上海市道路隧道结构设计标准综述

通过调研和总结上海已建15座盾构隧道的设计资料,对现有隧道存在的病害进行了归类分析,提出了隧道病害的预防与治理措施;对明挖段的围护设计选型、结构工程规模和盾构隧道几何设计参数进行了统计分析,提出了明挖接线段围护结构选型及插入比的建议,明确了明挖结构的计算模型和计算参数;对已建盾构隧道的埋深、最小曲线半径、最小线间距、最大坡度等几何参数进行了详细分析,总结出了工作井平面尺寸的确定方法和盾构进出洞的关键技术。     

杭州地铁盾构隧道掘进对建筑物影响的实测分析

文章基于杭州地铁1号线某区间盾构隧道下穿建筑物工程实例,对双线盾构隧道施工过程中引起的建筑物和地表沉降进行了现场监测,并结合盾构掘进系统的数据,对建筑物和地表的实测沉降数据进行了分析,研究了双线盾构隧道掘进施工引起不同位置、不同结构建筑物的沉降规律。结果表明:盾构施工过程中通过控制注浆量和排土量,能有效地控制建筑物的沉降;建筑物基础底面积越大,监测点的沉降曲线越复杂,越需要严格控制施工进程;建筑物离隧道轴线的水平距离越近,监测点的沉降规律和轴线上方地表的沉降规律也越接近。     

软土盾构隧道掘进对邻近浅基础建筑物影响研究

软土地区盾构隧道施工会对邻近建筑物的变形、内力产生一定程度的影响,造成该影响的因素包括盾构施工工艺、地基特性及建筑物自身特点等。文章以盾构施工轴线上方的浅基础建筑物为研究对象,基于土体损失计算理论,建立了建筑物与基础、地基协同作用的力学模型。结合实际工程,采用1stopt软件求解弹性地基上建筑物弯曲的微分方程,分析了隧道轴线上方建筑物沉降、倾斜以及内力随盾构开挖面位置变化而变化的分布规律。选取建筑物内出现最大正弯矩和最大剪力时的开挖工况,研究土体损失率、建筑物刚度、地基基床系数等引起建筑物内力变化的关键因素及影响规律。研究成果可为今后盾构掘进区建筑物的保护、设计和施工提供理论计算基础。     

浅覆土盾构最小埋深的正交试验分析

盾构隧道上覆土层过薄,将可能出现正面塌方或涌水等严重事故。文章针对目前水下盾构隧道最小埋深计算理论存在的问题进行了分析,给出了考虑抗浮安全系数、土层抗剪强度及管片壁后注浆压力的浅覆土盾构最小埋深的计算公式;同时,采用无空列正交试验分析的方法,对影响盾构上覆土厚度的隧道半径、管片壁厚、注浆压力、上覆土有效重度及有效内摩擦角、土的粘度等因素进行了极差和方差分析,得出了最小埋深的显著性影响因子及其随各因素的变化趋势。研究表明:管片厚度及有效内摩擦角对埋深变化影响不大,注浆压力影响非常显著,对推荐公式的主要影响因素为注浆压力、土的粘度、土的有效重度、隧道半径、土的有效内摩擦角、管片厚度。     

采用压密注浆定量纠偏运营地铁盾构隧道技术研究

为解决运营地铁盾构隧道受周边建设项目施工影响发生偏移的问题，提出一种可量化回调量的注浆纠偏方法。通过对压密注浆过程的理论研究和有限元分析，重点研究压密注浆对盾构隧道的纠偏机理，提炼出关键参数，建立注浆作用下盾构隧道竖向位移和水平位移的理论模型和计算公式。分析结果表明，地层压密注浆可有效回调运营地铁盾构隧道发生的位移和变形，可采用体积应变法进行压密注浆模拟，隧道位移可通过分层总和法进行计算，纠偏效果主要控制因素为注浆距离、注浆压力和注浆范围。通过对比现场试验及计算公式结果，验证了该理论模型的合理性和结论的可信性。     

超大直径越江盾构隧道管片错台及渗漏影响研究

文章依托某越江盾构隧道工程实例,针对盾构在穿越防汛墙、江底和地下管线等阶段发生的管片错台、接缝、渗漏水等现象进行了实测实量,并结合隧道轴线偏移量和管片椭圆度分析了各因素之间的关系。结果表明,外部环境的变化是隧道内部渗漏的主控因素,建议根据外部环境因素分段进行盾构隧道防水设计;盾构姿态、管片环椭圆度的变化与隧道错台、接缝及渗漏呈正相关性;渗漏水的外在表现形式主要为环缝渗漏,封顶块较其他管片渗漏明显,且集中在管片角部。文章对此提出相应对策及建议,可为类似工程减小错台及控制渗漏水现象提供依据。     

盾构隧道管片排版分析方法研究

盾构隧道曲线段管片排版直接关系到盾构隧道的施工质量,合理的管片排版方案有利于盾构机姿态控制,可减小盾构隧道与盾尾刷之间的间隙偏差。文章提出了盾构隧道平面曲线段管片排版分析计算方法及相关计算公式,并总结了平面曲线段管片排版原则。结果表明,在圆曲线段,管片排版时遵循组合的循环组平均管片环偏角与管片幅宽对应长度的弧长偏角接近原则;在缓和曲线段,管片排版时缓和曲线段累积偏角达到一个纠偏组合时则插入一个纠偏组合管片组。     

盾构竖向姿态预测模型参数的全局敏感性分析

盾构姿态偏离设计轴线是施工中常见的问题,因此确定影响盾构姿态的敏感性因素对于盾构姿态控制具有重要意义.为定量分析影响盾构竖向姿态的敏感性因素,以成都卵石下伏膨胀泥岩地层盾构施工为工程背景,将主要掘进参数、地质参数和几何参数作为输入变量,盾构竖向趋向作为输出变量,采用支持向量回归(SVR)算法建立盾构竖向姿态预测模型;在...     

泥水盾构下穿已有隧道施工过程数值模拟研究

针对2010年上海世博会重大配套工程——打浦路隧道复线工程,进行了数值模拟研究。根据工程实际,土体采用Drucker-Prager弹塑性本构关系,建立了沿弯曲路径下穿几何特性复杂的已有隧道的三维非线性数值模型,通过施加开挖面泥水压力模拟了泥水盾构施工过程,采用Newton-Raphson方法进行非线性求解。比较了轴线地表沉降数值模拟计算结果与工程实测数据,表明模拟模型可靠、可信;分析了泥水盾构施工对周围土体及已有隧道的影响,得到了已有隧道的位移和应力的变化规律,可为实际工程提供参考。     

盾构掘进过程中隧道管片上浮原因分析及控制

管片位移控制是确保隧道线型符合设计要求和确保隧道建筑限时稳定的关键工序.文章从地质条件、衬背注浆、盾构姿态入手,对盾构掘进过程中管片上浮的原因进行了分析研究,并提出了控制措施.     

施工阶段盾构隧道漂移控制的研究

盾构隧道位移控制是满足建筑限界的关键.文章从盾构工法特性、地质条件、盾构姿态、衬背注浆和设计五个方面进行研究,对施工阶段的盾构隧道漂移控制提出了建议.     

泥质粉砂岩地层中后行盾构隧道近接施工对大断面矿山法隧道的影响研究

两条以上隧道近距离施工时,将导致既有隧道与新建隧道结构的受力变化,带来工法、工序与施工对策优化等问题。文章以长沙轨道交通3号线盾构隧道近接大断面矿山法隧道施工为工程依托,针对泥质粉砂岩地层,采用数值模拟和模型试验的手段,研究盾构隧道近接矿山法隧道施工的影响规律,并基于地表沉降准则提出影响分区。研究表明:盾构法隧道施工中,盾构开挖距离研究断面1倍洞径至研究断面完成管片拼装这一过程,是引起对应地表沉降增加及既有矿山法结构附加位移增长的主要阶段;对矿山法隧道结构的影响以竖向附加变形为主,具体表现为矿山法隧道整体上浮,越靠近盾构隧道的结构受影响越大;内力影响表现为矿山法隧道结构内力不均匀变化,靠近盾构隧道一侧结构受压加强,远离盾构隧道一侧结构易发生受拉破坏。     

软土地层加固对盾构姿态调控及地层变形的影响研究

依托珠海市横琴杧洲软土地层大直径盾构隧道工程，建立未加固和预加固地层大直径盾构掘进数值仿真分析模型，通过改变推进系统荷载分布来施加偏转力矩，研究偏转力矩与盾构机俯仰角之间的关系以及盾构机姿态变化对地层变形的影响。结果表明，造成该工程盾构机初始“低头”状态的重力偏心矩为261 MN·m，地层预加固条件下，使姿态调至水平所需的偏转力矩约为21 MN·m，较未加固情况（111 MN·m）小81.1%；地层预加固条件下正偏转力矩每增加100 MN·m，盾构机俯仰角增加约0.015°，较未加固情况（0.095°）小84.2%；相同负偏转力矩条件下，预加固后俯仰角的绝对值较未加固情况小85.0%以上；地层预加固使地表最大隆起量和最大沉降量均减小95.0%以上。     

砂卵石地层盾构隧道施工对周边环境的影响分析

文章以下穿黄河某盾构隧道区间为研究背景,结合现场实际施工情况及现场监控量测数据,深入分析了砂卵石地层条件下的泥水盾构隧道施工对周边环境的影响问题,并提出了相应的安全控制措施。研究结果表明:在砂卵石地层条件下,左线盾构隧道施工对右线隧道上方堤岸的地层沉降有较大影响;通过对盾构掘进参数进行合理优化,适当提高泥浆浆液参数和同步注浆参数指标,严格控制盾构掘进姿态与泥水压力波动范围,可有效避免对堤岸及邻近建筑物结构安全性的影响。     

隧道通用楔形管片封顶块位置优选研究

在盾构法施工的隧道中,衬砌通用楔形管片封顶块拼装位置的合理选择是保证施工质量的重要条件.文章在传统的基于隧道轴线几何原理的封顶块位置选择的基础上,提出了一种受约束的支持向量机的分类方法,其利用历史数据进行封顶块位置的调整,这种方法与单纯几何方法相比,可以更好地兼顾盾构姿态和管片姿态之间的关系,有利于提高建成隧道的质量.这两个方法互为补充,被应用于"盾构法隧道管片选型系统"中.系统在上海长江隧道工程施工过程中进行了试运行,取得良好的工程效果.     

近接群桩盾构隧道衬砌管片变形特性研究

基于合肥地铁1号线某区间段盾构隧道施工近接群桩基础工况,文章通过Midas软件模拟盾构掘进过程,着重关注管片的变形和内力变化情况,同时模拟不同注浆压力大小或隧道是否近接群桩状态下的盾构掘进过程,对其计算结果中隧道管片的内力及变形的影响程度进行对比分析。结果表明:注浆压力在0.1~0.4 MPa范围内,随着注浆压力的增加盾构隧道掘进过程中管片的内力与变形均增大;盾构隧道在近接群桩的施工中,管片的内力与变形均受到了群桩的抑制作用,且与管片距离桩基远近相关,其中距离桩基最近位置处的管片水平位移的抑制现象更为明显。计算结果能为其他类似近接施工中研究隧道管片的内力与变形特性提供参考。     

砂卵石地层中大断面泥水盾构泥膜形态研究

文章以南京地铁十号线越长江隧道为研究对象,采用离散元数值模拟与室内模型试验相结合的方法研究了砂卵石地层条件下,大断面泥水盾构隧道施工过程中泥膜生成—破坏—再生成的动态过程以及泥浆渗透范围,探讨了不同泥水压力条件下盾构施工对周围环境的影响。研究表明,采用的离散元方法能较好地重现泥水盾构施工过程中泥膜的动态变化过程;在泥水盾构施工中,泥水压力的选取对控制地层变形与掌子面稳定性具有十分重要的作用;针对砂卵石地层条件采用试验配置的泥浆,在泥水盾构开挖过程中可以形成渗透性泥膜,试验中泥膜最后形成的外曲线为椭圆的纯圆锥体,锥体最大旋转半径约为0.3D,泥膜最大渗透距离在盾构前方0.4~0.5D处,泥膜范围随着盾构掘进而向前推进。     

大直径泥水盾构施工小半径曲线隧道的质量控制措施

上海长江西路越江隧道系采用15.43m泥水气压盾构施工,为避开逸仙路高架桩基和轨交3号线高架桩基,曲线段隧道的最小转弯半径仅为910m。通过对盾构设备的优化、管片的合理拼装、盾构姿态控制等措施,使隧道轴线平面偏差控制在±40mm内,高程偏差控制在±30mm内;施工中未出现管片碎裂现象,其盾尾间隙均匀,从而保护了盾尾钢丝刷,规避了盾尾漏浆等施工风险,积累的经验可供类似工程参考。     

道路隧道盾构施工对既有地铁隧道的影响分析

以北京市展西路道路工程下穿地铁四号线为工程背景,研究了道路隧道盾构施工对既有地铁隧道的影响。建立了三维有限元模型,通过模拟盾构开挖过程,分析了既有隧道在未进行地层加固情况下的反应,确定了既有隧道的危险部位。研究表明,隧道施工对既有隧道的影响较大,需对地层进行加固以减小对隧道的影响;分析了不同的地层加固方案,并对隧道施工中可能出现的问题及解决方法提出了建议。     

盾构隧道施工地层变形三维解及影响因素分析

文章以某区间隧道富水砂层条件下盾构施工过程为研究对象,重点考虑了盾构正面附加推力、刀盘与土体之间的摩擦力、盾壳与土体之间的摩擦力、地层损失及盾尾同步注浆压力五方面因素的影响,建立了盾构推进力学模型。基于Mindlin解,建立了考虑同步注浆压力及刀盘摩擦力影响的地层变形三维解析解,并结合现场监测数据和数值分析结果对其进行了验证。分析结果表明:盾构施工引起的横向地表变形曲线呈"V"形,纵向地表变形历时曲线呈"S"形;刀盘与土体之间的摩擦力引起的地层变形曲线左右两侧呈反对称分布;盾尾同步注浆压力引起地层隆起变形,设置合理的注浆压力并及时注浆能有效控制施工变形。该方法得到的结果更为合理,可用于预测盾构施工阶段的地层变形。