超浅埋下穿高速公路暗挖隧道变形控制施工技术研究

深圳求水山隧道下穿机荷高速公路收费站,地面车流量大,隧道超浅埋并穿越回填土富水地层,结构松软,施工沉降难以控制,施工不当会引起隧道变形坍塌和路面沉陷,危及地面行车安全。为找出控制沉降的关键步序,运用FLAC3D软件对施工过程进行沉降分析,先确定超浅埋隧道在下穿富水软土地层条件下产生变形的原因,再对隧道施工各工序的时间和步距数据进行调研与分析。提出优化后隧道施工工法(双侧壁导坑微台阶工法)及拱脚加固、掌子面封闭、地下水处治、开挖及支护工序卡控、监控量测等控制变形技术措施,成功解决变形沉降难题,将拱顶下沉控制在45.6 mm左右,地面沉降控制在184 mm左右,化解了工程安全风险,确保了隧道施工和地面行车安全。     

盾构隧道下穿既有铁路路基及框架箱涵地表沉降分析

为研究盾构隧道下穿施工对地表沉降影响，依托武汉地铁3号线区间盾构隧道工程，运用ANSYS有限元软件对盾构隧道在不同埋深条件下下穿路基和箱涵进行模拟，得到了不同埋深盾构隧道下穿施工对既有的路基和箱涵及对应地表沉降扰动规律，将对应的地表沉降与Peck公式预测的地表沉降进行对比分析，总结了盾构下穿施工与Peck公式预测的地表沉降之间异同。结果表明:①随着埋深的增加，盾构隧道下穿施工导致地表沉降减小，沉降槽宽度逐渐增加；②先行线对地表沉降的影响较后行线大；③盾构隧道下穿箱涵施工的地表最大沉降与Peck公式预测值十分接近，而隧道下穿路基的地表最大沉降比Peck公式预测值偏小。     

某公路隧道浅埋大跨段施工工序优化分析

随着浅埋暗挖施工技术的日趋成熟及城市交通的愈发拥堵,连接各城区之间新建公路隧道工程多采用大跨暗挖方案,因此隧道浅埋段施工对围岩扰动控制影响分析至关重要。本文结合烟台五卒山隧道,采用FLAC3D选取两种适用的施工方法对该隧道浅埋段开展施工工序优化分析,分析不同施工方法对隧道围岩的扰动影响。分析表明双侧壁导坑法引起隧道的最大沉降位移比CRD工法增大约13.7%;双侧壁导坑法的最大水平收敛约为CRD工法的3.08倍;底部隆起值CRD工法略小;说明采用CRD工法对工程围岩扰动影响较小。研究结果可为相似地层条件下的类似隧道工程施工提供一定的指导。     

盾构施工影响下砂土地层变形规律模型试验研究

为了研究盾构施工影响下隧道埋深、地层损失率、颗粒级配对砂土地层变形规律的影响,设计由试验模型箱、隧道开挖模拟装置以及非接触试验监测系统组成的模型试验系统,利用该试验系统对10种试验工况进行研究。试验模型箱是由钢化玻璃板、底部钢板以及刚框架组合而成的开口箱体,砂性地层采用完全烘干的砂土来制作,盾构开挖过程通过一种能够精确控制地层损失率大小的小型圆筒状传动装置来模拟,试验过程中的地层变化利用视频测量系统进行监测。研究结果表明：随着隧道埋深增加,土体扰动范围逐渐向两侧扩展,地表最大沉降值逐渐减小;当隧道埋深临近土拱形成深度时,沉降槽宽度显著增加,隧道上方核心沉降区逐渐减小。地层损失率与沉降槽宽度之间存在明显的线性关系。砂土粒径越大,地表最大沉降值越小,沉降槽宽度越大;当最大粒径与最小粒径比一定时,地层沉降范围内的最大沉降量随着砂土粒径的增大而减小;当最大粒径一定时,地层沉降范围内的最大沉降量随着粒径范围的增大而增大。不同隧道埋深、地层损失率和砂土颗粒级配下的地表沉降曲线均具有类似高斯分布函数的形态特征,向隧道中线处急剧下降,向远处逐渐变缓,与地层变形规律相似。     

基于地表沉降控制标准的隧道施工安全评估

为评价浏阳河隧道施工下地表沉降的安全性,从围岩稳定、经验公式和相关规范角度探讨地表变形控制标准.进而建立三台阶工法和双侧壁导坑工法下的三维仿真模型,并同现场监测作对比分析.结果表明:浅埋隧道要比深埋隧道的地表沉降控制标准更严格;围岩越坚硬、跨度越小、边墙高度越小,则允许的地表沉降越小,反之则越大;允许的沉降控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度;三台阶法和双侧导坑均能满足地表沉降安全性,考虑到工期的要求采用了三台阶法施工;现场监测结果比数值模拟的要小,并分析了存在差异的原因.     

区间隧道暗挖施工引起地表沉降数值分析

以某地铁暗挖区间隧道施工为工程背景,运用MIDAS-GTS数值模拟,探讨了隧道埋深、地层条件、支护条件等因素对地铁区间隧道暗挖施工引起地表沉降的影响。研究结果表明:随着隧道埋深和土体弹性模量、黏聚力及内摩擦角的增大,均使开挖过程中的土体扰动效应减小。而支护强度对最大地表沉降量Smax、地层损失率Vl及沉降槽宽度系数i的影响不明显。     

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。     

盾构隧道施工地表沉降数值分析研究

隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制，是隧道工程领域重要的研究课题之一。以盾构隧道开挖引起地表沉降变形为研究对象，采用有限元数值分析软件模拟盾构隧道施工过程，分析盾构隧道引起的土体应力场、位移场变化，对比分析不同的地层损失、不同的土体本构模型、土体排水和不排水条件下隧道施工引起的地袁沉降变形规律，并进行了不同影响因素的敏感性分析。结果表明，地表沉降槽近似正态分布曲线，地表沉降的主要影响因素依次为隧道埋深、内摩擦角、压缩模量、粘聚力和泊松比；提出了盾构隧道施工引起的地表沉降计算模型，并采取有针对性的措施来减少地表沉降，减小对周围环境的不良影响。     

忻州隧道下穿大运高速公路技术方案研究

为解决大西客运专线忻州隧道下穿大运高速公路时可能引发的路面沉降及结构安全问题,对黄土浅埋隧道采用新意法+新奥法相结合的方式下穿高速公路进行了三维数值模拟,研究工法中不同设计参数及施工方案下的可行性及施工对地面沉降的影响等,结合现场实际发现忻州隧道下穿段采用新意法+新奥法相结合的设计参数(双侧壁导坑法开挖、循环进尺8 m、搭接段长度4 m的上半掌子面加固、120 m通长管棚超前加固、短进尺、早封闭)进行施工是可行的。     

施工工法对浅埋软岩小净距隧道地表沉降和围岩稳定的影响研究

为了研究施工工法对浅埋软岩小净距隧道变形的影响,通过工程现场实测和MIDAS GTS数值分析研究了小净距隧道地表沉降,拱顶沉降,水平收敛和仰拱隆起的变化规律,研究结果表明:双侧壁导坑法对于软岩小净距隧道的地表沉降控制显著;对于水平收敛量,双侧壁导坑法变化量最小,且先行隧道和后行隧道水平收敛的结果基本相同;其他2种工法下的仰拱隆起量是双侧壁导坑法隆起量的5倍以上,并且这2种方法的仰拱隆起规律基本相同;模拟结果与现场实测数据较吻合,且都满足工程监测要求,可以为类似的工程提供借鉴。     

圆形隧道施工对不同深度地层沉降影响的模型试验研究

为了预测圆形隧道施工引起地表以下不同埋深地层沉降特征,首先,通过理论推导不同地层最大沉降位移与沉降槽宽度系数的函数关系;然后,建立包括试验台架、地层模型、圆形隧道开挖模型以及测量地层变形装置的平面应变模型试验系统。通过理论解析和模型试验可知:1)地表以下地层的最大沉降位移与沉降槽宽度系数成反比;2)不同深度地层的沉降位移随着地层埋深的增加而增大,且地表以下地层沉降槽曲线仍然符合正态分布;3)通过对模型试验数据进行回归分析,得到黏土地表以下不同深度地层沉降槽宽度系数的计算公式,从而为预测圆形隧道施工地表以下不同深度地层竖向位移提供了一种可靠的计算方法。     

盾构隧道埋深对临近铁路桥梁的影响分析

为研究盾构隧道下穿临近铁路桥梁过程中隧道埋深对既有桥梁沉降变形及水平位移变化的影响,以武汉地铁3号线区间盾构穿越铁路桥梁工程为依托,利用有限元软件ANSYS对不同隧道埋深（2D、2.5D、3D（D为隧道直径））下桥梁的梁体结构、轨道线路及桩基位移等进行对比分析,并结合现场数据进行验证。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大会引起桩基、梁体及钢轨等结构竖向位移的增大,当隧道埋深为18 m时,墩台最大沉降超过了限制值; 2）隧道埋深分别为12、15、18 m时,桥梁墩台及梁体结构均表现出以沉降为主的变形,而水平位移变化幅度较小; 3）在满足地表沉降限值的条件下可适当减少隧道埋深,以控制隧道开挖引起的上部桥梁、钢轨等结构物变形。     

深圳地铁某区间隧道地层异常变位原因分析与对策

介绍了深圳地铁某区间隧道施工引起的地表沉降过大的情况,从地层特性、地下水的影响、施工工艺等方面对其产生过大沉降变形的原因进行了分析。针对工程实践提出了在富水软土地层中采用浅埋暗挖法进行隧道施工,采取控制适度排水、增加台阶长度、减小开挖进尺、及时施做二衬的控制地层过大沉降的施工措施。     

拱北隧道超大管幕顶进横向地面沉降及管间作用分析

为研究小间距圆周群管顶进时的地面沉降规律及顶管间的相互作用,结合港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕工程,对群管顶进引起的地面沉降进行分析,确定小间距圆周群管顶进时地层损失率的取值,提出沉降槽宽度系数的经验公式,并通过数值模拟分析先顶管群对后顶管引起地层损失及最大沉降的影响。研究结果表明： 拱北隧道管幕工程群管顶进引起的地表沉降满足控制标准要求。随着顶管埋深的增加,单根顶管引起的沉降槽宽度系数随之增大,地表最大沉降量随之减小,顶管顶进时的初始地层损失率为1.5%。由于顶管顶进技术熟练程度的提高以及先顶管群对土体的加固作用,地表沉降得到有效控制,管幕所有37根顶管顶进结束后的平均地层损失率减小至0.8%。     

深圳地铁5号线下穿梅龙立交桥施工技术

浅埋暗挖地铁隧道穿越既有桥梁施工时,不可避免对邻近桥梁产生不利影响,过大的沉降变形或沉降差将对既有桥梁产生较大的安全使用风险。深圳地铁5号线深民区间隧道下穿梅龙立交桥,区间右线从桥台外下穿梅龙路,左线从桥台和平南铁路之间穿过,地质条件复杂,施工难度大。结合工程实际,给出隧道施工穿越既有桥梁的变形控制方案,介绍了富水软弱地层隧道开挖支护技术以及对桥台的加固措施,总结了控制地表变形和桥台沉降的主要对策,保证了隧道施工过程中桥梁安全和梅龙路正常通车运营。     

盾构隧道下穿机场的结构设计与施工沉降控制研究

随着机场为核心的城市综合交通枢纽、机场捷运系统的发展,地下结构下穿机场的工程逐渐增多。现以某机场捷运工程盾构下穿运营飞机滑行道为背景,对盾构隧道下穿机场的重点问题进行研究。通过对飞机荷载的合理等效计算,确定盾构埋深与飞机荷载取值的关系。结合工程实例,对下穿滑行道盾构管片进行受力分析并提出构造措施。研究盾构埋深及地层损失率对机场道面沉降的影响,总结控制盾构沉降的相关措施。     

地铁区间暗挖法施工技术比选

为解决合理选择地铁区间隧道施工方法以有效控制开挖过程中发生地表沉降、建筑物倾斜及地下水位下降的难题,通过调研国内地铁区间隧道常用的暗挖施工技术及日本结合新奥法原理与挤压混凝土施工技术（ECL工法）提出的盾构隧道现浇混凝土衬砌系统（SENS工法）,对矿山法施工技术、盾构法施工技术和SENS工法在适应地层、场地占用、所需埋深、衬砌质量、地表沉降、交通影响、地下管线影响、施工噪声、施工风险、施工进度、施工成本等方面进行比选,得出SENS工法在富水砂层施工的施工进度、施工成本、衬砌质量、地表沉降控制等方面的综合优势明显,值得在国内研究并推广应用。     

隧道下穿松散高填土路堤的沉降规律及其影响范围研究

为解决下穿隧道施工对既有高填土路堤的影响问题，依托成贵铁路大方隧道下穿杭瑞高速工程建立三维有限元模型，研究隧道施工对上覆地层位移影响、地表纵向变形特征以及下穿施工对地表各特征位置的主要影响范围。研究结果表明： 1）隧道下穿施工造成高填土路堤层发生显著沉降变形，上覆地层向隧道正中方向产生明显横向位移； 2）大方隧道下穿施工产生的地表纵向变形可划分为微变形区（洞口浅埋沉降区）、强变形区（高填土路堤沉降区）和弱变形区（地表沉降区）3个区域； 3）大方隧道施工分别开挖至洞口、挡墙和公路路面等特征位置时的地表纵向影响范围分别为开挖前方的75、52、65 m，在此影响范围内地层位移变化强烈； 4）拱顶动态沉降曲线均呈反“S”形特征。结合现场监测数据进行对比分析，得出模拟计算值与监测值变化趋势基本吻合，并最后给出相关施工建议措施。     

水下盾构隧道的合理覆土厚度数值模拟分析

针对水下隧道长期赋存于富水环境中,围岩的力学性质较差,地层的成拱能力降低的特点,研究水下盾构隧道的合理覆土厚度,为设计与施工提供参考。在国内外学者研究成果的基础上,依托具体的工程实例,鉴于实际施工中盾尾管片壁后注浆对盾构隧道的动态上浮作用和对地层沉降的影响,进而确定对盾构隧道最小覆土厚度的影响,同时基于水下隧道突水风险研究,综合考虑水、土、注浆浆液的动态影响,通过对颗粒流数值模拟结果进行分析,给出水下盾构隧道合理覆土厚度和最小覆土厚度临界值的判定依据和条件,采取必要的信息化施工和响应联动措施,控制水下盾构隧道浅覆土穿越水体地层变位,保证工程和环境的安全。研究结果表明:双洞隧道的地表沉降曲线基本符合Peck沉降槽理论,随着埋深的增加,地表沉降将由2个独立的沉降槽逐渐发展叠加为1个新的沉降槽;对于依托工程而言,隧道覆土厚度的临界值为1.3D;围岩的竖向位移随距隧道中心线距离的增大而减小,当距离增大到0.5D后位移变化不再显著;隧道开挖后,由于隧道顶部土体拱效应的发挥,不同埋深情况下作用在管片上的土压力将明显小于初始土压力,且压力值与埋深成正比。     

综合管廊地基加固与远期盾构隧道修建的相互影响分析

随着地铁盾构隧道、城市隧道、城市地下综合管廊等的大量修建,新建隧道下穿/上跨既有隧道及其相互影响已成为隧道工程重点研究的内容之一。对于既有隧道,以往的研究主要集中在城市隧道或盾构隧道。城市地下综合管廊具有埋深浅、宽度小、壁厚薄的特点。因此,当其被双线盾构隧道下穿时,既有隧道结构的内力、地表沉降等也必然不同。基于汾湖站（苏州南站）综合管廊工程,采用MIDAS GTS NX软件建立了三维有限元模型,分析了管廊地基加固对远期地铁盾构隧道修建的影响及其相互作用,以地基加固长度和上下隧道净距作为变量,考虑了盾构机的掘进压、千斤顶推力和管片间的界面。研究结果表明：对于该工程项目,若远期盾构隧道下穿综合管廊,管廊地基加固对管片的内力无明显影响;当双线盾构隧道下穿后,较短长度的地基加固会增大既有管廊的轴力（拉力）;对于初始阶段地表沉降,地基加固均增大了X向（垂直管廊方向）、Y向（平行管廊方向）的沉降值,但显著减小了盾构隧道下穿后地表的隆起值。