小净距重叠盾构隧道下穿铁路线施工安全技术研究

为了解决小净距重叠隧道下穿准高速铁路的安全施工问题,采用数值计算的方法,对上下重叠隧道不同施工顺序引起的地层变形、管片结构位移和受力情况进行分析。结果表明,采用"先下后上"开挖方式时,地表沉降、隧道管片结构竖向位移及其弯矩均小于"先上后下"开挖方式。当采用"先下后上"盾构掘进时,上隧道引起的最大地表沉降为13. 934 mm;采用"先上后下"时,最大地表沉降为15. 516 mm(沉降控制值为10 mm)。对铁路线路、上下隧道间夹层土体和铁路路基软土进行加固后,地表沉降数值计算值为9. 525 mm,实际观测最大值为5. 9 mm(均在控制值范围内)。该研究结论为重叠隧道顺利下穿准高速铁路施工提供了关键技术支持。     

类矩形盾构隧道开挖引发土体沉降解析解研究

类矩形盾构隧道施工可能会导致明显的土体沉降,并进一步影响周围既有建筑物的安全。基于Verruijt解和积分法推导得到类矩形盾构隧道开挖作用下的土体响应解析解,并充分考虑土体等量径向收缩、类矩形隧道竖向、水平向以及旋转位移4个变形分量的影响,以全面描述复杂施工或地层情况下类矩形盾构开挖引发的土体位移模式。利用实际工程实测数据验证解析解的有效性,并通过参数分析研究各个变形参数对地表土体沉降的影响。研究结果表明,解析理论计算结果与实测数据较为吻合,可较好地评估类矩形盾构引发的土体沉降,类矩形隧道的水平位移和旋转位移会使地表沉降呈现非对称形态,并会使最大地表沉降增大。     

隔离桩对隧道侧穿邻近建筑物的沉降影响分析

地铁隧道开挖会引起周边建构筑物的沉降及变形,影响建构筑物的安全与正常使用。基于某地铁新建盾构隧道侧穿邻近浅基建筑物工程,介绍了隔离桩的减沉机理,并通过三维数值模拟分析,研究了有隔离桩和无隔离桩两种工况下隧道周边土体的竖向沉降及水平位移分布情况。数值模拟结果表明:采用隔离桩能有效降低隧道周边土体的竖向沉降及水平位移;土体的沉降在隔离桩附近有突变,土体竖向沉降被限制在隔离桩内侧,但地表土体在隔离桩内侧附近有所增大;增加隔离桩能有效阻隔土体向隧道内的滑动趋势,保护隧道周边建构筑物的安全。     

基坑工程监测项目初始值采集时间研究

基于多个基坑工程监测实例,通过对不同的施工阶段监测数据变化量与现行规范规定的控制值进行对比,分析不同的监测项目初始值采集时间对监测结果的影响程度。总结出围护墙顶部水平位移、深层水平位移、钢筋混凝土支撑内力、周边建筑竖向位移等监测项目合理的初始值采集时间,为基坑工程监测结果的科学性、监测评价的准确性奠定基础。     

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。     

南京地铁交叉区段施工方案计算分析

南京地铁一号线南延线车站出入线地下隧道工程,其上方为安德门站—宁丹路站区间隧道,区间正线与出入线上下交叉.本文采用ANSYS有限元软件对其施工过程进行数值模拟分析,主要从地表沉降和地层竖向位移、后建区间隧道施工对先建出入线隧道竖向位移和支护结构内力的影响等方面进行分析,最后给出合理的施工建议,为今后相关工程提供一些借鉴.     

暗挖隧道下穿既有站沉降控制措施

通过对暗挖隧道下穿既有站采用不同工法及不同加固范围的计算分析比较,并依据地铁站结构变形控制值,来确定暗挖隧道下穿既有站沉降控制措施。结果表明,采用CRD工法开挖,较全断面法及台阶法对控制竖向位移效果显著;隧道掌子面及周边一定范围土体采用深孔注浆加固,可以有效控制既有车站结构及轨道竖向变形,满足既有线结构使用和运营要求。     

地层变位分配控制原理在小间距偏压突变大断面隧道中的应用研究

利用分步变位控制原理研究复杂地质浅埋暗挖小间距偏压突变隧道施工过程中地层变形规律,对限制周边环境及结构本身复杂的隧道工程地表变形具有指导意义。依托深圳地铁7号线工程实例,分析地表在多种复杂条件下的变形规律,结果表明,数值模拟过程中,注浆体充分发挥了作用,地表竖向沉降量(最大为14.82 mm)满足标准要求,但实际监测得到的地表沉降位移明显超过标准值,因为地表变形不仅受注浆措施的控制,还会受到多种不确定因素的影响,但从现场观测结果来看,同时经相关单位论证后,表明并没有因为隧道施工影响周边建筑物的正常运行。因此保障隧道结构及周围环境安全才是最重要的,用统一标准进行地表沉降控制是不尽合理的,对处于复杂地质环境中,且结构本身复杂的隧道工程来说,日常沿用标准几乎不适用。     

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。     

富水流塑软硬复合地层下地铁盾构隧道施工稳定性分析

以长沙轨道交通3号线一期工程地铁盾构隧道侧穿浏阳河大堤为工程背景,研究渗流作用下盾构隧道开挖对地表、地层及河堤变形的影响,进而提出变形控制方案,并通过实测数据对模拟结果进行验证。研究结果表明:由地下水上浮作用产生的隧道洞周围岩的竖向位移值占总位移值的20%～30%,在实际工程中该因素对隧道洞周围岩位移的影响不可忽略;未采取加固措施时,流固耦合效应下地表沉降不符合规范要求,提出三重管旋喷桩加固地层方案;采取加固措施后,通过对比发现未考虑流固耦合时隧道各关键部位的沉降值误差比考虑流固耦合时要大,这说明将考虑流固耦合效应的数值模拟作为隧道正式施工前的稳定性分析依据更加合理。     

基于随机介质理论的浅埋偏压隧道沉降预测

研究目的:在偏压地形中,隧道开挖引起的地层损失可能导致倾斜地表和水平地表的沉降或隆起,造成地层及地面上建筑物发生不均匀沉降,影响建筑物的安全,因此有必要对隧道开挖引起的地表竖向位移进行估算与分析。研究结论:(1)论文基于随机介质理论,推导了浅埋偏压盾构隧道开挖地表沉降公式;(2)通过理论推导修正了地表沉降公式计算所需的断面收敛区域U'-V';(3)计算过程中,为简化计算,采用极坐标改进了倾斜地表和水平地表沉降公式;(4)浅埋偏压条件下,倾斜地层坡度α≥45°时,位移变化速率明显加快;此外,地表竖向位移最大值同开挖单元深度与沉降半径之比呈现出一种线性关系;(5)隧道轴线到斜坡表面的垂直距离d3.5R时,地表竖向位移变化也会加快,所以隧道修筑应尽量选择在d≥3.5R的位置;(6)该研究成果可为浅埋偏压隧道开挖的地表位移预测提供一种新途径,为地表位移控制提供技术支持。     

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。     

临近新建隧道边墙的桥梁桩基加固方案

针对广州地铁11号线穿越既有桥梁桩基础工程,提出对临近隧道边墙的桥梁基桩进行加固处理的技术方案。参考相关隧道穿越工程设计经验和规范,提出采用围岩位移和基桩位移双指标来控制隧道施工对既有桩基的影响,并采用有限差分数值分析软件MIDAS/GTS进行了验算。结果表明,对侵入隧道边墙的基桩进行托换处理,对距离隧道边墙1.5倍桩径范围的基桩进行加固处理,可将穿越施工时基桩沉降控制在5 mm以内,拱顶沉降控制在50 mm以内。该方案实施后,实际监测值与数值模拟计算值接近,托换基桩的最大竖向位移始终在控制值以内。     

隧道施工对框架结构及地表位移影响的数值分析

研究目的：隧道施工对邻近建筑物影响的现有研究方法通常首先计算地表位移，然后将地表位移施加于建筑物模型上，忽略了建筑物自重和刚度的影响。建立隧道从框架结构正下方穿越的三维有限元模型，分析地表在隧道开挖和既有框架结构共同作用下的位移变化规律，分析隧道施工对梁、柱和桩体位移及受力的影响，为隧道下穿既有框架建筑物的设计和施工提供参考意见。研究结论：框架结构的自重会显著增大地表沉降值及其范围，其刚度会显著限制地表侧向位移；隧道施工对框架结构的竖向位移影响较大，对其侧向变形影响较小；中梁弯矩变化较小，边梁的的最大负弯矩有较大幅度的增加。中柱的轴向压力降低，边柱的轴向压力增加。在实际工程中，应加强对边梁弯矩和边柱轴力的监控．     

基于Peck公式的盾构隧道施工引起的地层三维沉降预测

盾构隧道施工会诱发地层沉降,合理地预测地层沉降对于保护邻近地下结构具有重要意义。首先,通过分析地表与地表以下深层土体的沉降规律,建立二者之间的联系;然后,基于Peck公式,通过引入不同种类土体的参数a,掌子面地表位移释放率η以及地表纵向沉降最大斜率k,提出不同种类土体中单、双洞盾构隧道施工诱发地层三维沉降的计算公式;最后,利用工程实测数据进行了对比验证,并对相关参数影响规律进行了简要分析。研究结果表明:本文方法与实测数据吻合良好,验证了该方法的准确性和适用性;合理的控制先、后行隧道开挖距离可以有效地减小掌子面土体沉降;地层沉降槽形态变化系数C(z)可以较好地预测双洞隧道开挖时任一深度土体沉降槽的形态。文末通过对大量实测数据分析,给出了相关参数的取值范围,可为无工程经验地区提供参考。     

隧道内支承块空吊对钢轨竖向位移影响

为研究隧道内列车荷载下弹性支承块空吊对钢轨竖向位移的影响,基于银洞坡和定水坝隧道现场实测数据,建立考虑支承块空吊的力学模型,分析连续1~3块支承块空吊情况下钢轨竖向位移的超限情况。实测和研究结果表明:隧道内实测的空吊位置和量值具有不确定性特征,空吊现象引起的钢轨竖向位移有超过安全指标的情况;单块支承块空吊值在10 mm以下,钢轨竖向位移不出现超限情况,当连续2块或连续3块支承块空吊量大于3 mm时,钢轨竖向位移出现超限情况,对于隧道内复杂的支承块空吊病害,建议控制空吊量在3 mm以内,同时应尽量避免连续空吊情况。     

盾构施工对地表建筑物位移的影响分析

为研究地铁盾构施工对地表建筑物位移的影响,基于实际工程资料,采用ANSYS三维建模来进行模拟计算,以期对不同施工步下地表的建筑物特征点、横向以及纵向考察带位移曲线进行分析。分析结果表明,盾构施工对隧道前方15 m以及左右20 m均有影响,对地表建筑物的影响与施工中产生的地表位移曲线的位置相关,后期隧道的修建并未引起前期隧道的最大沉降位置发生较大移动。     

隔离桩对软弱地层地铁暗挖隧道侧穿电塔的影响分析

为研究钢管隔离桩加固对软弱地层中地铁暗挖隧道侧穿电塔的影响，以成都地铁6号线三期工程某矿山法区间隧道侧穿电塔为例，采用FLAC3D有限差分软件动态模拟软弱地层矿山法隧道侧穿电塔施工，从地面位移、电塔基础竖向位移与倾斜、电塔结构内力等方面分析隔离桩加固的影响，并结合现场实测数据评价其加固效果。研究结果表明，采用钢管隔离桩加固可显著降低地面位移、电塔基础竖向位移与电塔结构内力。     

既有盾构隧道上方基坑群开挖顺序优化研究

以珠海市海琴桥承台基坑群工程为背景,利用MIDAS/GTS有限元软件建立该基坑群工程的三维数值模型并优化基坑开挖顺序,分析4种不同开挖顺序引起的下卧盾构隧道竖向位移与地表沉降。结果表明:最优开挖顺序为3组对称间隔式开挖,能最大程度减小盾构隧道的竖向位移及地表沉降,即第一步开挖面积较大的1#基坑。     

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。