工力学效应研究

研究目的:哈尔滨利用既有人防隧道工程改造为地铁在我国尚属首次,隧道的改造采用了单侧扩挖与双侧扩挖的施工方式,结合数值分析与现场监测,对施工过程中的应力分布状态与拱顶、地表沉降状况展开研究,为隧道的安全施工提供理论指导和决策依据。研究结论:结合现场结构和施工工艺,借助监控量测和数值模拟手段,分析了施工过程中应力场的分布与地表沉降规律,得到以下结论:(1)单双侧扩挖施工造成的地表、拱顶沉降小于规范要求,证实施工方法是合理的;(2)应力最大值的出现位置:单侧扩挖出现在破除边墙的一侧靠近拱顶部位(最大值为2.65 MPa),双侧扩挖出现在破除边墙处和仰拱边墙交界处(最大值达到2.79 MPa);(3)单侧扩挖与双侧扩挖对隧道结构的沉降影响有明显的差异,具体表现在结构的最大沉降值及产生部位均有不同;(4)通过对比发现,两种施工方法对地表沉降的变化影响不大;(5)该研究成果能够为城市地铁建设积累经验,对类似项目的施工具有较高的指导价值。     

既有隧道扩挖改造的施工控制及数值模拟研究

研究目的:由于既有人防隧道的扩挖改造施工在国内鲜有实例,本文综合应用监控量测技术和有限元分析理论,模拟研究结构单双侧扩挖动态掘进各阶段的位移、变形及受力特征,并将数值模拟结果与实测结果进行了对比分析,通过完善施工方案并加强施工控制,保证施工安全。研究结论:(1)单、双侧扩挖造成的地表最大沉降值、围岩结构应力等主要指标均满足规范和设计要求,表明制定的施工方案合理;(2)随着整个隧洞的扩挖,围岩结构呈拉应力减小、压应力增加的趋势,其最大拉应力在施作初期支护和临时支撑时剧减,其最大压应力在顶部结构凿除时剧增;(3)单侧扩挖每次凿除2 m既有结构,地表的最大沉降值达到15.10 mm,而双侧扩挖每次凿除1 m既有结构,地表的最大沉降值达到23.67 mm,此值非常接近设计警戒值(24 mm),施工的时候应该严格控制;(4)提出了采用临时竖撑预支加固、先侧墙后仰拱、径向注浆、管棚支护和跳槽扩挖等施工方法和措施,使既有结构内力变化在可控范围内,有效地控制了拱顶沉降、仰拱上浮和地层位移,保障了结构和施工安全;(5)通过总结既有人防隧道扩挖改造施工过程中围岩、地表、衬砌结构等的变形规律,为同类工程的设计和施工提供借鉴。     

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。     

大直径盾构隧道新型扩挖结构关键构件力学特征分析

结合北京地铁14号线?10m盾构隧道扩挖车站试验段工程,研究分析采用盾构中洞—边桩法扩挖修建地铁车站施工过程中结构体系的受力转换、受力行为及变化特征。通过地层结构数值模拟方法,动态分析确定盾构管片、边桩导洞、中导洞扣拱初衬及中柱等构件的内力和变形特征。研究结论可为类似工程的设计和施工提供参考。     

地铁工程先盾后扩穿越西安地裂缝设防段隧道扩挖方案研究

目的：为优化地铁工程穿越西安地裂缝段常规“竖井暗挖+盾构空推”施工方法，开展基于“先盾后扩”新型建造技术的扩挖方案研究。方法：依托西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间隧道穿越F9和F′9两条地裂缝带设防工程，进行新型建造技术试点应用。介绍了“先盾后扩”法的施工基本流程和设计要点，提出了6种设防段盾构扩挖方案，重点讨论了各方案可行性及优缺点，并综合施工便利性、地面沉降控制和结构受力特性给出了推荐方案。结果及结论：“先盾后扩”法省去了竖井和洞内端头土体加固工程量，确保了盾构作业连续性，解决了设防段地面作业条件受限的问题，不考虑盾构空推的扩挖断面也可大幅减小，进而降低了工程造价；设防段盾构扩挖时，横向及竖向支撑能改善扩挖隧道支护结构变形，但临时仰拱或横撑发挥的作用较为有限，在地层降水措施有保障的条件下设置的必要性不强；竖撑能明显改善扩挖隧道支护结构受力，应予以保留；综合横向及竖向支撑切割断面引起的施工干扰问题，推荐“全断面+双竖撑法扩挖”为依托工程扩挖方案。     

郑州地铁1号线盾构隧道穿越人防隧道施工技术

以郑州地铁1号线一期工程3标（中原东路站—郑州火车站站）区间盾构穿越郑州火车站盾构隧道下方有既有人防隧道为例,详细叙述了该人防隧道探测、处理施工技术及盾构穿越该段人防隧道施工技术,希望为类似工程提供参考。     

小净距隧道全断面扩挖爆破振动影响分析

既有郁山隧道进口平导为有轨运输小断面,考虑增建二线后用于防灾救援及排水,需扩挖以增大断面。通过理论分析、现场验证和最优化等方法,并结合工程地质特征进行测试和分析,提出新郁山隧道平导扩挖控制爆破方案。运用已有爆破临空面优势条件,利用高段位毫秒雷管点火延时分散性、减少单响爆破炸药用量,以充分发挥精确延时错峰减振技术。实践表明,按所制定的隧道扩挖控制爆破方案进行施工,在净距仅5.69 m的条件下Ⅲ级围岩实现了全断面扩挖,爆破振动对围岩和隧道结构产生的影响可控,既有铁路运营安全。     

区间扩挖隧道纵向穿越立交桥施工加固技术

哈尔滨市轨道交通一号线铁路局至教化广场区间隧道为扩挖隧道,穿越立交桥桩基。详细介绍该区间隧道扩挖的施工方法、加固方案的选择和确定,并通过对立交桥桥墩和地表进行沉降观测,指导扩挖施工顺利进行,从而保证施工风险可控。     

矿山法扩挖盾构隧道断面的关键技术

因周边环境复杂,郑州市轨道交通1,2号线联络线与正线分岔区隧道施工难度很大。本文首先提出矿山法扩挖盾构隧道形成大断面隧道的施工方案,阐述了其关键技术,然后对扩挖过程进行了数值模拟分析。结果表明:在洞内径向注浆、超前管棚支护、管井降水等辅助措施下采用矿山法开挖可将成型盾构隧道扩挖成大断面隧道;扩挖中采用型钢连接措施进行新旧结构受力体系转换,可防止土体失稳,有效控制地表沉降,加快工期。本文介绍的方法为地铁分岔区隧道的建设提供了一种新思路。     

地铁盾构施工下穿既有明挖隧道模型试验研究

为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂直下穿既有6线隧道的施工过程,并分析下穿过程中既有6线隧道和地层土体的沉降变形规律。结果表明：随着既有隧道底部地层距盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为1.5倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道拱顶距离分别为1倍洞径和1.5倍洞径时沉降最大差值为31.25%;6线隧道结构与其下方地层产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于80%。     

增湿条件下膨胀土隧道近距离下穿既有地铁车站施工力学分析

为确保膨胀土地层渗水后,矿山法隧道近距离下穿既有地铁车站施工过程隧道及车站的安全,以合肥地铁5号线下穿既有车站隧道工程为依托,采用PLAXIS 3D岩土有限元软件精细化模拟整个施工过程,计算分析隧道、地层及既有车站结构的响应规律。研究结果表明:隧道下穿车站结构时经历的应力场较低;引起的地层变形主要表现为底部隆起和掌子面回弹变形;隧道下穿后,车站结构表现为中部隆起,前后两端沉降,施工时应控制既有车站的局部上浮。结合监测数据分析,表明隧道自身和既有车站基本处于安全稳定状态,施工方案合理可靠。     

小直径TBM导洞扩挖法在双线铁路隧道中的应用

介绍小直径TBM导洞扩挖法,并对施工双线铁路隧道TBM选型、导洞位置及施工组织方案进行研究,对铁路双线隧道采用小直径TBM导洞扩挖法比选及设计具有指导意义。     

明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响研究

为研究明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响,文章以济南某明挖基坑近接既有地铁隧道为背景,基于midas GTS NX有限元软件,考虑3个方面因素并假设28种对比工况,开展数值模拟对比分析。得到不同因素影响下明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道影响规律,并提出相应的建议措施。研究结果表明,明挖基坑与既有隧道夹角保持在45°及以上,可降低明挖卸荷施工对既有隧道的影响;明挖基坑与既有隧道竖向距离在0.5D(D为隧道直径)以上时,竖向距离对于控制隆起变形效果较为明显;在0.5D以下时,竖向距离对于控制隆起变形并不明显;明挖基坑横向卸荷面积对既有地铁隧道竖向变形影响随基坑加宽或加深而呈线性增加,基坑深度因素影响尤为显著。     

盾构近距离上跨既有线风险评估研究

为研究城市轨道交通隧道间近距离穿越工况风险,以青岛地铁6号线峨—富区间盾构隧道上跨既有1号线峨—石区间隧道工程为例,该工程具有超浅埋、上软下硬地层、近距离上跨既有线等工程特点,通过有限元计算分析峨—富区间盾构施工对峨—石区间隧道结构变形影响,提出盾构施工风险管控对策,并在实际施工过程中实时比对计算结果。研究表明：峨—富区间盾构施工过程中,峨—石区间隧道结构变形较小,采取地层预加固、试验段先行、自动化监测综合控制对策,盾构上跨顺利通过,过程中峨—石区间隧道结构各项位移值均为正常,最大位移值约为1 mm,为计算值的1.5倍。此研究成果可为今后类似工程提供参考。     

大跨度小净距分岔隧道双向施工关键技术研究

分岔隧道的安全施工技术是隧道工程的重点内容。以杭州紫之隧道工程为依托,针对西线大跨段主隧道与匝道小净距交汇处隧道工程,对小净距隧道和大跨度隧道的安全施工技术进行了研究;针对主隧道跨度大及匝道与主隧道超小净距特点,提出大跨度小净距分岔隧道双向施工技术,包括小截面隧道导洞施工、主隧道导洞扩挖、主隧道反向开挖至小净距隧道施工技术,为类似地层分岔隧道施工提供经验指导。     

“先隧后站”法施工引起地表沉降分析

隧道施工引起的地层损失所导致地表沉降的规律是隧道工程领域重要的研究课题之一。以广州某地铁车站为工程背景,研究"先隧后站法"(在盾构法建成区间隧道的基础上扩挖修建地铁车站)施工对地表沉降影响。采用有限差分法程序FLAC3D对盾构推进及扩挖施工引起地表沉降规律进行模拟,同时引入peck公式法进行计算,并同数值模拟结果和实测数据进行比较,验证了数值模拟的合理性,在此基础上得出一些有益的结论。研究结果可以为车站的顺利施工提供参考依据,并且为该技术在我国的扩大应用提供部分理论支持和技术参考。     

新建与既有地铁隧道正交段施工力学行为研究

研究目的:以深圳地铁3号线盾构隧道下穿1号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行有限元数值模拟施工三维力学行为,探讨施工过程地层应力的变化幅度及影响范围、结构内力及结构安全性,提出确保新建隧道施工和既有隧道运营安全的措施和建议。研究结论:在施工阶段既有隧道附加应力的分布均为以下洞中心线为中心对称轴成左右对称状态,下洞施工过程中会引起既有隧道的沉降和附加应力的增大,目标面盾构隧道管片衬砌最大内力值的位置都在下洞两侧拱腰管片衬砌,应对上下两洞间的地层及时注浆进行加固。当施工结束时,目标面盾构隧道管片的主应力值达到最大。     

基于土压平衡的新建框架桥配重顶进法上穿施工关键技术

以北京市东外斜街跨北环水系框架桥上穿机场线区间隧道工程为例,通过对框架桥周边环境、与机场线隧道相对位置以及地质条件的描述,分析工程设计关键点;针对配重顶进工法、压顶后明挖施工及普通明挖工法3种设计方案,采用地层-结构模型计算分析各方案对机场线隧道的影响;最后介绍配重顶进工法的实施情况,并总结上穿既有结构工程上浮变形控制技术的核心。     

铁路路基上跨既有公路隧道受力变形影响分析

新建路基开挖卸载施工对下方既有隧道的覆盖地层产生扰动,导致既有隧道围岩和结构应力状态的改变,影响既有隧道结构安全。文章依托新建赣深铁路路基上跨既有S29从莞高速公路石山隧道工程项目,采用地层-结构与荷载-结构相结合数值分析方法,进行了上方开挖施工对既有隧道结构受力变形影响分析,并提出施工控制措施。结果表明:在上方路基开挖施工过程中,既有隧道结构以竖向变形为主,在相交位置处隧道拱顶产生最大竖向变形1.86mm,结构变形较小;采用荷载-结构法进行二次衬砌受力分析,结构受力最不利部位为拱顶,最小抗压安全系数为3.94,最小抗拉安全系数为4.05,结构安全性满足要求。     

全方位高压喷射工法在杭州地铁盾构下穿既有线工程中的应用

以杭州地铁5号线滨康路站—青年路站区间盾构隧道近距离下穿既有地铁1号线工程为背景,对全方位高压喷射工法在盾构下穿既有线工程中的应用进行研究.通过分析现场试桩试验数据和实际施工过程监测数据,总结了采用全方位高压喷射加固后既有隧道的变形规律,并提出适用于杭州地区软土地层的施工参数及施工工序.研究结果表明:既有隧道的全方位高压喷射加固建议选择"半圆"加固方式;应合理延长相邻桩的施工间隔时间,优化施工工序;采用全方位高压喷射加固后,既有隧道结构变形得到了有效控制.