邻近既有深基坑的盾构法隧道施工地层变位分析

文章针对盾构隧道邻近深基坑推进的工况,进行室内缩尺模型试验,并建立了对应工况下的盾构隧道-土体-基坑围护结构三部分共同作用的三维有限元计算模型。通过对比同一工况下的室内模型试验和数值计算结果,验证了三维数值分析的可行性和可靠性;得到了邻近既有深基坑的盾构法隧道施工引起周边地表沉降的分布特点及其变化规律;分析了盾构隧道开挖引起的横断面不同深度处地层位移的特点;分析了隧道上方的地表沉降分布受邻近既有基坑的影响及沉降值随盾构隧道推进进度的变化规律,得到了盾构隧道对基坑围护结构的位移影响情况;并提出了盾构隧道施工过程中对周边地表沉降、地层变位及基坑围护结构位移与变形进行实时监测的建议。     

邻近隧道及周围地层受深基坑开挖影响的现场监测研究

深大基坑施工诱发的运营隧道变形以及周围土体沉降等施工问题,在我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中受到日益关注。文章基于上海市交响乐团在建基坑工程,结合运营隧道以及基坑围护结构监测数据,分析了基坑不同开挖阶段周边地表沉降、地下连续墙变形、运营隧道收敛变形以及竖向位移的规律和特点。实测结果表明:周边地表总体呈下沉趋势,大致呈抛物线型分布;坑外土体侧斜和围护墙体侧移具有基本相同的变化规律,且均向基坑内侧移,开挖深度对土体侧移的影响并不是简单的线性关系;隧道的水平附加收敛表现为向外拉伸,随基坑开挖的进行,收敛变形增幅明显;隧道净沉降曲线与基坑周围土层、围护结构变形曲线的变化趋势具有较好的一致性;地下连续墙两侧SMW工法加固可有效控制隧道、坑外地表以及地下连续墙的变形。研究成果可为正确制定软土城区基坑施工对邻近地铁隧道的保护措施提供一定的理论依据。     

深厚软土地层长大深基坑开挖施工的实测与分析

深基坑施工会对周围土体、围护结构及周围环境的安全造成极其不利影响。文章依托佛莞城际铁路长大深基坑工程,针对基坑开挖过程中地表沉降、建筑物沉降、墙体深层水平位移、墙顶水平位移及竖向位移和支撑轴力实施监控量测,并对监测结果进行深入的分析。结果表明:在基坑开挖初期,墙体侧移表现出悬臂弯曲状,水平位移最大值点在墙顶附近处。随着开挖深度的增大,其最大值点位置逐渐向下移动,最终出现在坑底处;基坑开挖60～120 d内,墙顶竖向位移发展非常迅速,墙顶水平位移达到位移总量的65%左右。基坑开挖120 d后,其位移量变化越来越慢;随着基坑开挖深度增大,支撑轴力越来越大,基坑开挖完成后各道支撑轴力均达到最大值。     

富水砂层浅埋地铁隧道深孔注浆扰动机理研究

针对青岛地铁隧道穿越富水砂层施工过程中存在的涌砂、涌水等不稳定性问题所采取的深孔注浆加固措施,文章结合地铁3号线某区间富水砂层隧道工程实例,通过FLAC3D数值计算与现场实测手段进行了富水砂层地区地铁隧道施工中深孔注浆加固扰动机理研究。研究结果表明:(1)注浆深度和注浆压力对地层扰动变形影响显著,应综合考虑、合理选取,青岛富水砂层地区宜采用1.4~1.5 MPa的注浆压力;(2)地表持续隆起时,双线隧道上方的地表地层呈现M状隆起,隧道中线部位注浆压力对地层扰动影响明显,隆起最大位于拱顶部位;(3)地表在注浆初期迅速隆起,掌子面开挖至监测断面前-3D范围内时地表开始快速沉降,-2D范围内沉降放缓,开挖通过监测断面后至1D范围内地表较快沉降,然后逐渐趋于稳定;(4)注浆施工对建筑物的影响程度要小于单纯的地表抬升,上方建筑物随地层的M状变形出现正曲率变形,损害建筑物结构时,建筑物墙体一般会形成倒八字裂缝;(5)隧道内拱顶沉降和净空收敛均在下穿监测断面时变形较快,当开挖至距监测断面2D范围后,变形趋势逐渐减小,至3D范围后逐渐趋于稳定。     

考虑蠕变与渗流作用的软土基坑开挖模拟研究

为研究渗流与蠕变的相互耦合作用对软土基坑开挖的影响,文章以深圳地铁11号线前海湾站基坑工程为背景,基于FLAC~(3D)中的渗流和蠕变分析模式,对不同计算条件下软土基坑的桩后水压力、桩位移、地表沉降以及坑底隆起等的变化规律展开研究。研究结果表明:(1)渗流和蠕变作用均会对基坑开挖变形产生较大影响,只有综合考虑这两者间的相互影响,才能保证基坑开挖模拟计算结果与实际相符合;(2)基坑开挖过程中,基坑两侧桩最大位移值和位置都与开挖时间呈指数衰减关系,而基坑两侧地表最大沉降除会在每次降水过程中急速增大外,其余时段则与开挖时间保持相对缓慢的线性增长关系;(3)随着潜水水位埋深的增加,基坑两侧地表最大沉降和桩体最大位移都将线性减小。     

砂土地层盾构隧道开挖面支护压力与地表变形关系模型试验研究

为研究砂土地层盾构隧道开挖面支护压力和地表变形的关系,文章通过自制模型试验系统,测量了砂土土样地表变形和开挖面支护压力,分析研究了地表沉降、隆起与开挖面支护压力之间的关系。通过测量不同覆土厚度情况下的扰动区域范围,建立了开挖面前方土体沉降和隆起破坏模型;试验得到了开挖面支护压力和地表变形相关关系曲线,在此基础上,提出了以0.2%开挖洞径变形量作为实际支护压力设定的参考点,并结合朗肯土压力公式给出了维持开挖面稳定的极限支护压力上下限值。为便于应用,建议了维持地表特定变形量下的支护压力值。     

暗挖交叠隧道地表沉降实测分析

北京地铁6号线北海北—南锣鼓巷区间隧道工程为北京地区首例暗挖交错重叠隧道工程,区间隧道从上下平行逐级过渡为左右平行,隧道开挖方式为先开挖右线隧道(下行隧道),再开挖左线隧道(上行隧道)。文章通过对该工程18个地表沉降监测断面实测数据进行分析,得出暗挖交错重叠隧道施工引起的地表变形规律。研究结果表明:(1)随着双线隧道角度的增加、距离的减少,地层沉降重叠效应显著增加,后建的左线隧道开挖对地表沉降影响也逐渐增加;(2)左线隧道施工改变了地表沉降槽的形式,使双线隧道地表最大沉降值的位置偏离右线隧道,沉降槽宽度增加;(3)既有结构的存在阻挡了地层变形的传递,减小了地表的变形,双线隧道的减小程度比单线隧道大;(4)采用深孔注浆的方式可以有效控制地表沉降,减少施工对周边环境的影响。研究成果可为同类工程地表变形控制提供参考。     

穿风化槽水底隧道施工中围岩变形行为分析

对穿越风化槽和一般岩层的水底隧道分别进行实体建模,应用有限元程序对其施工全过程进行弹塑性数值模拟,得出施工过程中两种工况下目标断面地表、拱顶、仰拱、边墙和目标掌子面处围岩的变形行为及位移分布规律。结果表明,地表沉降主要发生在上台阶的开挖过程中;地质条件越差,目标断面之前的岩体开挖产生的地表沉降占总沉降量的比重越大,更应注意加强超前预支护;地层隆起显著区域集中在距洞壁4 m范围内;水平位移则集中在距洞壁6～8 m的范围内;目标断面最大Z向位移点位于掌子面中心下方。     

“土-岩”复合地层盾构始发井横通道开挖支护力学行为研究

结合长春地区特殊的"土-岩"复合地质情况,文章首先通过对横通道施工阶段地表及洞内沉降监测进行数据分析,总结出CRD工法施工过程中土层的沉降变形规律;然后采用有限元软件MIDAS/GTS分析横通道施工引起支护结构和上覆埋地管线的变形及受力情况,并与实测数据进行对比分析。结果表明:(1)1~4号导洞开挖对地表沉降贡献较大,占总沉降的74%;(2)掌子面开挖的影响范围约为其前后15 m;(3)初期支护中拱顶及底部仰拱Mises应力较大,且初期支护交接处均出现应力集中;(4)管线中部Mises应力最大,在距离中轴线约10 m的位置出现应力最低点。     

基坑围护结构变形及其对临近道路沉降的影响分析

文章以某地区基坑开挖工程为研究对象,分析了基坑开挖对坑底隆起的影响,并研究了基坑开挖中支护结构的变形以及基坑开挖对临近路面沉降的影响,得到以下结论:基坑底部隆起的现场实测和数值模拟值误差在8%～15%范围内,由于工程建设过程的复杂性,这种误差被认为是合理的;初次、第二次和第三次开挖围护桩的最大水平位移分别发生在0、-3m和-6m左右深度处,数值模拟得到的最大水平位移值比现场监测值略大,但相差不超过20%,被认为是合理的,同时数值模拟也可以较好地反映整个围护结构在施工中的水平位移变化规律;相比于混凝土路面,基坑开挖对沥青路面的影响更大。     

基坑开挖对近接地铁车站的影响规律研究

文章依托广州地区某邻近运营地铁车站的基坑工程,使用数值分析方法,建立了考虑车站结构-土体-基坑围护结构共同作用的二维非线性数值计算模型,研究了基坑与车站间隔距离、基坑开挖深度等参数变化情况下,地铁车站结构的变形规律及振动响应特性。计算结果表明,基坑开挖明显改变了邻近地铁车站的变形场。基坑开挖越深,距离车站越近,影响越加明显。基坑开挖引起地铁车站的变形表现为竖向隆起和向基坑内侧移动;随着基坑开挖深度的增加,车站结构水平位移变化较为明显,最大竖向位移变化不大,但竖向位移差变化明显,对结构影响较大;在列车动载作用下,随着基坑开挖深度增加和间隔距离的减小,对基坑围护结构本身和邻近车站结构的振动响应特征都将产生影响,而且这种影响均是加剧结构的振动。文章进一步提出了控制车站结构变形的技术措施,为类似地铁车站设计和施工提供了参考。     

郑州砂性地层盾构穿越电力隧道数值计算分析

文章针对郑州地铁盾构法隧道近距离叠交穿越电力隧道的施工工况,应用ABAQUS软件对地铁隧道穿越电力隧道施工进行数值模拟,研究分析了郑州砂性地层盾构施工引起的地表以及电力隧道的沉降规律。计算结果表明,地表沉降最大值位于两隧道中心,约12 mm;电力隧道最大沉降值位于盾构隧道与电力隧道交点处,最大值约15 mm,在规范要求沉降范围内。基于研究成果,采取针对性施工措施后,地表沉降与电力隧道的沉降得到了有效控制,确保了电力隧道的安全。     

临近端头井盾构开挖引起土体沉降数值分析北大核心CSCD

文章以南昌地铁2号线雅苑路站施工为例,基于小应变硬化土体(HSS)本构模型,建立从端头井始发的双线盾构隧道掘进模型,分析了基坑开挖与双线盾构掘进共同作用下的土体沉降规律。结果表明:(1)加固盾构始发区土体可有效减弱区域范围内地表沉降,该区域内地表沉降量远小于区间隧道沉降量;(2)在同一埋深条件下,先建隧道地表沉降最大值高于后建隧道地表沉降最大值,地表横向沉降槽呈现非对称W型;(3)基坑开挖与盾构掘进共同作用下引起的地表沉降值,可以由二者单独作用产生的沉降值叠加计算得到。     

软岩隧道浅埋段围岩全位移空间分布特征研究

围岩位移信息的收集对指导新奥法隧道施工具有重要意义。在各种因素制约下,围岩位移信息采集不可避免存在损失位移。文章依托阿拉坦隧道工程实例,以现场实测全位移数据为基础,确定了各施工阶段的围岩应力释放率,并在此基础上,对隧道浅埋洞口段地表与拱部围岩的全位移变化规律进行了三维数值分析。结果表明:隧道开挖过程中,地表测点竖向位移最大为33 mm,与实测结果基本一致,且地表测点竖向位移远大于水平位移,竖向损失位移比例占围岩总位移量的比例高达42.86%;隧道拱顶围岩竖向位移计算值为60 mm,与现场实测结果基本一致,隧道拱部围岩不同方向的损失位移所占全位移的比例不同,水平方向约为21.42%,竖向高达40%以上;掌子面通过监测断面前后约1.0倍洞径范围内围岩变形速率较大,在此区间,围岩竖向位移发生量约占总沉降量的70%。     

软土地铁深基坑底加固设计对附近敏感建筑物沉降影响分析

结合宁波轨道交通一号线西门口站软土地铁深基坑工程设计,文章运用PLAXIS和FLAC3D建立二维及三维有限元模型进行了基坑开挖地表沉降分析.依据计算模拟结果和以往的监测经验,提出了坑底加同的有效措施和基坑施工的沉降预警值.其研究成果可供其它复杂地质条件下对变形要求较高的基坑加固设计中参考.     

深基坑开挖支护结构水平变形对地表沉降影响的数值模拟

文章通过有限差分软件FLAC3D对深基坑开挖支护结构水平变形和地表沉降进行了数值模拟,并与实测值进行了对比分析.研究结果表明:地下连续墙最大水平位移出现在墙顶,且地下连续墙墙体水平位移曲线呈现一个存在多个拐点的“半杯型”复合形态;墙后地表沉降曲线呈现一个非对称的“凹槽型”形态,这与监测得出的规律是一致的.Ad/Aq因工况不同,其比值也不同,并且随着开挖深度的增加,比值是减小的,同时也反映周围地表沉降具有滞后性;通过各工况定量分析,Ad/Aq大致位于0.4到0.6之间.基坑开挖对墙后地表沉降的的影响范围主要分布在距基坑边沿的1.5倍最终开挖深度,主要影响区在d/H为0～1.0之间,次要影响区在d/H为1.0～1.5之间;沉降最大值出现在d/H比值为0.5区域.     

关于土的空间变异性对盾构隧道施工影响的探讨北大核心CSCD

为探讨土的强度参数的空间变异性对盾构隧道开挖引起的地表变形的影响,选取黏聚力和内摩擦角作为随机变量,采用Karhunen-Loève方法对随机场进行离散,利用Matlab软件将土性参数随机场与FLAC 3D模型单元一一映射,并使用FLAC 3D进行分析计算。结果表明:土强度参数的空间变异性对地表变形的影响明显;竖直方向相关长度的影响大于水平方向相关长度的影响;地表水平位移受到的影响比地表沉降受到的影响更大;竖向相关长度小于1倍隧道直径时,多次模拟得到的地表沉降值符合正态分布,据此可利用确定性分析结果估算地表沉降变形超限概率或确定控制沉降量。     

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。     

软土地层小半径盾构隧道下穿在建高铁地基加固效果研究

以福州地铁5号线盾构下穿在建福厦高铁为工程背景，针对软土地层小半径曲线盾构隧道下穿高铁高填方路基交叉施工工程的特殊性，利用现场监测数据对交叉施工全过程展开分析，研究该类工程地基加固效果及施工变形规律。结果表明，该工程若采用预应力混凝土管桩进行地基加固，后期地铁盾构施工不具备施工条件，需施作桩板结构进行地基处理；采用桩板结构对软土区域进行加固处理后，实测数据中最大地表沉降量为5.6 mm，为地表沉降控制值的18.67%，在可控范围内；提前进行地基加固后，当盾构隧道下穿施工时，路基不同位置处仅发生微小沉降，说明桩板结构加固对交叉施工变形有很好的控制效果；随着路基填筑高度增大，各层土压力值整体呈增大趋势，各层土压力变化速率呈“双峰曲线”，路基中间位置的土压力值比靠近两侧的土压力值大；盾构隧道下穿前，桩板结构混凝土支撑轴力的变化大致可分为“线性增长—过渡—再增长—稳定”4个阶段，当盾构下穿后，混凝土支撑轴力有小幅增大，后期逐渐趋于稳定。从监测数据分析可以看出，桩板结构的加固效果显著。     

小净距隧道施工技术及地表沉降的模拟与监测

结合永宁高速公路曾家顶小净距隧道施工实例,详细介绍了隧道进出口Ⅴ级围岩段的3台阶结合环形开挖留核心土的综合开挖工法、Ⅳ级围岩段的台阶法施工及光面控制爆破、中夹岩的加固等施工技术;并针对出口浅埋段进行的地表沉降数值模拟与现场监控量测.分析探讨了地表位移变形特征和开挖支护工法的合理性.所取得的经验和成果可为类似工程的设计、施工和进一步研究提供参考.