上海地铁隧道某区段不均匀沉降的成功治理

由于施工扰动和列车的运营震陷影响，当前运营隧道线路上一些地段存在程度不同的隧道不均匀沉降，从而引起道床与管片脱开、隧道纵缝张开、隧道渗漏水等情况。运营隧道的过大不均匀沉降如不及时控制，任其发展，将严重影响地铁结构及运营安全。通过上海地铁某区段双圆隧道不均匀沉降注浆治理工程实践，探讨了软土地区地铁隧道结构不均匀沉降的控制措施，对其注浆工艺和方案的进一步总结，可以为今后其他线路区间隧道结构整治提供参考。     

在建盾构隧道突发管片破损病害成因分析及治理措施研究北大核心CSCD

盾构法广泛应用于我国城市轨道交通隧道的建设中,盾构管片的病害问题也越发受到重视。文章针对某地铁在建盾构隧道突发管片破损病害,绘制了管片破损病害展布图,分析了相关资料和检测数据,明确了病害的成因机理,制定并实施了相应治理措施。研究结果表明:管片背后大范围空洞导致围岩对隧道的约束不足,引起已成型隧道在盾构机反推力和扭矩、同步注浆浆液浮力、刀盘水土压力和扭矩等作用下发生类压杆弯扭失稳是导致该病害的主要原因;隧道变形监测数据表明"背后注浆填充+破损部位修复"两阶段治理措施取得了良好的治理效果;盾构隧道施工过程中,应严格管控同步注浆质量,防止隧道轴线偏移引起盾构管片发生开裂破损等病害。     

运营区间隧道渗漏治理技术分析

轨道交通运营区间隧道的治理修复只能利用夜间短暂的时间进行,必须合理选择施工工艺,针对具体病害采取相应措施。以北方某市区间隧道病害治理工程为例,介绍和分析了因隧道沉降而引起的环纵缝渗漏、手孔渗漏、管片裂缝渗漏以及道床脱空等病害治理施工工艺。     

基于局部刚度修正法的盾构隧道下穿历史保护建筑数值模拟分析

局部刚度修正法可以考虑接头和手孔对管片衬砌环的刚度影响,其假定管片接头及手孔附近区域的刚度应该进行修正,而管片其余区域的刚度却保持原有刚度。文章考虑管片环向接头引起的衬砌环刚度折减,采用小应变硬化土本构模型分析盾构掘进引起的衬砌结构内力、地表沉降和周边土体位移响应,建立了隧道-土体-建筑相互作用的三维有限元数值模型,并在上海地铁11号线双线区间盾构隧道下穿越历史保护建筑物工程中进行了应用。作为对比,建立了基于惯用法的三维数值模型,并与现场实测结果进行对比,结果显示,局部刚度修正法和实测值吻合更好。模拟结果表明,既有建筑不仅改变了地表的沉降槽,而且极大地减小了沉降槽相关点的水平位移;既有建筑的扭曲值与隧道开挖面和既有建筑的位置有关,且最终既有建筑的扭曲值并未随施工的结束而减小,而是保留了较大的残余扭曲。文章所提出的模拟方法可为软土地区盾构施工扰动控制研究提供参考。     

采用声纳技术检测隧道管片壁后渗流的试验研究

地下水渗流检测一直是地铁隧道工程领域的难题。文章以佛山地铁2号线南-湖区间盾构隧道施工为背景,采用三维流速矢量声纳技术,首次开展了国内管片壁后渗流声纳检测现场试验。通过对不同泥水舱压下不同点位进行检测,并对管片壁后渗流场分布形态进行拟合成像和数据分析,确定了壁后渗流位置;通过对比注浆前后地表沉降量及沉降速率变化情况,验证了采用声纳技术检测隧道管片壁后渗流的可行性及可靠性。     

水位下降对地铁盾构隧道的影响分析

某基坑施工引起紧邻地铁隧道附近区域水位下降,导致隧道受力和变形状态发生改变,可能影响隧道防水和正常运营。为研究水位降对地铁隧道的影响,首先,运用三维流-固耦合数值方法,模拟了基坑施工过程的三维渗流场;其次,采用荷载-结构模式,分析了水位降对隧道结构受力和纵向变形的影响;最后,采用分层总和法,计算了水位降与隧道下方土层沉降量的关系。研究结果表明:该基坑工程施工引起的最大水位降不超过2 m,此水位降引起的隧道结构弯矩增量和盾构管片环缝接头张开增量均在其所对应总控制量的5%范围内。因此,理论上认为该基坑施工引起的水位降不会危及地铁隧道的正常运营。     

TBM隧道管片-豆砾石组合支护特性研究

在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。     

膨胀土地层中盾构隧道管片结构受力分析与对策研究

针对成都地铁2号线部分区间穿越由粘性土、卵石、泥岩组成的膨胀性地层的工程实践,采用数值模拟的方法计算和分析了在膨胀土位于管片结构周围不同位置时,在不同的膨胀接触压力下,管片结构的变形和内力情况.计算结果分析表明:当膨胀土位于隧道下方或上方时,膨胀土的膨胀将会增大管片结构的变形和内力,对于这类区段,隧道设计上应增加配筋量或采用通缝拼装方式;施工上要避免引起周围地下水位发生变化,应增强管片防水性及保证注浆质量.     

基于动荷载的交叠盾构隧道两阶段安全分析

为研究富水砂层地铁隧道在动荷载作用下施工和运营阶段共同作用的安全问题,以南京地铁5号线下穿既有地铁1号线为例,建立交叠隧道数值模型,分别对两阶段共同作用下的地铁沉降及运营期疲劳寿命进行了探讨和分析。结果表明:(1)下穿施工期间隧道沉降最大值为7.5 mm,采用洞内微扰动注浆+内张钢圈的设计方案可有效控制本阶段隧道变形;(2)5号线运营后,1号线隧底第1年沉降占比最大,约占10年期总沉降的65%,后沉降变化速率逐步收敛;(3)新建地铁5号线通过壁后注浆可大幅降低1号线长期运营沉降,确保1号线长期运营安全;(4)交叠处管片疲劳寿命最小,远离交叠区疲劳寿命越来越大,本工程整体性能满足结构设计使用年限要求。     

上海长江隧道管片环缝抗剪性能的试验与分析

结合上海长江隧道衬砌(φ15 m)1:1管片剪切试验,对试验数据进行分析,得出错动量随荷载变化的规律,进而得到环缝的剪切刚度计算公式及接触面的摩擦系数值.本文提出的管片环缝剪切刚度计算公式,可供今后类似工程参考使用.     

盾构隧道管片接头弯曲刚度计算及影响因素分析

盾构隧道管片接头弯曲刚度是隧道设计关键参数之一。管片接头弯曲刚度的研究引起了广泛的兴趣,但主要集中在无传力衬垫的管片接头上。文章针对南京地铁盾构隧道粘贴了传力衬垫的管片接头刚度开展了研究,结果表明,粘贴了传力衬垫的管片接头弯曲刚度随着接头荷载的增加表现出了明显的非线性。最后对传力衬垫的厚度、螺栓预紧力和螺栓数量等弯曲刚度影响因素进行了分析,其计算结果对隧道设计具有明显的参考价值。     

基于不同固结度下地铁运营引起的地基土动力响应分析

地铁运营时,地基土会在列车荷载-轨道系统相互作用下产生扰动。基于此,文章建立了列车荷载竖向振动模型,计算得到了地铁隧道仰拱处的荷载随时间的变化规律;并采用三维有限元法分析了受施工影响下杭州地铁1号线某区间列车运行引起的地基土振动响应。结果表明:随着地表土体与隧道中心线距离增大,地表振动出现滞后性,且强度逐渐减弱;隧道纵轴线上,位于隧道上、下方不同深度处地基土的振动规律具有一定的差异;初始固结度越小,地表的振动响应越大,而隧道下方的土体受施工扰动的影响则较小。考虑地铁施工的扰动影响对合理分析地铁运营期间的环境振动具有重要意义。     

超载工况下盾构隧道结构承载能力的试验研究

针对地面大量堆载会对隧道结构的正常运营与安全使用产生严重影响,进行了超载工况下盾构隧道结构承载能力的足尺试验研究,试验结果表明：试验荷载位移曲线呈现弹塑性,在加载开始阶段,荷载位移曲线基本呈线性上升;当接缝受压区混凝土跨过螺栓位置后,接缝受力机理变化,使得接缝刚度下降,结构整体刚度降低;最终管片接头混凝土受压破坏,整体变形呈现“横鸭蛋”形,顶底相对位移153mm。     

近接群桩盾构隧道衬砌管片变形特性研究

基于合肥地铁1号线某区间段盾构隧道施工近接群桩基础工况,文章通过Midas软件模拟盾构掘进过程,着重关注管片的变形和内力变化情况,同时模拟不同注浆压力大小或隧道是否近接群桩状态下的盾构掘进过程,对其计算结果中隧道管片的内力及变形的影响程度进行对比分析。结果表明:注浆压力在0.1~0.4 MPa范围内,随着注浆压力的增加盾构隧道掘进过程中管片的内力与变形均增大;盾构隧道在近接群桩的施工中,管片的内力与变形均受到了群桩的抑制作用,且与管片距离桩基远近相关,其中距离桩基最近位置处的管片水平位移的抑制现象更为明显。计算结果能为其他类似近接施工中研究隧道管片的内力与变形特性提供参考。     

地铁列车牵引节能方法与管理研究

本文建立了列车牵引能量流向图,从列车属性、线路条件和运营组织三个方面系统地阐述了影响列车牵引能耗的因素;指出地铁牵引节能工作不仅要求在运营组织阶段做好技术速度的合理选择、采用灵活高效的行车组织模式、优化列车操纵方案和采取精细化、现代化的管理措施,在前期的线路设计和车辆选型阶段也应充分考虑后期的运营能耗,从入口端控制好能耗;建议行业管理部门结合地铁服务水平,采用单位运输工作量能耗强度来评价地铁运营企业的牵引用能效率,引导运营企业在保证运输需求和服务质量的同时,提高系统用能效率。     

地铁隧道管片裂缝修补后的抗侵蚀性能研究

地铁隧道管片在生产、施工和运营过程中均可能产生裂缝,而管片裂缝修补后的耐久性优劣直接影响隧道安全。文章通过模拟地铁管片裂缝,采用氯离子渗透试验和硫酸盐侵蚀试验,研究了新型修补材料NR修补不同管片裂缝后的抗侵蚀性能,并与常用环氧树脂修补材料EC进行了对比分析。结果表明:采用NR修补不同管片裂缝后其抗Cl-渗透性均明显提高,其中对C60混凝土管片修补效果好于C50混凝土管片;对掺聚丙烯纤维管片的修补效果好于未掺聚丙烯纤维的管片;对PFC50和C60混凝土管片的修补效果要优于EC材料。采用NR修补后管片的抗硫酸盐侵蚀能力略有下降,C60混凝土管片修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较C50混凝土管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;掺聚丙烯纤维管片裂缝修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较未掺聚丙烯纤维管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;对C50和PFC50混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗压强度的修补效果要优于EC材料,且对3种混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗折强度的修补效果均要优于EC材料。     

基于实测数据统计的盾构隧道土压力分布规律研究

盾构管片所受土压力大小与盾构隧道施工过程中同步注浆、盾构机姿态、管片及地层刚度等因素紧密相关,上述问题的复杂性决定了已有理论公式和经验方法并未较好地反映盾构管片实际受力状态。文章通过收集35座盾构隧道的52个典型土压力监测断面实测数据,基于实测数据统计分析了盾构隧道土压力分布规律和影响因素。结果表明:(1)盾构管片所受土压力在0~400 k Pa之间的占样本总量的90%以上,经验注浆压力取0.3~0.4 MPa较为合理;(2)管片所受土压力与埋深近似呈指数关系,最大土压力与稳定土压力差值随埋深增大而减小;(3)侧压力系数λ范围为(0.5,2.3),部分超出了规范推荐的Ⅵ级围岩(0.5,1.0)取值区间,直接沿用规范建议值有失稳妥;(4)管片所受土压力与管-土刚度比近似满足二次函数关系,管-土刚度比ψ=1.0时,管片受力最为合理;(5)粘土地层管片所受土压力时空分布具有典型的4个阶段,即拼装阶段—注浆影响阶段—固结收缩阶段—土压力回升阶段,环向土压力具有不对称分布特性;砂土地层土水压力监测曲线分别呈"弱衰减脉冲式波动"和"双驼峰"分布特征,稳定后环向土压力对称分布特性显著,水压力具有"下大上小"的灯泡型分布形态。其结论可为研究盾构隧道土压力作用机理及管片设计方法的完善提供参考和借鉴。     

钢花管竖直注浆技术在山区公路病害加固中的模拟应用

由于山区公路所经沿线地质条件复杂,路堤发生沉降病害的几率较大。为提高路堤承载力,保证公路安全运营,文章采用FLAC~(3D)有限差分软件建立了钢花管注浆模型,研究了路堤的应力变形规律和沉降变形规律。研究表明:钢花管竖直注浆加固后水平、垂直位移量都相对降低,路堤边坡更稳定,路堤土层的物理力学性质显著提高,塑性变形量降低,刚度增大。     

滨海软土层新建地铁盾构隧道近距离上跨既有地铁隧道修建技术

深圳地铁5号线南延工程前湾站—桂湾站盾构区间隧道上跨既有地铁11号线隧道,隧道重叠区域位于滨海淤泥软土地区,附近众多工程群坑关系复杂且相互影响极大。为确保上跨施工时既有地铁11号线隧道不发生超量变形或者破坏,在前桂区间隧道施工前采取了地质补勘、区间土体加固、补充加固、袖阀管注浆加固等施工准备措施,盾构推进过程中综合采用分段施工和参数调整、严格控制盾构推进和管片拼装质量、改良土体、同步注浆和补浆等措施,确保了盾构隧道施工安全可靠。施工监测结果表明,前桂区间盾构施工引起的既有地铁11号线隧道最大位移为5.0 mm,满足地铁保护的安全要求。     

采用压密注浆定量纠偏运营地铁盾构隧道技术研究

为解决运营地铁盾构隧道受周边建设项目施工影响发生偏移的问题，提出一种可量化回调量的注浆纠偏方法。通过对压密注浆过程的理论研究和有限元分析，重点研究压密注浆对盾构隧道的纠偏机理，提炼出关键参数，建立注浆作用下盾构隧道竖向位移和水平位移的理论模型和计算公式。分析结果表明，地层压密注浆可有效回调运营地铁盾构隧道发生的位移和变形，可采用体积应变法进行压密注浆模拟，隧道位移可通过分层总和法进行计算，纠偏效果主要控制因素为注浆距离、注浆压力和注浆范围。通过对比现场试验及计算公式结果，验证了该理论模型的合理性和结论的可信性。