深圳地铁盾构隧道近距离上跨既有线引起的结构变形研究

随着城市轨道交通网络的不断加密,新建地铁隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离上跨施工对既有线隧道的影响问题,比常规地铁隧道施工更为复杂。文章针对深圳地铁新建9号线双线盾构隧道近距离上跨既有1号线隧道,形成双层隧道四线叠交的特殊工况,采用有限元数值模拟和现场自动化监测结合的方法,研究了盾构隧道上跨施工引起的既有线水平和竖向的变形规律,并分析了土压力对既有线变形的影响。研究结果表明:现场自动化监测结果和数值模拟结果基本一致;上跨施工时,先行隧道开挖对既有线的影响大于后行隧道;既有线竖向整体呈现上浮状态,最大累积上浮量为2.2 mm;既有线的水平偏移与盾构推进方向一致,最大水平偏移量约为1.4 mm;土压力对既有左右两线水平位移的影响大致相同,水平位移随土压力的增大而增大;土压力对既有左右两线的竖向位移影响不同,随着土压力的增加,既有线左线的上浮量逐渐减小,而既有线右线的上浮量不断增大。研究成果可为同类型地层条件下盾构隧道近距离穿越既有结构的设计与工程施工控制提供依据,具有一定的理论意义与应用价值。     

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。     

基坑施工对下方既有盾构隧道结构变形影响分析

文章针对骑跨于既有盾构隧道之上的基坑工程,按实际工况进行了开挖支护的平面应变有限元模拟,其中土体采用修正剑桥弹塑性模型.计算结果表明:隧道开挖致使周边土体呈X形的塑性区,且地下连续墙对于该塑性区开展有遮挡效应;当隧道位于基坑开挖中心线正下方时,隧道几乎不发生水平位移,且基坑开挖对位于其下方的已建隧道的竖向位移的影响较水平位移大,故当地下连续墙端部与隧道竖向间距足够大,隧道拱底与拱顶水平位移逐渐趋于相同.     

基坑开挖对下卧既有隧道变形影响数值分析

文章以粉土中既有隧道上部基坑开挖为例,采用ABAQUS有限元软件建立模型,在考虑了四种工况的基础上,分析基坑开挖对隧道顶部和底部位移、隧道水平位移、基坑底部位移以及桩墙位移的影响。结果表明:基坑开挖会引起隧道向上隆起,且隧道顶部隆起值大于底部隆起值,隧道底部隆起值大约为隧道顶部的60%～70%,隧道向上隆起速率与基坑开挖深度基本呈线性增长关系;随着基坑的开挖,隧道两拱腰向内部收敛,最大水平位移发生在隧道拱腰位置;随着基坑开挖深度的增加,基坑底部隆起增大,且隧道的存在对基坑底部的竖向变形影响较小,基坑中部隆起值略大于两侧;桩墙顶部水平位移最大,随着土体深度的增加,桩墙的水平位移逐渐减小。     

基坑开挖引起邻近既有地铁隧道位移计算的研究

文章考虑基坑坑底和侧壁的开挖卸荷应力以及坑底围护结构的遮拦效应,基于Mindlin位移解公式,提出了一种半解析半经验解方法,推导得到了基坑开挖引起邻近既有隧道位移的计算公式,分析了基坑尺寸、与隧道相对位置的改变以及加固控制措施对既有地铁隧道位移的影响。研究结果表明:隧道的水平和竖向位移随着隧道埋深的加大而有所增加;随着基坑与隧道净距的减小,隧道位移则明显增大;基坑开挖长度的增加对隧道位移影响较小,而基坑开挖宽度和开挖深度会对隧道位移产生明显影响;该方法可以考虑加固控制措施的效果,随着基坑围护结构应力损失率的减小,隧道最大水平位移呈线性减小,但隧道竖向位移变化不大。     

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。     

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。     

复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力预测分析

为揭示复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力,文章基于Покровский当层法,将该问题等效为求解均质地层位移及应力分布问题,结合Loganathan修正公式,推导了复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移、应变和应力分量表达式,构建了地层位移场分布预测模型。同时基于理论预测模型,对比分析了工程实例的预测位移与实测数据的差别,讨论了上下层土体弹性模量比n、地层深度z和土体泊松比μ对隧道开挖的影响;在分析含软弱夹层隧道开挖问题时,提出了软弱夹层等效厚度K的概念。研究结果表明:随着n的增加,地表最大沉降值Smax、地表附加水平应力σx和竖向应力σz的最大值均有所减小;随着z的增加,地层最大沉降值有所增大;随着μ的增加,Smax有所减小,地表附加水平拉应力σx和竖向应力σz的最大值有所增加;当软弱夹层等效厚度K增加,Smax有所增加;隧道施工时,上硬下软地层产生位移及应力扩散现象,上软下硬地层产生位移及应力集中现象。     

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。     

盾构隧道穿越桥梁桩基群的桩基托换技术研究

为探析盾构隧道穿越桥梁桩基群中桩基托换过程的受力转换机理及盾构隧道掘进对群桩基础结构的影响,文章以深圳地铁10号线盾构隧道穿越广深高速桥梁桩基群为工程背景,采用FLAC~(3D)开展桩基托换与地铁隧道施工的数值模拟。研究结果表明:桩基托换后,桥梁荷载体系从桥面板→桩基→地基土转换为桥面板→既有桩基+托换桩→地基土,被托换桩的上覆荷载能够有效地转移到新建托换桩上;在桩基托换与盾构掘进过程中所产生的沉降变形能够提高桩端阻力与桩侧摩阻力,使得桩基结构的最大主应力有所降低;桥梁桩基沉降量以盾构隧道推进过程中由地层损失和掘进扰动产生的沉降变形为主,桩基托换所产生的沉降量占总沉降量的20%~30%;桩基沉降变形、侧向位移与主应力降低效应均主要表现在托换桩上,非托换桩变化不大;盾构隧道管片衬砌结构变形主要产生在桩基托换区域附近,且以沉降变形为主,水平位移较小。     

地铁隧道盾构掘进对上跨地道基坑稳定性影响研究

地铁隧道盾构掘进对上跨基坑变形稳定特性和施工安全控制有着显著影响。文章依托呼和浩特市在建地道与在建地铁2号线"十"字交叉工程,通过数值模拟和实测监控对比分析,研究地铁隧道盾构掘进过程对上跨地道基坑稳定性影响规律。结果表明:受地铁下穿影响,基坑围护墙发生沉降和向基坑内侧变形,钢支撑轴力变化较小,主要以沉降变形为主,未加固时最终沉降累计值达16 mm;基坑下土体加固可显著减小基坑支护结构变形,沉降值可减少为未加固时的30%。有限元建模数值分析能够反映地铁下穿对基坑支护结构变形影响的一般规律,可为基坑围护结构的设计提供一定的理论依据。     

泥质粉砂岩地层中后行盾构隧道近接施工对大断面矿山法隧道的影响研究

两条以上隧道近距离施工时,将导致既有隧道与新建隧道结构的受力变化,带来工法、工序与施工对策优化等问题。文章以长沙轨道交通3号线盾构隧道近接大断面矿山法隧道施工为工程依托,针对泥质粉砂岩地层,采用数值模拟和模型试验的手段,研究盾构隧道近接矿山法隧道施工的影响规律,并基于地表沉降准则提出影响分区。研究表明:盾构法隧道施工中,盾构开挖距离研究断面1倍洞径至研究断面完成管片拼装这一过程,是引起对应地表沉降增加及既有矿山法结构附加位移增长的主要阶段;对矿山法隧道结构的影响以竖向附加变形为主,具体表现为矿山法隧道整体上浮,越靠近盾构隧道的结构受影响越大;内力影响表现为矿山法隧道结构内力不均匀变化,靠近盾构隧道一侧结构受压加强,远离盾构隧道一侧结构易发生受拉破坏。     

软土地区狭长型深基坑开挖引起深层土体变形分析

在深厚软土地层中开挖狭长型深基坑将对周边环境产生较大影响。文章通过建立三维有限元模型,采用HS-Small小应变本构模型模拟狭长基坑开挖过程软土变形特性,分析在狭长基坑开挖过程紧邻土体深层位移发展规律。结果表明:邻近土体竖向及水平位移对基坑开挖深度敏感,随着基坑开挖深度的增加而增大;水平位移发展曲线呈V形或弓形形态,最大水平位移基本与开挖深度一致;开挖深度以上土体发生沉降变形,而开挖深度以下土体由于基坑卸荷发生隆起变形;当拆除支撑而不及时施作新梁板结构时,将减弱整体支护刚度,引起地层水平位移与沉降。由于基坑空间效应影响,基坑长边测点水平及竖向位移最大,短边测点次之,坑角最小。     

上跨地铁隧道的转换结构基础施工与附加荷载影响分析研究

上跨地铁隧道的转换结构施工会对下方地铁隧道结构造成影响:(1)转换结构基础的开挖施工卸荷会引起下方隧道结构的上抬变形;(2)高层建筑的荷载传递到转换结构,会引起大跨转换结构的挠度变形,转换结构与下方岩土体材料接触后会对下方地铁隧道结构产生附加荷载。基于此,文章以深圳某上跨地铁隧道工程为例,全过程模拟分析了地铁隧道正上方转换基础基坑开挖卸荷和地下水下降的耦合影响效应,并对转换结构铺设在褥垫层和直接铺设在岩土基础上的两种工况进行了对比分析,结果表明:转换结构铺设在褥垫层上会有效减小传递到地铁隧道结构的附加荷载,转换结构由于竖向挠度变形对下方地铁隧道产生的附加荷载的影响不容忽视。     

深基坑施工对地铁盾构隧道的影响分析

以广州地铁黄沙上盖物业建筑群深基坑施工对一号线黄沙至长寿路站区间盾构隧道的影响为例,运用多种手段综合分析了深基坑施工对地铁区间盾构隧道的影响。首先,应用三维渗流数值分析手段,对基坑施工过程的渗流场和变形场进行了三维模拟,预测了场地的水位下降规律;然后,采用盾构隧道修正惯用法,探讨了影响盾构隧道受力和变形的主要因素,对比分析了隧道外壁侧向土压力、水位降、土层基床系数和隧道上方超载四种因素不同组合工况下的隧道结构受力;最后,利用区间隧道三维变形监测数据,从隧道绝对位移、道床绝对位移、道床与隧道中心相对位移、各测点与隧道中心相对位移、隧道收敛以及隧道变形曲率半径出发,详细分析了区间隧道的实测变形规律,并解析了诱发区间隧道道床开裂和水沟翻浆冒泥病害的原因。研究成果对认识地铁上盖物业深基坑施工对紧邻地铁区间盾构隧道的影响规律和制定相关地铁保护措施具有一定的指导意义。     

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。     

基坑施工对盾构隧道变形的影响研究

基坑工程施工作业对其周边盾构隧道产生了直接性的影响,从而使其出现变形,影响隧道后期的正常使用。鉴于此,对基坑施工工程、盾构隧道的概念进行了阐述说明,并分析了基坑施工对盾构隧道变形的诸多影响因素,以便有效地控制并降低基坑施工对盾构隧道变形的影响,希望为同类工程施工提供理论参考。     

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%。     

浅覆土砂层土压平衡盾构始发掘进对环境的影响分析

盾构始发和到达安全掘进控制技术是困扰盾构隧道施工的主要难题之一。盾构进出洞施工中,面临掌子面失稳、土体坍塌、涌水涌砂、地表沉陷、盾构"抬头及磕头"等诸多施工风险。本文从基坑及隧道的破坏模式,塑性区分布范围出发,通过有限差分法针对易受扰动的浅埋砂层地层盾构始发段进行了研究,为加固区范围大小的选择提供了依据。研究表明,在不采取加固措施时,基坑开挖后隧道始发段的竖向位移、拱底的隆起和最大纵向挤出变形量均过大,显示基坑将发生坍塌等破坏。当盾构始发段主要加固措施为旋喷桩,加固后的土体的物理参数得到了显著的提升。本文在此基础上得出了旋喷桩的合理加固区域。     

临近地铁隧道的基坑支护变形控制

基坑的开挖改变原土层的受力平衡状态会对地铁隧道结构产生一定的影响,可能会使隧道发生位移变化以及不均匀沉降等现象,影响地铁的正常运营。为了减少地铁隧道周边基坑开挖对地铁隧道的影响,在开挖过程中必须严格控制基坑支护施工技术,确保地铁的正常运营。本文结合具体的工程实例简述临近地铁隧道的基坑支护变形控制的要点。