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。     

多因素下双线盾构隧道施工引起的土体变形研究

考虑多因素(土体损失、正面附加推力、盾壳摩擦力、附加注浆力)的作用下,文章首先提出了改进统一土体移动模型的方法,其次建立了力学计算模型,对双线水平平行盾构隧道施工引起的土体变形计算方法进行研究。根据弹性力学Mindlin解,对多因素中后3个因素引起的土体变形理论解进行计算,基于统一土体移动模型解对土体损失引起的土体变形理论解进行计算,最后叠加得到多因素下总的土体变形理论解。采用该方法对杭州地铁1号线的纵向地表沉降、纵向水平位移及不同深度处的土体竖向位移进行计算,研究其变化规律;同时对水平位移变化的影响因素进行分析。研究结果表明:随深度改变,在最大沉降量附近10~13 m横向范围内的土体沉降会产生改变;土体水平位移方向随计算点和隧道的位置关系变化而发生改变;随着两隧道间距J的增大,双线隧道深度附近的土体水平位移减小,地表附近处的水平位移值变化值不大。     

地面堆载下盾构隧道不同加固方法的加固效果研究

为研究地面堆载作用下不同加固措施对盾构隧道管片的加固效果,采用有限元进行模拟,设计一组室内模型试验,将相同工况下试验与有限元得到的隧道沉降与变形结果进行对比,以验证有限元模型的可靠性。使用验证后的有限元模型模拟隧道周边注浆加固、内钢圈加固与UHPC加固,分析在地面堆载工况下隧道的沉降与管片变形情况。有限元结果表明： 1）采用注浆方法对隧道周边土体进行加固,可以使隧道在堆载作用下的竖向变形比未加固时的竖向变形减小很多,且对隧道沉降有一定抑制作用; 2）采用内钢圈与UHPC加固隧道内壁,可以明显降低隧道在堆载作用下的竖向变形,但对隧道沉降影响较小。     

盾构隧道内堆载引起的隧道转动和错台变形计算

盾构隧道内堆载可以有效抑制隧道的上浮变形。为研究隧道内堆载对隧道纵向沉降及变形的影响规律，采用综合考虑管片环间错台和转动变形效应的协同变形模型，推导计算堆载引起的隧道附加荷载，通过最小势能原理求解隧道纵向沉降、环间剪切力、错台量和转角，并研究不同堆载大小、堆载长度、土质条件对隧道纵向沉降及位移的影响规律。研究结果表明： 1）采用该计算方法得到的结果与实测值和数值模拟结果比较吻合，说明方法可靠； 2）堆载引起的隧道附加应力和沉降沿隧道纵向呈正态分布，堆载中心处最大，且与堆载大小近似成正比； 3）隧道环间错台量、转角及剪切力三者变化规律相同，在堆载中心处近似为0，但在中心两侧急剧增大； 4）随着堆载长度的增加，隧道沉降量相应增大，但增大速度逐渐减缓； 5）不同土质条件对隧道堆载引起的隧道沉降量及沉降范围均有较大影响。     

海底沉管隧道施工引起的沉降实测与计算分析

文章以浙江某海底沉管隧道施工期间的沉降监测为例,根据实测数据分析了沉降的发展规律,对单个管节沉降和多个管节不均匀沉降进行了研究;从土体压缩的角度探讨了海底沉管隧道施工期间的沉降机理,提出施工时间差异和单管节累积沉降差异是不均匀沉降发生的主要原因;同时,从施工外因的角度对注浆、回填的影响做了分析,发现注浆的差异是后续不均匀沉降发生的内因,而回填造成的基础层和土层的压缩是造成施工期间沉降的外因;采用分层总和法,反分析得到基础层的压缩模量为1.89MPa,表明基础层压缩特性较差,这是由基础层大量回淤导致的。     

双线盾构施工管隧平行或相交时地下管线的安全判别

为保护地下管线在盾构施工时的安全,研究双线盾构隧道施工时,邻近地下管线与隧道平行、相交工况下管线的安全性判别方法,将不易监测的管线状态转化为可见的地表沉降。管隧平行时,根据偏离系数建立管线与地表沉降关系式;管隧相交时,建立相应计算模型,提出管线与横轴的夹角、管线与横轴交点到纵轴的距离等参数,建立管线与地表沉降关系式。考虑管线连接方式,将管线分为连续管线与非连续管线,分别推导管线和隧道平行、相交时,连续管线的应变与地表沉降关系式和非连续管线的转角与地表沉降关系式。将预测值与实测值进行对比,研究结果表明:此方法具有可靠性;施工前可采用此方法对管线安全进行预测,避免事故发生。     

临时垫块支撑对沉管隧道结构受力影响的研究

在软土地区施工沉管隧道时,在基础层下添加临时垫块会造成管段内壁开裂等不利影响。基于此,文章采用MIDAS GTS软件对沉管隧道有垫块支撑和无垫块支撑工况进行了数值分析,并将两者的理论值进行了对比分析。分析结果表明:与无垫块支撑工况相比,在有垫块支撑位置处的管段弯矩值增加了近1倍,表明设计配筋偏危险;临时垫块的设置会使管段出现支点效应,对其运营期的内力分布影响较大,同时该处结构上部受拉,易出现裂缝;提出的有垫块支撑情况下管节纵截面的修正计算模型,具有一定可靠性,可为将来沉管隧道结构设计提供理论依据。     

基坑开挖引起临近盾构隧道剪切错台变形计算研究

基坑开挖时会造成地层扰动,进而引发临近盾构隧道发生位移和环间错台,利用剪切错台模型将盾构隧道简化为由剪切弹簧连接的地基梁,以此来描述盾构隧道变形特征,结合最小势能原理,建立盾构隧道的位移方程,求得临近隧道的水平位移值、环间剪力及错台量。研究表明:建模时考虑基坑围护对卸荷传力路径的影响后,计算得到的盾构隧道水平位移值可以较好地反映盾构实际变形;盾构隧道在水平位移最大值处几乎不发生错台变形,该处的管片环之间没有相互错动,也就不会产生剪切力;盾构隧道的错台量与环间剪切力成正比;在水平位移曲线反弯点处的盾构隧道环间错台量与剪力值最大;临近隧道的基坑侧壁卸荷是导致隧道产生水平向位移的主要原因。