地铁盾构隧道近接桩基的施工力学行为研究

针对城市地铁新建隧道近接既有民房桩基的工程情况,进行了三维有限元数值模拟的施工力学行为研究。研究结果表明,近接桩基施工将引起新建隧道自身结构特别是与既有桩基近接一侧边墙,有不利的受力状况和变形特征。因此,需要采取加固措施,以确保隧道自身结构以及近接建筑物的安全。本文研究对城市地铁隧道的近接施工,有一定参考价值。     

既有隧道两侧新建明、暗洞结构开挖力学行为对比及开挖顺序研究

隧道近接问题一直以来都是隧道工程界研究的热门话题,合理确定近接问题研究流程,准确分析近接施工力学行为及施工顺序,对近接施工实际问题的解决有重要意义。为研究近接施工问题,以浦梅铁路既有隧道两侧新建近接隧道工程为依托,建立两种计算模型,对比分析不同结构物近接形式下围岩应力以及既有结构位移的变化情况。计算结果表明:明洞结构物开挖带来的影响大于暗洞结构物开挖带来的影响,浅埋侧土体围岩应力敏感性远大于深埋侧土体围岩应力敏感性。对于浅埋偏压隧道两侧新建隧道,开挖会使既有结构产生向开挖侧位移变形,但最终既有结构会产生向浅埋侧位移;浅埋偏压-两侧暗洞结构形式采用先开挖深埋侧隧道再开挖浅埋侧隧道,浅埋偏压-明暗结合结构形式采用先开挖浅埋侧明洞再开挖深埋侧隧道。     

新建隧道双侧近接既有隧道施工风险评价研究

研究目的:浦梅铁路新建隧道双侧近接既有浅埋偏压隧道工程的不良地质问题突出,近接形式独特,施工风险影响因素复杂多样。为合理评价近接既有隧道工程的施工风险,本文对经典可拓法进行改进,提出专门针对新建隧道双侧近接既有隧道工程的施工风险评价模型,并以浦梅铁路双侧近接段作为算例进行验证。研究结论:(1)在经典可拓法的基础上引入层次分析法进行权重计算,并通过距离函数确定评价指标的综合权重,可提高评估结果的合理性;(2)建立了完整的新建隧道双侧近接既有隧道施工风险评价模型,构建了对应的风险评价指标体系,通过关联函数和综合权重实现施工风险等级评定;(3)利用建立的评价模型对浦梅铁路双侧近接工程实例进行风险评价,得出其施工风险等级为3. 4级,属于"高度风险"偏向"极高风险";(4)本研究结果可为新建隧道双侧近接既有隧道风险评价提供借鉴。     

新建铁路隧道下穿既有运营隧道的设计与施工

新建隧道小净距、大角度下穿既有运营隧道一直是隧道设计和施工的难题之一,此类施工既要保证新建隧道施工安全,又要确保既有线安全正常运营。针对山岭隧道下穿既有铁路隧道工程实例,计算新建隧道与既有隧道的最小理论净距,在分析新建隧道与既有隧道的立交关系、所处地层条件、既有隧道现状的基础上,对立交影响段附近新建隧道的施工方案及既有铁路隧道的加固方案进行研究。严格控制爆破振动对既有隧道结构和线路的影响,对既有隧道及新建隧道的监控量测进行信息反馈及预测预报,指导现场施工,确保下穿施工时既有线行车及新建隧道施工的安全。     

新建隧道施工对邻近既有隧道安全性影响数值分析

新建隧道与既有隧道间距较近时,新建隧道的施工可能导致既有隧道结构的破坏,对此进行了计算分析,分析结果表明新建隧道开挖将引起围岩应力重分布,使既有隧道衬砌结构的安全性降低,其降低程度与两隧道间距有关.当两隧道间距一定时,开挖对既有隧道靠近开挖一侧的衬砌结构影响最大.     

近接浅埋偏压黄土隧道支护结构的力学特性分析研究

研究目的:解决新建复线隧道与既有隧道平行近距离修建时,既保证新建隧道安全施工,同时确保既有线隧道的安全运营的问题。研究结论:(1)在浅埋偏压条件下,新建黄土隧道拱部下沉量和净空收敛量均较大;(2)围岩压力分布呈不对称猫耳状;(3)钢拱架远离侧应力大于临近侧应力,在支护体系中作用较大;(4)拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;(5)拱部系统锚杆受力较小,对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;(6)既有隧道受新建隧道开挖影响比较明显,新建隧道开挖对既有隧道产生了偏压和拉伸两种效应;(7)两近接隧道之间的间距对既有衬砌的影响较大,当间距一定时,临近侧所受影响大于远离侧所受影响。     

上下交叠隧道近接施工力学特性的监控量测与数值模拟分析

以厦门北动车运用所新建刘塘隧道上跨穿越既有铁路隧道的近接施工为依托,通过数值模拟和现场监控量测等手段,分析了上跨隧道开挖对下伏既有隧道的力学影响规律。数值模拟与现场监测结果表明,上方卸载使得既有隧道衬砌结构发生轻微水平向收敛和竖直向隆起(约2 mm左右)。另一方面,上方卸载使得既有隧道衬砌左拱肩处(迎挖侧)的轴力显著降低(降幅约为16%),拱顶处的弯矩显著降低(降幅约为31%),而衬砌其他位置处的内力变化幅值不大。从量值上看,若不考虑爆破振动效应,上跨隧道开挖对下伏既有隧道的力学影响有限。上述成果为新建刘塘隧道的安全施工提供技术支持,也为其他类似近接穿越工程提供参考。     

新建隧道施工对临近既有隧道结构安全性影响分析

新建隧道与既有隧道间距较近时,新建隧道的开挖导致围岩应力发生重分布,对既有隧道的结构产生影响,为此针对包西铁路通道新宝塔山隧道出口端,用有限元方法进行了数值模拟分析,并进行施工监控量测,对计算结果和监控量测结果进行分析,结果表明:新建隧道开挖将引起围岩应力重分布,使既有隧道衬砌结构的安全系数有所降低,其降低程度与两隧道间距有关,间距越小其影响程度越大。新建隧道的开挖对既有隧道临近开挖一侧的衬砌结构影响最大。     

下穿既有隧道爆破震动监测技术

新建隧道与既有隧道小间距平行、交叉时,必须考虑新建隧道对既有隧道的影响,监控量测和信息化施工是保证既有隧道结构安全的重要方法,结合南山下隧洞下穿温福客运专线钱仓山隧道工程,论述了采用爆破震动监测,指导南山下隧洞施工组织设计,控制其对钱仓山隧道的影响。     

黄土地区基坑近接施工变形控制标准数值模拟研究

为得到湿陷性黄土地区基坑近接既有地铁结构的位移规律和控制标准,基于西安地铁5号线车站基坑临近区间隧道和车站施工,采用数值模拟手段,分析不同净距状态下新建基坑开挖引起的地表位移、新建基坑结构位移及既有结构位移,研究新建基坑开挖对既有车站、既有隧道的影响。结果表明:地表沉降值仅在新建基坑与既有结构之间的范围受水平净距影响较大,新建基坑围护结构位移仅在与既有结构邻近的一端受净距影响较大;既有结构向着新建基坑方向发生整体水平移动,且随着净距减小,水平位移增加;应尽量避免净距小于12 m的情况,当净距为18 m时,应控制新建基坑与既有结构邻近侧围护结构的水平位移最大值在15 mm以内。     

新建高速公路上跨既有隧道方案设计安全性评价

以某新建高速公路上跨既有隧道工程为研究对象,提出了以路基方式通过的设计方案,建立了隧道结构有限元计算模型,模拟了高速公路未建前、施工中和建成后3种计算工况,计算了各工况下隧道结构所受内力值和位移值,分析了高速公路施工中及建成后对既有隧道结构的安全影响,指出了高速公路施工时的注意事项和运营后须采取的必要防护措施。计算结果表明:高速公路施工及运营不会影响既有隧道结构安全。     

新建隧道平行既有隧道施工及爆破影响研究

在隧道工程领域中,平行近接是当下存在且亟待解决的一类问题。以既有分离式隧道中间新建隧道为研究对象,基于FLAC3d有限差分软件,采用全过程施工模拟的方式在静力和动力两方面对既有隧道受到的影响进行研究,结果表明:静力开挖造成地层应力的改变对既有隧道影响很小,位移和主应力增量曲线具有显著的规律性,表现为"S"型曲线,可划分为3个阶段;动力分析中,各监控点的振动速度均较小,采用爆破施工对既有隧道结构几乎无影响,同时,说明新建隧道施工中应主要控制迎爆侧既有结构的振动速度。该成果可为类似工程提供借鉴和指导。     

新建双洞TBM隧道与既有钻爆法隧道近接分区研究

依托重庆轨道交通5号线歇台子—石桥铺区间双洞TBM隧道,采用FLAC 3D软件模拟TBM隧道施工,运用摩尔-库伦准则,综合考虑围岩塑性区分布、隧道间夹土层应力变化,分析了双洞TBM隧道与既有钻爆法隧道的近接分区。结果表明:TBM隧道先行洞对钻爆法隧道的影响范围约为钻爆法隧道等效直径的1.5倍;TBM隧道后行洞对钻爆法隧道的影响范围约为钻爆法隧道等效直径的1.0倍。据此,对新建隧道近接影响区域设计与施工时可采取增强配筋20%、回填灌浆、超前注浆等措施来保证施工安全。     

地下街上穿施工对既有地铁隧道影响的数值模拟分析

以哈尔滨市某地下商业街上穿已有二次衬砌地铁隧道为依托工程,采用数值模拟的方法,对新建商业街柱网与地铁隧道不同位置关系条件下,近接施工引起的既有隧道变形和受力的变化进行对比分析。主要设计了两种地下街柱网布置方案,方案一为地下街的两排柱子正压在隧道拱顶,方案二为地下街柱网不落在隧道正上方,而是跨在隧道左右两侧拱腰旁边。结果表明,方案一条件下,近接施工引起的既有隧道位移明显小于方案二引起的位移,两种方案均引起隧道结构受力减小。     

新建隧道施工对邻近既有隧道的影响及对策

由于受地形地质条件等因素的限制,相当一部分新建隧道与既有隧道之间设计距离较近,新隧道施工会对既有隧道造成不利影响,同时也妨碍了新建隧道的顺利施工.实践证明,充分考虑新旧隧道的相互影响,并采取有效措施,能够确保既有隧道结构的安全和新建隧道的质量.     

盾构隧道正交下穿施工对既有隧道影响的模型试验与数值模拟

在城市地铁工程中,经常出现新建隧道施工近接既有隧道的情况,包括隧道水平、竖直和倾斜平行以及上下正交和斜交等,新隧道的掘进不可避免地对既有隧道产生影响。本文针对盾构法新建正交下穿隧道,以广州地铁3号线大塘-沥滘区间盾构隧道为背景,采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的手段,引入横向和纵向等效刚度折减系数,对盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,得到围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道的变形和附加内力分布变化规律。     

新建电力隧道对既有地铁车站结构的沉降影响分析

某拟建电力隧道需穿越北京地铁5号线崇文门车站。为了研究隧道施工对既有崇文门车站结构所产生的影响,基于ANSYS软件建立近接隧道施工的三维数值计算模型,分析电力隧道开挖过程中地表及地铁车站结构沉降的变化情况,得到近接电力隧道施工引起的地表沉降最大值及既有地铁车站结构的最大沉降值,并确定了其最大沉降差与水平位移。研究表明:地表最大沉降满足地表沉降控制标准;电力隧道开挖时地铁结构横向及纵向沉降均在预测的沉降范围内。     

深圳地铁11号线土压平衡盾构近距离上跨既有1号线影响分析

如何预估新建隧道施工对既有线的影响并采取有效措施保障既有线的结构安全及正常运营是处理近接施工面临的关键问题。结合深圳地铁11号线车红区间盾构施工近距离上跨既有1号线工程,通过施工前数值模拟分析确定盾构施工对既有线的影响范围和影响度,在盾构到达前对地层进行预加固处理,并在整个施工过程中对既有隧道实时监测,盾构施工过程中严格控制掘进参数,有效确保了既有线的安全,为类似工程提供参考和借鉴。     

新建上跨隧道爆破施工对既有隧道影响的数值模拟及工程对策

根据动力时程分析理论,采用岩土隧道结构专用有限元分析软件GTS,对新建上跨隧道爆破施工工程进行三维有限元数值模拟,研究新建上跨隧道爆破施工对既有隧道的影响.结果表明:既有隧道与新建上跨隧道交叉处的断面受到垂直方向振动的影响最大,随着离爆破点水平距离的增加,垂直方向的振速逐渐减小,水平方向的振速先增大后减小;爆破施工对位于交叉点水平距离25 m之内的既有隧道影响较大,对45 m以外则影响很小;爆破进尺需控制在1.5 m以内,并辅之以相应的工程措施,以保证既有隧道安全;新建隧道爆破施工过程中,需对既有隧道K201+065-K201+165段拱顶垂直振速进行监控量测.     

广深港高铁深港隧道下穿地铁1号线PBCRD工法数值计算研究

依据某大断面隧道工程在富水软弱地层中下穿地铁及地下商业街,通过Midas-GTS数值模拟,研究分析先墙后拱交叉中隔壁法(即PBCRD工法)进行近接工程施工的安全性。研究结果表明:该工法能够有效控制位移,保证运营地铁及地下商业街安全,且大断面隧道初期支护、临时支撑与二次衬砌内力在安全范围内。根据分析结果提出施工对策:应采用高压水平旋喷桩改良地层;及时封闭掌子面,并及时施作初期支护;针对桩基侵入新建隧道的情况制定详细的处理方案。采用PBCRD法施工的结构整体性较强,受力转换过程较少,施工空间较大,导洞空间大,二次衬砌工序减少。同时在保证隧道施工安全快速的前提下,也能够保证近接建筑物的安全。