土岩组合地层浅埋隧道埋深确定方法研究

为能更好地确定土岩组合地层浅埋暗挖埋深,以青岛地铁某浅埋暗挖车站为依托,采用数值模拟为研究方法,研究岩跨比、覆跨比等指标对隧道埋深的影响,并在此基础上从多指标角度出发研究其对隧道埋深的敏感性影响。研究表明:1)在强风化-微风化花岗岩地层隧道施工过程中上覆岩体和土体对围岩的稳定贡献程度不同,上覆岩体更有利于隧道的稳定;2)在青岛典型土岩组合地层中确定地铁车站埋深时,隧道的安全性对上覆岩层的厚度最为敏感,其次为覆跨比,覆盖层自重荷载影响隧道施工后的变形及受力。     

土岩组合地层地铁深基坑地表变形规律研究

青岛地区属于典型的"土岩组合"二元地层,为研究此类特殊地层下地铁深基坑开挖引起的地表变形问题,通过现场大量实测数据,建立了研究区域内土岩二元地质条件下的18个基坑工程案例数据库,数据库内容涵盖基坑几何尺寸、围护结构形式、岩土二元地层厚度、各类变形监测数据。将围护结构形式提炼为灌注桩嵌入基底(嵌岩桩基坑)和灌注桩未嵌入基底(吊脚桩基坑)两类。基坑变形监测设地表沉降观测点177组,共得到735个有效测点。在此基础上,通过地表最终变形、地表最大沉降、地表沉降空间分布研究了土岩组合地层地铁深基坑地表变形规律。     

西安地铁侧坡出入段线上跨既有隧道施工影响分析

地铁近接施工安全影响是轨道交通建设所面临的重要问题,相关研究与分析对于现场施工及既有结构安全具有重要意义。以西安地铁6号线侧坡出入段线明挖上跨既有区间隧道为背景,通过对出入段线分块、分层开挖以及结构回填过程的数值模拟,得出明挖施工卸载再加载过程对下卧隧道的影响程度。计算表明,周边地层受明挖施工卸载再加载效应影响较为明显,总体变形表现为隆起抬升,最大隆起量出现在基坑底部,约为48.15 mm;下卧隧道受出入段线施工影响的最大隆起量为10.86 mm,结构差异变形量为0.008 9%,出现在右线隧道被上跨部分底部;隧道管片最大拉应力为2.13 MPa,最大压应力为4.92 MPa。隧道变形量满足结构安全要求,隧道结构应力远小于其设计强度,出入段线施工对下卧隧道影响较小。     

岩石地层基坑开挖对下部地铁车站结构的影响

依托重庆轨道交通10号线南坪站及上部基坑开挖工程,采用物理模型试验,分析不同隧道埋深以及基坑分层开挖、岛式开挖和盆式开挖过程中地铁车站结构的变形特征;通过数值模拟对试验结果进行验证,以此分析基坑开挖对下部地铁车站结构的影响。试验结果表明：在上部基坑深度一定时,隧道埋深越大,则基坑开挖对隧道的影响越小;不同的基坑开挖方式对下方隧道的影响存在差别。推荐此类基坑工程采用岛式开挖方案。     

基坑开挖对既有公路隧道的影响分析和保护措施

昆明轨道交通某地铁车站基坑开挖上跨某高速公路隧道,基坑坑底距隧道拱顶的最小距离为8.0 m,基坑南侧为高陡边坡,环境复杂,施工风险大。为研究基坑开挖对下卧大跨公路隧道结构的影响,提出了考虑土中残余应力和基坑支护结构影响的附加应力计算方法,建立了隧道隆起变形分析的解析计算模型和三维数值模拟验证模型,分别计算了无隧道保护措施、采取地层加固、同时采取地层加固和抗拔桩3种不同工况,研究不同保护措施下隧道附加变形和附加内力的大小、分布形态及其变形控制效果,并与实测结果进行了对比分析。结果表明:隧道附加变形的解析解和数值模拟结果接近,且与实测值吻合较好。基坑开挖对下方公路隧道的影响大,导致隧道出现不均匀纵向隆起变形并明显改变隧道结构受力大小和分布形态,影响范围约4～5倍基坑开挖宽度。注浆加固措施对控制隧道隆起变形和附加内力的效果明显,而设置抗拔桩的效果稍弱。隧道保护措施的改变对隧道结构内力分布形态的影响小。     

土岩复合地层吊脚桩支护结构力学分析与优化设计

为了更加安全经济地进行土岩复合地层中基坑工程设计,针对上土下岩复合地层中吊脚桩基坑支护结构的受力及变形特性进行研究。采用二维数值分析方法,建立土岩复合地层条件下吊脚桩支护基坑开挖模型,分别分析基坑开挖过程中吊脚桩支护结构内力、变形的发展过程,以及土岩弹性模量比RE、吊脚桩嵌岩深度t、岩肩宽度b与桩体受力、变形之间的相关关系。结果表明： 1）随着基坑开挖深度逐渐增大,桩身侧移增大且桩身最大侧移发生位置逐渐下移,最大下移幅度为土层厚度的17.5%; 2）当基坑开挖至土岩交界面时,吊脚桩桩身内力达到最大值,下部岩层的开挖使得桩身最大负弯矩减小27.5%; 3）当岩层弹性模量介于600 MPa和4 800 MPa之间时,最优设计嵌岩深度为1.5 m,最优设计岩肩宽度为1.5~2.0 m。     

基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形计算理论的修正

随着经济的快速发展和城市快速轨道交通的不断完善,不可避免地产生运营隧道上方基坑开挖工程问题.为了修建天津西站相关运营设施,需要在既有地铁一号线上方大面积开挖基坑就是该项工程中遇到的关键技术难题之一.结合天津西站大型交通枢纽工程地铁1号线上方基坑开挖问题,应用反分析法,通过监测数据反算出适合本工程加固条件的基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形公式.此公式可以作为计算基坑开挖回弹量和下卧隧道变形的简便算法,为估算基坑和隧道的变形量提供依据.研究成果对天津的地铁建设有较大指导意义,应用相同的研究思路可对其它地区的类似相关工程提供科学合理的借鉴.     

明挖隧道施工期间下方共线地铁盾构区间上浮控制技术——以深圳市桂庙路快速化改造工程为例

深圳市桂庙路快速化改造工程与下卧深圳地铁11号线平面共线长达3 km。为解决上方基坑开挖过程中引起的下方既有地铁运营盾构区间上浮变形问题,在施工期对下卧盾构区间隧道进行长期自动化监测的基础上,结合数值分析计算,确定下卧地铁盾构区间产生上浮变形的原因。在对比分析开挖工况、地质条件、结构施工和开挖范围及长度等因素对盾构隧道上浮变形影响规律的基础上,结合项目施工上浮控制经验,提出三重高压旋喷桩和三轴搅拌桩地层加固、调整结构施工工序并采用分幅施工方案、提前施作竖井+抗浮板+抗拔桩等地铁盾构区间上浮变形控制措施。现场实践表明,竖井+抗浮板+抗拔桩措施对地铁上浮控制十分有效,能够确保基坑施工期间下卧地铁的运营安全。     

砂卵石地层地铁隧道上方基坑开挖卸载影响与对策分析

在富水砂卵石地层条件下,地铁盾构隧道上方基坑大范围开挖卸载会对下卧盾构隧道产生不利影响。为确保地铁运营安全,对下卧盾构隧道隆起与变形趋势进行研究,从减小基坑开挖卸载的影响程度与增大隧道纵向刚度2方面着手,通过在盾构隧道内设置预应力锚索、轨道道床内设置暗梁结构并与管片叠合处理以及临时槽钢纵向固定等措施的综合应用,减小纵向不均匀变形趋势,同时采用管幕法超前支护形成压顶梁,并对上方基坑开挖采用"竖向分层、纵向分段、先支后挖"的基本原则,将盾构隧道的变形控制在毫米级范围,满足了地铁正常运营要求。     

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题，基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法，依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程，通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势，并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中，围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%，且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势； 2）相对于围岩条件而言，埋深对应力释放率的影响更小。此外，在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中，根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。     

地铁深基坑施工对邻近隧道的变形影响分析

为研究地铁深基坑邻近隧道施工时既有隧道的受力与变形特性,以南京地铁9号线管子桥站基坑工程为背景,通过三维有限元分析,研究基坑开挖引起的既有隧道的受力与变形特性,计算结果表明：地铁基坑开挖引起的既有隧道最大沉降值为7.32 mm,最大水平位移为5.74 mm,隧道变形满足相关规范要求;隧道主体沿Y方向和Z方向产生的位移远大于沿X方向产生的位移;基坑开挖时,隧道敞开段与暗埋段会产生沉降差异,施工时应采取相应措施控制沉降差。     

土岩组合地层盖挖法车站“吊脚桩”基坑设计优化研究

以青岛地铁3号线五四广场站为研究对象,对土岩组合地层地区的吊脚桩设计要点进行研究。通过数模模拟,对土岩组合地层中"吊脚桩"基坑的支护体系变形及内力、"吊脚桩"嵌岩深度与预留岩肩宽度的关系进行了分析,并对有竖向荷载的"吊脚桩"进行了研究。研究表明:1)随着开挖深度的增加及锚杆的施工,预应力锁脚锚杆对吊脚桩桩底水平位移的控制作用明显。2)随着嵌岩深度和肩岩宽度的增加,吊脚桩桩身最大水平位移呈减小趋势,嵌岩深度取2.0 m,岩肩宽度取1.5 m较为合理。3)由于桩脚嵌入中风化花岗岩,桩顶位移不受竖向荷载控制,仅随开挖深度增加而明显增加;桩身弯矩稍有增大,但变化值极小。     

深圳地铁11号线车公庙综合交通枢纽工程两相邻基坑开挖对下卧运营隧道的影响

以深圳地铁11号线车公庙站交通枢纽工程为研究背景,分析西端风道基坑开挖和紧邻西端风道的11号线车站基坑开挖对既有深圳地铁1号线隧道的影响,采用三维有限元软件ABAQUS对隧道无保护措施和对土体加固措施2种工况进行计算,分析基坑开挖引起既有隧道的变形规律和旋喷桩的加固效果。同时在隧道内安装自动化监测系统,对隧道变形进行实时监测,通过反馈的监测数据对隧道变形情况进行分析,确保运营隧道的安全。结果表明:旋喷桩加固可以有效地减少隧道隆起的位移。     

开挖方式对下卧隧道变形影响的模型试验研究

基坑开挖过程中,开挖卸荷会引起坑底隆起,同时基坑围护结构在内外压力差的作用下会引起侧向变形。坑底隆起和侧向变形两种作用会引起基坑周边地层出现下沉,同时导致坑底下部结构物的上浮,从而影响结构物的安全使用。为了将开挖对下卧隧道的影响降到最低,需要采取合理的开挖方式。该文以上海四平路隧道工程为依托,采用相似理论设计了试验方案,进行了模型试验。通过对试验结果进行收集分析,探讨了分层开挖和台阶开挖两种施工方式对基坑周边土体沉降以及下卧隧道隆起的影响。试验结果显示:台阶开挖带来的影响要明显小于分层开挖。     

复合地层中基坑开挖对下卧隧道变形影响研究

在城市建设中,基坑开挖会引起附近地层变形,造成附近地下隧道变形,从而对地铁隧道正常运行造成安全隐患。以南京地铁3号线明发广场站至南京南站区间地下空间开发为背景,采用数值方法对复合地层中基坑开挖对周边土体及隧道变形影响进行研究,重点分析基坑开挖宽度与隧道直径比(L/D)和复合地层模量比(E2/E1)变化对土体及隧道变形的影响。主要研究结果如下:1)当L/D3时,基坑底部回弹和隧道变形随基坑宽度增加而增大,当L/D≥3时,基坑底部回弹和隧道变形不受基坑宽度增加的影响;2)当E2/E18时,基坑回弹和隧道变形随模量比的增加而迅速降低,当E2/E1≥8时,基坑底部回弹量和隧道变形不受模量比的影响。     

市政隧道基坑开挖对既有下卧地铁盾构隧道影响分析

以西安南门外综合改造工程环城南路市政隧道上跨既有地铁2号线盾构隧道为依托,根据拟定的设计方案,采用FLAC3D有限差分程序对市政隧道基坑开挖对下卧地铁盾构隧道的影响进行数值分析,并对隧道抗浮进行验算。计算分析结果表明:采用跳槽、分段、分层、对称开挖并结合"板凳桩"加固区间隧道的设计方案能有效控制基底土体的隆起和隧道的变形,盾构隧道变形值和抗浮满足相关保护标准和规范的要求,基坑开挖不会影响地铁2号线的正常安全运营。同时,在施工过程中对区间隧道进行了自动化实时监测,监测结果验证了设计方案的合理性和可行性。设计方案对类似工程的设计和施工具有一定的借鉴和指导意义。     

盾构隧道施工对既有铁路箱涵结构的影响研究

依托武汉地铁3号线盾构隧道下穿合武线铁路工程，采用三维数值计算方法模拟盾构施工全过程，分析盾构掘进对铁路箱涵结构变形及地表沉降的影响规律。研究结果表明:盾构施工导致既有箱涵结构产生以沉降为主的附加变形，沉降最大值出现在结构底板处；盾构掘进过程中，地表变形呈先隆起后沉降的规律，盾构开挖面到达分析断面前后各1倍洞径距离范围内地表变形波动较大；箱涵变形值随隧道埋深的增大呈减小趋势，当埋深增加到一定程度后，轨面沉降仍大于限制值，需采取合理的地层加固措施，以减小施工对既有结构的影响。     

不同基坑开挖顺序下地铁变形特性数值分析

为了研究深大基坑开挖对临近地铁变形的影响，以天津某基坑为研究对象，运用PLAXIS3D数值分析软件，模拟分析了三种开挖工况下地铁变形特性。结果表明:深大基坑开挖导致的地铁车站及隧道水平位移大于竖向位移，但竖向位移的不均匀变化是导致车站及隧道开裂的主要原因；不同的卸载路径会导致不同的地铁变形特性，按照由远及近的开挖原则，选择合理的基坑开挖顺序，可以有效地减少地铁变形。     

交通枢纽换乘站深基坑开挖对近邻高架桥安全敏感度分析

以洛阳龙门—换乘站基坑工程为依托，运用Midas-GTS/NX有限元软件建立地层—高架桥三维实体模型，提出桥桩变形理论计算公式，对近邻桥桩和支护桩水平位移及基坑自身位移变形特性进行分析。结果表明：理论计算预测开挖前桥桩最大变形为5.47 mm,与模拟值5.86 mm相比，较为相近；在桥桩约为8 m处，变形达到最大，其值为5.86 mm,小于控制标准值(10 mm);在基坑施工时两侧支护桩向基坑内侧弯曲，位移峰值逐渐下移，开挖结束后位移变形达到8.41 mm和8.5 mm;基坑变形以竖向隆起变形为主，开挖结束后隆起量达到67.92 mm,是最大水平位移变形的5.96倍；结合数值模拟与现场实测对比，验证了“钻土灌注桩+内支撑”支护方案在交通枢纽换乘站基坑施工的适用性。     

软土地层中盾构施工引起地表沉降的数值分析

以杭州地铁1号线某区间地铁隧道开挖为例,利用三维非线性有限元软件对地铁盾构隧道施工开挖过程进行数值模拟与分析,得到开挖引起隧道周围土体移动和地表沉降曲线,分析了隧道地表沉降沿横向、纵向及不同深度处地层的分布随盾构推进的变化规律,通过预测的结果,提出了控制地层变形的措施。