深圳填海区软硬交互地层中盾构隧道设计控制要素研究

深圳填海区的地层差异较大，分布厚度不均，软硬土层交互特征明显。盾构隧道在穿过该类交互地层时，不能仅仅按传统横切面法去分析，应考虑纵向变形的问题。以该问题作为切入点提出隧道纵向设计的重要性，并根据现行深圳轨道交通安全控制指标，对隧道纵向设计原理和计算方法进行了讨论，分析了各个计算方法的优缺点和适用条件，并通过交易广场项目和深圳地铁1号线鲤前区间盾构隧道的问题，提出了软硬交互地层盾构隧道设计的控制要素。     

XPS换填技术在控制地铁隧道变形中的应用

为了保证市政道路达到既定设计标高,路下大量使用轻质土工泡沫填筑前,必须确保路面刚度和自身抗浮措施满足设计要求。为此广东深圳前海自贸区梦海大道跨越地铁1号线路口段采用刚度较大的挤塑型聚苯乙烯硬质泡沫塑料板(XPS板)换填土质路基,采用分仓换填法控制XPS换填过程中地铁隧道上浮过大,采用施作搅拌桩、混凝土盖板、覆土等措施控制XPS板在使用期的上浮量,采用注浆密实XPS板之间的空隙增强填筑体的整体性。实践表明,该套工法具有施工速度快、地铁隧道变形控制好、换填区刚度大等优点。     

封一/四

自21世纪以来，中国国民经济飞速发展，地上空间资源的利用日趋饱和，城市面临着“摊大饼”式快速扩张问题。随着地下隧道、地下车站、地下综合体等重点地下工程项目的建设，地下工程呈现出微变形、小间距、大断面、大埋深、高精度、长距离和超大规模等特点，面临着“水、软、变形难以预测”三大技术难题，严重影响了地下空间的发展，给我国地下工程施工技术与施工装备带来了严峻挑战。为此，总结分析了近年来地下空间尤其是城市地下空间近接施工技术、施工装备和数智化技术等方面的技术进展与创新，详细分析了软土富水地层位移和变形控制技术，提出富水地层冻结技术和跨地铁运营隧道综合辅助施工控制技术；介绍了集合人工智能、物联网等新一代前沿技术和隧道装备核心共性技术，以及具有绿色化、智能化且具有自主知识产权的典型超级地下工程装备。从设计、施工、监测、运维4个方面介绍了现代地下空间数智化技术的特点以及应用情况。强调通过地下空间信息的共建共享，构建可视化的地下空间信息平台，是实现“透明地下空间”的基础；对复杂地质条件灾害的预警与控制，是地下工程安全建设的有力保障；基于物联网、大数据等现代信息技术的控制管理系统，是支撑智慧城市基础设施安全的关键；并指出未来地下工程需加强数智化技术应用，实现整个建设过程的精细化、数字化、智能化以及信息化。     

错缝拼装盾构管片的收敛变形研究

地铁隧道的收敛变形是影响地铁正常运营的重要因素,地铁保护区内工程施工造成的堆载、卸载、基坑降水等工况会导致地铁隧道收敛变形发生极大变化。为分析错缝拼装盾构管片的收敛变形规律,首先,设计和实施了三环足尺试验,发现管片在试验工况下呈"横鸭蛋"式变形,中环横向收敛变形存在进入塑性阶段的关键点,原因是纵缝螺栓屈服;然后,利用通用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,经试验数据对比验证后,用该模型探究拼装方式对管片收敛变形的影响规律,发现在试验前后环拼装方式下,封顶块位于底部时横向收敛变形较小;环间错缝效应越强,收敛变形越小。     

深大基坑中心岛法墙前被动土压力的计算方法

针对中心岛法开挖基坑问题,基于平面滑裂面假定,得到了墙前预留土体被动土压力的解析解,利用此解可以得出挡土墙和预留土体保持稳定的土压力判据.作为该方法的特例,位于直立挡土墙后无限黏性土坡的被动土压力计算公式被确定.计算结果与有限元结果对比表明,当土与挡墙背的摩擦角及土体内摩擦角较小时,计算误差小于10%,满足工程设计要求.     

考虑非共轴性的隧道开挖引起的地表沉降数值分析

为研究与主应力旋转密切相关的土体变形非共轴性对隧道工程数值变形分析结果的影响，采用考虑土体变形非共轴性的本构模型对隧道开挖引起地表沉降的问题开展有限元分析。首先，在考虑双曲硬化法则的Drucker Prager模型中引入角点型非共轴流动法则构建非共轴模型；然后，推导该模型的半隐式应力更新算法的理论迭代格式，并编写相应的用户材料子程序UMAT，从而将该模型在ABAQUS/Standard分析模块中进行数值实现；最后，建立平面应变条件的隧道开挖有限元模型，分析考虑非共轴性的主应力旋转对隧道开挖的影响规律。分析结果表明： 1）隧道开挖会在隧道腰部发展出2条交叉的塑性带，分析模型中非共轴塑性模量越小，塑性带延伸越远； 2）随非共轴模量的减小，开挖面周围土体主应力旋转的区域和程度变大； 3）本构模型的非共轴效应越强，隧道开挖引起的最大地表沉降值越大，地表沉降曲线的沉降槽越深； 4）隧道收敛变形中，顶部和侧面向隧道内收敛变形的程度会随模型非共轴塑性模量的减小而增大。