新建隧道施工引起下卧既有隧道结构位移变化规律研究

随着城市轨道交通的发展,地铁线路越来越密集,不可避免地出现交叉隧道形式,新建隧道上穿既有隧道施工会引起既有隧道结构上浮,影响结构安全。依托某工程,采用理论分析与数值模拟方法,研究新建隧道施工引起下卧既有隧道结构的位移变化规律。研究表明:新建隧道上穿施工导致的既有隧道结构竖向变形以隆起为主,最大隆起出现在与新建隧道相交位置;纵向变形主要发生在拱顶位置;横断面变形表现为横向压缩、竖向拉伸。此研究成果可为新建隧道上穿既有隧道的类似工程提供参考依据。     

复合地层下泥水盾构管片上浮规律及影响因素分析

针对在盾构隧道施工中经常出现的管片上浮问题,以南昌轨道交通4号线泥水盾构过江隧道为工程依托,通过数理统计方法对泥水盾构穿越不同地层时管片上浮量进行归纳分析,探讨地层参数以及盾构掘进参数对管片上浮的影响规律.研究结果表明:在全断面砂层中掘进,管片上浮量小且上浮值变化稳定;而当进入上软下硬地层和泥质粉砂岩层,管片上浮量急剧...     

MJS工法在盾构上跨隧道工程中的应用研究

以南京在建地铁7号线永初路站至雨润路站区间盾构上跨既有2号线油坊桥站至雨润大街站盾构隧道MJS加固工程为研究对象,分别采用数值模拟和现场实测的方法制定合理加固方案,根据实测数据分析MJS桩施工扰动对隧道变形的影响并据此提出工艺参数建议值.研究结果表明:沿既有隧道纵向加固至开挖盾体外侧1.5倍洞径可满足盾构上跨变形控制要...     

盾构隧道重叠下穿地铁隧道施工变形规律研究

为研究近接重叠下穿既有隧道的盾构施工对地表和既有隧道的影响,以长沙地铁3号线下穿地铁1号线的盾构隧道工程为依托,采用Midas/GTS NX软件建立三维模型,考虑土仓压力、注浆压力、注浆量和掘进速度影响下,探究新建隧道施工对地表沉降和既有隧道位移的影响。研究结果表明：土仓压力增大会减少地表沉降量,且掌子面前、后各3.5倍隧道洞径区间内完成了90%的竖向变形;增大注浆压力和注浆量均可减少既有隧道的竖向位移,但注浆量对既有隧道竖向变形的控制作用较注浆压力的大,当研究区间的注浆压力和注浆量分别提高了1.5倍、0.6倍时,既有隧道竖向变形分别降低了0.5、0.9 mm;盾构掘进速度增大,地层所受扰动增大,地表最大沉降量和既有隧道最大竖向位移也增大。研究成果可为类似工程施工提供技术指导。     

浅埋隧道开挖引起地层位移的双极坐标求解法

基于双极坐标系和Mohr-Coulomb准则，考虑剪胀特性，在Jeffery和Massinas半无限空间圆形隧道围岩应力解的基础上联立平衡方程，推导了浅埋隧道施工拱顶方向的地层位移弹塑性解，并通过Peck公式、Park公式、Loganathan-Poulos公式和实测数据进行验证，揭示了地层变形机理和既有研究之间的联系，给出了考虑地层参数和施工因素影响的经验参数(地层损失率和间隙参数)定量取值方法。研究结果表明：弹塑性解的假定条件更少，与Peck公式、Park公式的差值在2%以内，与Loganathan-Poulos公式的差值为9.5%;双极坐标求解法从弹塑性分析的角度进一步解释了地层变形机理、Peck公式和各类修正弹性公式，即浅埋隧道开挖也会引起地层弹性和塑性变形，以Peck公式为代表的经验公式法在计算地层变形时，地层损失率在不同地区和施工控制条件下的取值分别对应着不同地层参数(黏聚力、内摩擦角、泊松比、重度和弹性模量)和施工边界条件(埋深、开挖半径、支护力)下的地层弹塑性变形；以Park公式、Loganathan-Poulos公式为代表的各类修正弹性解也可近似看作通过断面椭圆化和下...     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

既有桩基影响下隧道开挖地层变形规律研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,隧道开挖导致的地层变形规律,本文通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在既有桩基影响下,隧道施工过程中的地层规律。研究结果表明:隧道开挖引起的周围土体变形区域主要位于隧道上方及上方左右两侧,变形主要以竖向沉降为主,水平变形为辅,砂土地层呈现出整体较均匀变形模式,竖直与水平方向变形均大致对应隧道轴线对称;砂土地层中,隧道掌子面在桩基-隧道中心轴线前时,隧道周围地层变形较小,即隧道开挖的影响还未到达(刚到达)该区域;掌子面位置经过桩基-隧道中心轴线切面后,该切面上地层发生持续变形,直至掌子面位置距离该面约2倍直径后重新达到稳定平衡状态,变形基本完成。     

红层盾构隧道交叠下穿运营地铁隧道影响分析

针对红层新建地铁盾构隧道与既有隧道长距离交叉下穿时,既有隧道的变形问题,以长沙市轨道交通3号线下穿长沙地铁1号线工程为背景,采用FLAC3D有限元差分软件进行数值模拟,结合实测数据,研究施工参数对地层变形和既有隧道变形的影响。研究结果表明：土仓压力增大,有助于减小不均匀沉降,沉降差值比随着土仓压力的增大逐渐趋于平稳。土仓压力在0.24 MPa附近变动时,既有隧道的轨向不均匀沉降模式发生较明显的改变。随着同步注浆压力的增大,交叉点处拱底竖向位移值逐渐减小,且轨向不均匀沉降差值比与同步注浆压力成正比。分析土仓压力和注浆压力对既有隧道轨向不均匀沉降的影响规律,建议土仓压力值范围为0.08～0.13 MPa,注浆压力值范围为0.2～0.5 MPa。通过实测数据分析表明：土仓压力和注浆压力取建议值时,各监测断面盾构掘进过程中,管片和轨道板的不均匀沉降均在控制范围内,该结果可为类似工程施工提供参考。     

暗挖隧道近距下穿既有区间隧道施工方案对比研究

以北京地铁17号线东大桥站下穿既有6号线区间线为背景,研究了新建双洞隧道下穿既有隧道时不同施工方案对既有隧道和新建隧道的影响.采用有限元软件MIDAS-GTS建立隧道施工模型,研究平顶直墙+管棚超前支护、拱顶直墙两种方案施工时既有隧道和新建隧道的变形和受力特征.结果 表明:平顶直墙+管棚支护相较于拱顶直墙方案既有隧道沉...     

卵石地层浅埋暗挖地铁隧道施工工法研究

以成都地铁1号线工程天府广场北侧暗挖试验段为例,采用颗粒流数值分析方法,根据现场量测数据,对砂卵石地层浅埋暗挖地铁隧道进行了施工工法研究.研究认为:在卵石土层中,采用台阶法施工引起的地表沉降量略大于CD法,应加强对支护结构变形的监测.考虑到CD法施工工序复杂,施工扰动比台阶法大,而且卵石地层在未扰动条件下的自稳性较好,...     

近接建筑及桥梁地铁黄土暗挖隧道施工影响分析

黄土地层中暗挖隧道的施工会对近邻的建筑产生较大影响。采用三维数值模拟的方法,研究了暗挖隧道施工过程中支护结构力学特性演化特征,并分析了暗挖隧道施工对近邻建筑的影响规律。研究结果表明：施工结束后,由于既有建筑物的影响,左线隧道的变形及受力均大于右线隧道;隧道周围结构的变形主要为仰拱隆起、拱顶沉降,以及墙脚处向隧道内侧的挤出变形;拱顶与拱腰处的支护结构处于受拉状态,而拱脚处的支护结构处于受压状态;建筑楼房以及桥墩均在隧道开挖影响沉降槽范围内,根据周围建筑物的沉降值和倾斜值可知其处于轻微破坏等级,通过采取措施施工未对周边建筑的结构造成破坏。     

考虑盾构下穿施工影响的桩板结构参数优化研究

为研究盾构隧道施工扰动对上跨桩板结构的影响,以厦门地铁4号线浅埋盾构开挖段为背景,利用数值方法建立软土地层中盾构动态开挖模型,结合现场实测,总结了桩板结构各部件在盾构扰动作用下的变形响应,进一步分析了结构参数优化在抵抗扰动变形方面的效果.结果表明:桩身水平变形随盾构开挖逐渐增大,刀盘驶过目标桩1.0D时达到最大值,随后...     

城市中心区大直径盾构施工扰动分析及控制方法研究

随着高速铁路建设的推进,以隧道形式下穿城市中心区的工程逐渐增多,隧道施工不可避免地引起城市周边密集建筑物扰动,值得密切关注。以深圳福田隧道及相关工程为依托,通过数值模拟分析高速铁路隧道下穿既有建筑的变形规律及加固效果,并与监测数据进行对比分析。结果表明:当隧道下穿建筑物,且穿越软硬不均地层或软土地层时,袖阀管注浆加固可以明显减少沉降;当隧道侧穿建筑物时,隔离桩可以有效地阻隔隧道开挖引起的土体位移;当隧道侧穿建筑物时,采用钻孔灌注桩隔离比钢管桩隔离效果好。     

某山岭隧道叠交上穿施工及运营对既有地铁区间隧道影响分析

以某山岭隧道叠交上穿既有地铁区间隧道施工为例,采用MIDAS/GTS有限元软件,模拟计算并分析了该工程施工期及运营期对既有地铁区间隧道位移特征的影响,并对该既有地铁区间隧道的安全性进行了研究.研究结果表明:施工及运营期间,既有隧道所受上方隧道开挖的位移影响以竖向位移为主并满足相关要求;相比于施工阶段,运营期各方向变形皆有减小;从新建隧道施工开挖到远离与既有隧道的叠交影响区域,施工均对既有隧道的竖向位移产生明显影响,此阶段需要加强监测,并及时反馈指导施工.     

地铁车站密贴斜穿既有地铁车站的变形分析

以北京地铁6号线苹果园站密贴斜穿既有地铁1号线苹果园站主体结构为研究对象,采用三维有限元数值分析软件GTS-NX建立地铁车站-既有车站的三维有限元模型,计算分析桩梁拱(pile beam are,PBA)工法动态施工时地表沉降变形发展规律,并对比实测沉降与数值模拟沉降.模拟研究结果表明:采用PBA工法修建地铁车站整个施工阶段,导洞开挖引起的地表沉降为-12.25 mm,占地表总沉降的48.2％,扣拱施工引起的地表沉降为-6.94 mm,占地表总沉降的27.3％,说明导洞开挖、二衬扣拱阶段是控制地表沉降的关键环节;既有车站对地表沉降产生一定的影响.最大实测沉降为-25.89 mm,最大数值模拟沉降为-25.41 mm,实测与数值模拟结果相差小于5％,验证了数值模拟结果的有效性,数值模拟结果较准确地反映实际情况.     

涉铁桩基施工对地铁隧道影响分析

邻铁桩基施工过程中的土体扰动极易对既有地铁隧道产生不利影响,隧道主体结构变形是桩基施工过程中主要监测对象.依托宁马(南京至马鞍山)高速公路油坊桥互通工程,基于隧道结构监控数据,分析桩基施工过程中隧道结构水平、沉降及收敛变形特征,研究桩基施工对隧道结构影响.结果表明:桩基施工距隧道结构越远,影响越小,间距超过14m,扰动...     

公路隧道施工过程中的地层变形规律与施工技术分析

以K隧道施工为背景,结合对隧道开挖引起的地层变形规律分析,提出了K隧道施工引起地层变形的控制措施;最后对三台阶法施工技术在K隧道施工中的技术应用进行分析。     

顶管法施工对邻近地铁盾构隧道的安全影响研究

无锡某泵站工程采用顶管法施工,顶管近距离跨越运营地铁隧道。为保证运营地铁隧道结构安全,施工前采用有限元分析软件PLAXIS 2D和PLAXIS 3D模拟施工过程,预测了顶管法施工对隧道变形的影响,同时在施工期开展了全过程的安全监测。基于模拟结果和实测数据对比分析,得出以下结论：隧道变形均满足规范中对隧道结构变形的控制要求;数值分析结果与实测结果变形规律基本一致,顶管施工引起下方地铁盾构隧道的竖向变形表现为隧道隆起,水平变形相对较小,隧道收敛表现为横向压缩、竖向拉伸;顶管穿越施工引起下方盾构隧道上浮和轮廓收敛变形,隧道最大变形均发生在顶部,施工过程中应加强对隧道顶部上浮和轮廓收敛的监测工作。顶管法施工上跨地铁运营隧道的影响结果可为类似工程安全控制提供一定参考。     

顶管预支护施工效应三维有限元变形分析

北京地铁五号线崇文门站下穿既有地铁一号线区间隧道，车站顶板与区间隧道底板间距2．858m。为了严格控制既有环线区间隧道的沉降，确保环线地铁运营安全，准备首次采用顶管作超前预支护，用3D-Sigma三维有限元软件进行施工效应的计算模拟，掌握顶管预支护洞室的力学效应，预测车站施工引起既有隧道的沉降量。     

考虑地层变形规律的盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性建模分析

目前研究中的盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性建模方法建模效果较差,本文考虑地层变形规律提出一种新的盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性建模方法。首先分析地层变形规律,从地层受压期、地层下沉期以及地层微稳定期3个阶段出发,得到变形阶段示意图,计算地层损失率,根据地层损失率得到轨道-路基-土体有限元模型,通过盾构隧道沉降系数确定模型为横向地层变形状态或纵向地层变形状态。再分析安全系数,得到盾构隧道下穿高速铁路桥梁承载力,选取冲击力、摩擦力以及负荷力,计算桥梁扰动性程度,建立盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性模型。最后根据扰动模型判断盾构隧道下穿高速铁路桥梁的扰动状况。该扰动模型具有很强的判断能力,对于盾构隧道下穿高速铁路状况分析有积极意义。