土压平衡盾构施工引起公路地表沉降分析

该文针对沈阳地区的水文地质特征,采用岩土工程分析软件MIDAS-GTS,基于Mohr-Coulomb本构模型理论,考虑砂土体的线弹性变形特征,建立了隧道开挖过程的二维及三维模型.通过地表沉降横向和纵向规律分析,发现：盾构法隧道施工过程中地面沉降与隧道覆土厚度H,盾构外径D,以及相对埋深H/D有关;隧道地表土体的水平向位移隧道中心处最小,随着覆土厚度的加大,水平位移影响区域也逐渐变大;地表最大沉降量随着覆土厚度与隧道外径之比H/D的增大而减小.     

浅覆土强透水砂卵石地层大直径泥水盾构干接收施工技术

为解决浅覆土强透水砂卵石地层大直径泥水盾构的接收难题，以常德沅江大直径泥水盾构隧道为依托，提出干接收施工技术，采用端头加固区RJP超高压旋喷加固、端头垂直冻结、塑性混凝土连续墙施作的联合加固手段，提高端头加固区整体结构的稳定性，为盾构接收创造条件。在盾构干接收过程中，通过控制各项施工参数、精确掌握施工时机要点，保证盾构顺利穿越既有管线及加固区，管线和地表最大沉降分别控制在6 mm和5 mm以内，确保盾构精确出洞。在洞门钢环内安装洞门刷防止盾构出洞时土体流失，同时增加盾构出洞过程中同步注浆量，并对管片进行槽钢连接固定，保证盾构出洞过程盾尾及支护安全。     

软土地层浅覆土下钢管幕顶进沉降分析

为研究软土地层超浅覆土下钢管幕顶进施工引起的地层沉降规律与机制,以上海中环线田林路节点改善工程为依托,采用现场试验方法,对整个管幕顶进周期内地表初期沉降、累积沉降与工后沉降的变化发展进行分析,研究不同工况条件下地表沉降发展规律。结果表明： 试验结束后地表最大沉降为9.8 mm,管幕群施工对地表沉降具有累积作用; 单根钢管顶进时后半段隆起,隆起值在精度允许范围内; 管幕上方1倍管幕埋深范围内地层沉降变化明显,顺接管施工的工后沉降较大,采取洞口止水措施能有效减缓地层损失。     

TBM穿越中风化花岗岩最小覆岩厚度研究

文中基于midas GTS对全断面隧道挖掘机穿越中风化花岗岩的最小覆岩厚度进行研究,通过4个不同地质断面条件和改变覆岩层厚度分析隧道与地表位移特征。结果表明,在隧道与地表横向地层竖向位移特征中,拱顶同高度处横向地层竖向位移表现为覆岩层厚度越大,最大沉降值越小,隧底同高度处横向地层竖向位移与覆岩层无关,横向地表竖向位移表现为覆岩层厚度越大,最大沉降值越小,最大沉降值出现在左、右线隧道中间;在隧道与地表纵向竖向位移特征中,覆岩层上部土层厚度越大,隧道拱顶沉降越大,隧底隆起值越大,地表沉降值越大;覆岩层越厚,隧道拱顶沉降越小,隧底隆起值越大,地表沉降值越小。文中在4个不同地质断面条件下在覆岩层厚度取值为0.055D、0.11D、0.165D、0.22D(D为隧道外径)时位移特征均满足规范要求,因此TBM穿越中风化花岗岩最小覆岩厚度可取0.055D。     

超大直径泥水盾构浅覆土掘进引起的土体变形特性分析

浅覆土段超大直径盾构隧道上浮的现象相当普遍,但隧道上浮导致的土体变形特性却鲜有论述。以上海市北横通道盾构隧道工程为背景,通过地表和深层土体沉降的实测数据,分析了浅覆土段超大直径泥水盾构掘进引起的土体变形特性。研究表明:管片脱出盾尾之后地表迅速隆起,在管片脱离盾尾12环时取得最大隆起量;横向3.6D监测范围内的地表均发生隆起变形,且距离隧道轴线两侧各1D范围内的地层在盾构通过后会发生较大的沉降变形;深层土体监测点的最大隆起量自下而上基本呈现递减趋势。     

大直径泥水盾构施工对软土地层的沉降影响研究

依托江苏江阴澄江西路过江隧道工程,对大直径泥水盾构施工对软土地层的扰动影响进行研究。主要研究方法及结论如下： 1）对盾构掘进中地表纵向沉降规律进行探讨,在前人研究的基础上对引起土体扰动的4个阶段进行验证,得出软土地层施工中不同阶段对土体扰动程度的比例。2）使用ABAQUS有限元软件,建立三维有限元模型,在数值计算中考虑土体非线性变形。通过数值模拟可知,横、纵、竖向位移趋势符合工程实况,最大沉降量与实测数据比较接近;增大上部土层的E,c,φ值可以有效地减小软土地层的沉降量,降低盾构施工对土体的扰动影响。从而论证了通过对土体表层注浆加固可以达到减小沉降,降低土体扰动的目的。     

软土地区地铁盾构施工端头土体加固要求探讨

 软土地区土压平衡盾构施工中，端头土体加固要求目前基本上都是参照日本经验,设计为始发端头6m、到达端头3.5m，加固土体强度0.8~1.5MPa。根据现场施工经验总结，基于一般的土体加固强度均会大于1.5MPa，提出了一般情况下始发端头和到达端头的合理加固长度为3.5m，针对砂性地层的特殊情况提出了端头加固的形式；同时根据加固土体的防水目的和目前现场施工实际所使用的方法,建议更改现有的加固土体防水要求。     

卵石地带盾构区间端头素混凝土桩加固设计

为了防止盾构机进出洞时受到扰动的土体发生塌陷或致使地表下沉,需对盾构端头进行加固以保证土体稳定。以北京地铁10号线05标段石榴庄站至大红门站盾构区间端头加固为实例,介绍素混凝土桩加固方法,并采用有限元软件Ansys建立素混凝土墙模型,对加固后的洞门进行稳定性验算。结果表明,在卵石层中采用素混凝土桩加固可满足工程质量要求。     

水下盾构隧道的合理覆土厚度数值模拟分析

针对水下隧道长期赋存于富水环境中,围岩的力学性质较差,地层的成拱能力降低的特点,研究水下盾构隧道的合理覆土厚度,为设计与施工提供参考。在国内外学者研究成果的基础上,依托具体的工程实例,鉴于实际施工中盾尾管片壁后注浆对盾构隧道的动态上浮作用和对地层沉降的影响,进而确定对盾构隧道最小覆土厚度的影响,同时基于水下隧道突水风险研究,综合考虑水、土、注浆浆液的动态影响,通过对颗粒流数值模拟结果进行分析,给出水下盾构隧道合理覆土厚度和最小覆土厚度临界值的判定依据和条件,采取必要的信息化施工和响应联动措施,控制水下盾构隧道浅覆土穿越水体地层变位,保证工程和环境的安全。研究结果表明:双洞隧道的地表沉降曲线基本符合Peck沉降槽理论,随着埋深的增加,地表沉降将由2个独立的沉降槽逐渐发展叠加为1个新的沉降槽;对于依托工程而言,隧道覆土厚度的临界值为1.3D;围岩的竖向位移随距隧道中心线距离的增大而减小,当距离增大到0.5D后位移变化不再显著;隧道开挖后,由于隧道顶部土体拱效应的发挥,不同埋深情况下作用在管片上的土压力将明显小于初始土压力,且压力值与埋深成正比。     

隧道下穿松散高填土路堤的沉降规律及其影响范围研究

为解决下穿隧道施工对既有高填土路堤的影响问题，依托成贵铁路大方隧道下穿杭瑞高速工程建立三维有限元模型，研究隧道施工对上覆地层位移影响、地表纵向变形特征以及下穿施工对地表各特征位置的主要影响范围。研究结果表明： 1）隧道下穿施工造成高填土路堤层发生显著沉降变形，上覆地层向隧道正中方向产生明显横向位移； 2）大方隧道下穿施工产生的地表纵向变形可划分为微变形区（洞口浅埋沉降区）、强变形区（高填土路堤沉降区）和弱变形区（地表沉降区）3个区域； 3）大方隧道施工分别开挖至洞口、挡墙和公路路面等特征位置时的地表纵向影响范围分别为开挖前方的75、52、65 m，在此影响范围内地层位移变化强烈； 4）拱顶动态沉降曲线均呈反“S”形特征。结合现场监测数据进行对比分析，得出模拟计算值与监测值变化趋势基本吻合，并最后给出相关施工建议措施。     

区间隧道暗挖施工引起地表沉降数值分析

以某地铁暗挖区间隧道施工为工程背景,运用MIDAS-GTS数值模拟,探讨了隧道埋深、地层条件、支护条件等因素对地铁区间隧道暗挖施工引起地表沉降的影响。研究结果表明:随着隧道埋深和土体弹性模量、黏聚力及内摩擦角的增大,均使开挖过程中的土体扰动效应减小。而支护强度对最大地表沉降量Smax、地层损失率Vl及沉降槽宽度系数i的影响不明显。     

杯型冻结壁不同杯身长度的数值分析

以某过江隧道东端头盾构始发工程为依托,在封门拆除这个最不利工况下对冻土帷幕及端头地层进行数值分析,对不同杯身长度冻土帷幕的位移场和应力场分布情况进行研究。主要得出:杯身基本不发生位移;地表离掌子面越近沉降量越大;纵向位移最大值均发生在暴露掌子面中心处;应力值均在设计强度范围之内,且有较多富余;杯身和杯底厚度均为2 m时,该工程杯身长度取3 m就可在强度和变形上满足要求,但为了止水,杯身长度宜为18 m。     

拱北隧道管幕工作井施工沉降及加固方案研究

该文依托港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕工作井设计,对施工过程进行流固耦合分析,研究地表变形特征及连续墙墙体变形规律。研究表明:(1)开挖及拆撑后的最大变形均出现在明挖侧连续墙外;(2)通过进行坑外土体旋喷加固处理,可以减小地表沉降和地表沉降的影响范围;(3)通过对工作井连续墙外8m范围内土体进行旋喷加固,可有效控制地表沉降、改善连续墙变形受力情况。     

无锡软土地层盾构施工下Peck公式的修正

在地铁隧道施工过程中,引起地表沉降的因素较多,致使一些常用的地表沉降评价预计方法出现较大的偏差。为了研究由于地铁隧道施工而引起的地表沉降问题,以无锡地区地铁隧道开挖过程中大量地表沉降实测数据为基础,采用数学方法,引入两个修正系数,即地表最大沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β,修正Peck公式中两个重要参数(沉降槽宽度系数K、地层土体损失率η),以适应无锡软土地区研究区段的工况。研究表明:地表最大沉降修正系数α介于0.5~0.9,沉降槽宽度修正系数β介于0.5~0.9,此时沉降槽宽度系数K介于0.40~0.70,底层土体损失率η介于0.4%~0.9%,得到修正后的Peck曲线与地表实测沉降数据更吻合。     

复杂环境下暗挖隧道穿越富水砂层的地表沉降分析

基于某地铁隧道工程,采用有限元分析法,对复杂环境下暗挖隧道穿越富水砂层的地表沉降进行了研究。结果表明,隧道开挖纵向中轴线地表沉降表明,在一定程度上,开挖面的放坡对减少地应力的释放,维持开挖面的稳定具有一定作用。在重力方向,支护结构能对围岩刚度抑制地层变形进行很好的弥补,在即将完成贯通时,纵向地应力值在上台阶较小。地表沉降值在隧道中心轴线正上方最大,在横断面上,距离中心轴线越远,沉降值越小。在完成初期支护结构施加后,地表后续沉降较小,在进行二次衬砌施加后,地表沉降值趋于稳定。在开挖前地表沉降值为0,在地表观测点,从完成正下方下台阶开挖到完成初期支护,地表出现25. 42 mm的沉降,在完成二次衬砌时,累计沉降为26. 15 mm。     

地铁隧道长距离下穿高速公路施工扰动影响及控制技术研究

以某地铁双线盾构隧道下穿高速公路路基工程为研究背景,基于FLAC~(3D)软件建立下穿隧道三维有限差分计算模型,研究盾构隧道长距离下穿高速公路路基段施工对路基的扰动影响规律,并分析袖阀管注浆加固对路基变形的控制效果,得到合理的加固参数,基于现场实测数据分析了加固措施的有效性,研究结果表明:双洞隧道施工过程中路基最大沉降会由先行洞侧逐渐往后行洞侧隧道上方偏移,最大沉降值远超规范允许值,需采取有效路基保护措施;注浆加固对减小路基沉降效果较为明显,增大路基加固厚度对于控制路基沉降存在"极限值",当加固厚度超过极限值时继续增大加固厚度对路基沉降减小作用不明显,加固厚度10m为加固"极限值";隧道施工完成时路基沉降约14.55 mm,路基沉降在安全可控范围内。     

超深锚碇基础SMC工法槽壁力学性能研究北大核心

为研究采用双轮铣深搅水泥土地下连续墙(SMC)工法进行槽壁加固时,超深锚碇基础槽壁力学性能,以南京仙新路过江通道南锚碇直径63.5 m、深63 m的圆形地下连续墙(其中软土层厚达59 m,采用SMC工法进行槽壁加固)为背景,采用ANSYS软件建立槽壁及其周围土体三维有限元模型,分析地表空载、铣槽机施工荷载及起重机钢筋笼下放时施工荷载下槽壁水平正应力、水平剪应力、侧向位移及周围地表沉降。结果表明:不同工况下槽壁水平正应力沿深度分布整体上趋于一致,均随深度的增加而增大,维持槽壁稳定的泥浆合理比重为11.5 kN/m~3;槽壁在平面上存在较为明显的土拱效应,有利于槽段稳定;深度0~35 m范围槽壁侧向位移随深度的增加而增加,深度>35 m时槽壁侧向位移随深度的增加而减小,槽壁加固时两侧需各预留5 cm的变形量,以保证地下连续墙的成墙厚度;地表沉降最大值(6.38 mm)位于槽壁的角隅处,其余位置地表沉降值均较小(平均沉降值小于3.22 mm),地下连续墙槽壁加固效果显著。     

扁平偏压隧道浅埋段施工技术及可行性检验

该文以福建平潭某隧道工程为背景，分析洞口浅埋段在开挖过程中引起地表裂缝及衬砌裂缝的原因。针对隧道浅埋段受偏压影响较大的情况，提出采用微型钢管混凝土加固靠山体一侧，在远离山体一侧采用挡墙加固的联合处置技术。通过对加固前后监测结果的对比发现，加固后地表累积沉降值基本保持不变，无增大趋势；拱脚处的累积沉降基本保持不变，部分点在偏压减轻后沉降量随之减小；拱顶累积沉降基本保持不变，无增大趋势；收敛值绝大部分明显减小。结果表明，其加固措施能够有效地解决扁平特大断面隧道穿越洞口浅埋段施工过程中因偏压而开裂或坍塌的问题。     

考虑地面径流动水作用的浅层斜坡稳定性分析

在研究降雨与浅层边坡稳定性时,多考虑降雨入渗造成岩土体基质吸力的减小、孔隙水压力的变化、地下水位的上升以及水对岩土体的软化、劣化效应,却忽略了地面径流动水作用。基于此,引入Navier-Stokes方程描述坡面径流,引入Brinkman-extended Darcy方程描述土体渗流,建立非线性数学模型,推导出坡面径流及土体渗流流速分布,求解出流固界面拖曳力。然后利用刚体极限平衡理论对径流状态下浅层边坡的稳定性进行分析,最后通过实例讨论坡面径流高度、土层厚度、土体强度及边坡倾角对稳定系数的影响,量化地表径流拖曳力效应对浅层边坡稳定性的贡献。结果表明:拖曳力作为一种不利因素,将随着径流高度的增加而增大,当边坡处于临界稳定状态时,较小拖曳力将对边坡稳定产生决定性的影响;斜坡稳定系数对斜坡土层厚度较为敏感,当土层厚度较薄(h=1m)时,坡面径流对斜坡稳定性具有较强的控制作用,坡面径流对斜坡稳定系数的影响达到11.3%;当土层厚度增加到5m时,坡面径流对斜坡稳定系数的影响降到3.3%。     

大连地铁盾构施工穿越桥梁桩基监测分析及加固方法

以大连地铁202标段促进路到春光街地下隧道穿越华北路高架桥桩基础为背景,通过60d的穿越施工监测,利用现场实测数据分析了盾构施工对地面沉降、高架桥的变形影响。分析结果表明,隧道轴线监测点变化趋势都是先微微隆起,这是由于盾构机向前推进时对土体的挤压造成的,再逐渐沉降,最终趋于稳定;地表隧道中心线处沉降值及沉降速度大于中心线两侧地表沉降量及沉降速度;桥墩沉降位移随着掘进的不断推进沉降不断增大,最大沉降值为9mm并趋于稳定;拱顶沉降速度随着开挖的不断进行而逐渐增加,由于二期支护的施工,其沉降速度逐渐降低并趋于0,此时沉降达到最大值。针对沉降量过大问题,提出了增设二次支护,注浆加固等措施。本研究可为大连地区类似工程的建设提供有益借鉴和参考。