基坑对既有地铁隧道衬砌的影响及变形控制

基坑工程位于地铁隧道之侧,基坑开挖卸荷导致地铁隧道衬砌产生位移,水平位移朝向基坑内侧,而竖向位移主要表现为隆起,地铁隧道衬砌竖向隆起量要大于水平位移;地铁隧道衬砌位移随着基坑开挖逐渐增大。地铁隧道离基坑越远且地铁隧道埋深越深,地铁衬砌竖向隆起量及水平位移就越小。以枫亭隧道明挖基坑为工程实例,采用地连墙+4道横撑+2道竖向支撑的支护方式、盆式开挖方法、合理的地连墙嵌固深度等方式来控制地铁隧道衬砌的变形,并以"地铁隧道结构的绝对竖向位移及水平位移要≤20 mm"为控制标准,对基坑开挖进行了数值模拟,结果显示控制措施能保证地铁隧道正常运营安全。     

基坑施工对临近隧道的影响分析

以邻近区间隧道的某基坑工程为例,利用MADIS有限元软件分别对基坑降水、基坑开挖等工况对相邻地铁结构的影响进行深入分析。研究显示：(1)基坑降水工况下,隧道水平位移明显小于竖向位移。(2)在基坑下部开挖与基坑上部开挖深度基本相同的情况下,下部开挖引起的相邻隧道变形明显大于上部开挖。(3)从隧道变形量值上来看,开挖至基底引起隧道水平位移明显大于竖向位移。(4)受力分析表明隧道配筋满足要求。数值模拟结果与实际监测结果基本吻合,可为类似邻近地铁结构的工程建设提供一定借鉴。     

盾构开挖引起邻近单桩水平向变形解析研究

为了探索邻近桩基在盾构开挖下水平变形规律，提出了一种邻近桩基水平向受力变形响应的解析方法。首先，基于Loganathan公式获得周围土体在隧道开挖影响下的自由位移，将既有桩基简化成欧拉梁，桩-土相互作用采用Kerr地基模型，建立既有桩基水平向受力平衡方程，从而获得单桩水平变形解析解。通过与有限元GEPAN数据对比，验证了该方法的合理性；与既有的理论解析对比，该方法更贴近有限元GEPAN数据。参数分析表明：增大盾构隧道埋深会致使桩基水平向最大变形位置深度增大，同时会引起桩身最大位移增大；桩基水平向变形响应会随着地层损失比增加而逐渐增大；桩基水平向位移会随着桩基与隧道水平距离的增大而减小，但桩身产生最大水平位移处埋深会随之减小。     

新建王府酒店对既有地铁隧道的变形影响分析

以深圳市蛇口南水步行街北侧新建王府酒店为例,运用ANSYS有限元软件建立模型,研究了王府酒店建成后对其下方既有地铁隧道安全性的影响,同时就王府酒店建成后邻近既有地铁隧道水平、竖向位移影响的特征进行了分析.结果表明,王府酒店建成后对既有地铁隧道位移的影响明显,但影响程度满足要求;王府酒店建成后对既有地铁隧道的影响程度随着隧道距基坑中心距离的减小而增大;王府酒店建成后既有地铁隧道左、右线与基坑中心相对位置的不同对隧道的水平、竖向位移影响不同;王府酒店建成后同一隧道断面顶部的竖向位移大于侧部和底部,而侧部的水平位移大于顶部和底部.     

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。     

土体宽度非对称基坑变形特性分析

采用MIDAS/GTS有限元软件对邻近有地铁车站形成的两侧土体宽度非对称的基坑开挖进行数值模拟,详细分析一侧为半无限土体,另一侧土体宽度由有限土体逐渐变为半无限土体的基坑变形特性,并与现场监测数据进行对比分析。结果表明:在厦门地区地层条件下,基坑有限土体侧的变形明显小于半无限土体侧,基坑有限土体侧土体宽度对基坑变形的影响范围为1.5倍左右基坑开挖深度。具体表现为随着基坑有限土体侧土体宽度的增大,基坑坑底隆起值增大,基坑半无限土体侧地表沉降量、桩体水平位移量减小,基坑有限土体侧地表沉降量、桩体水平位移量增大,基坑两侧变形逐渐变化至基坑两侧均为半无限土体时的变形量。     

大型基坑坑外降水对邻近隧道的变形特性影响研究

以典型工程实例为背景,考虑土层与衬砌的相互作用,探讨了基坑开挖过程中对邻近隧道的影响,且着重对既有地铁隧道位移受坑外水位下降的敏感性进行分析。研究结果表明:基于流固耦合作用,基坑开挖对临近隧道产生了一定的影响,既有地铁四号线最大水平与竖向位移分别为-1.26 mm与-0.63 mm,均出现在靠近基坑一侧,但影响程度较小,在安全控制范围之内;坑外水位下降2 m对既有隧道变形产生了显著的影响,较坑外水位下降0 m隧道水平位移增加了34.3%,竖向位移增加了近3倍。地铁隧道位移受坑外水位下降影响显著,水平位移、竖向位移随着坑外水位下降深度的增加而增长,近似呈线性关系。     

狭长深基坑支护结构设计的有限元分析

以南京某地铁车站深基坑工程为研究对象,介绍该工程场区的地质条件,支护形式及施工工序;分析该基坑在开挖过程中围护结构的位移、支撑轴力及基坑周围土体地表沉降的变化,通过有限元软件Plaxis对基坑开挖进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行比较分析,二者结果基本吻合,并且通过进一步研究得到了支护结构抗弯刚度EI、坑边超载及开挖对基坑变形规律的影响结果。增加支护结构的抗弯刚度能一定程度减小地连墙的水平位移,随着坑边超载P的不断增大墙顶水平位移不断加大,当P=50 k Pa时,围护结构墙顶范围内发生明显屈服。而随着开挖深度的不断增大,超载对地连墙水平位移的影响系数不断减小。基坑开挖时。地下连续墙最大侧移位置大致位于开挖面附近,且随着开挖深度的增大而逐渐下移。当土体开挖至坑底且未施工底板和垫层时,此时基坑处于最危险状态。     

新建下沉广场对邻近既有轨道交通结构的变形控制研究

分析新建下沉广场对邻近既有轨道交通结构的变形影响,采用有限元方法对新建下沉广场造成区间隧道、车站及附属结构变形情况进行数值模拟分析,评估基坑开挖对邻近地铁车站结构的安全性,并研究了不同净距条件下车站及附属结构水平位移与竖向位移的变化规律。研究表明：当基坑与车站结构水平净距超过2倍基坑深度时,车站及附属结构的水平变形和竖向变形处于可控状态,则此临界值可作为加强监测、改善支护条件的参考指标。     

基于ADINA的隧道开挖变形分析

采用大型非线性有限元分析软件AD INA对隧道开挖变形进行数值模拟,建立二维有限元分析模型;采用AD INA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比全断面开挖法与上下台阶法开挖两种施工方法,分析两种方法对隧道围岩变形的影响,结论是两种方法产生的变形均向洞内收缩,拱顶Z向位移变化较为接近,两邦Y向位移是全断面法大于上下台阶法;此外,对锚杆的位移变化进行了分析,进一步说明两种施工方法对洞周围岩变形的影响,此时锚杆均受拉,起悬吊作用。     

基坑开挖对盾构隧道影响的三维数值分析

当开挖基坑位于隧道附近，由于基坑开挖导致影响范围内的土体应力释放，打破了土体原有的应力平衡，致使基坑底部隆起，进而使基坑开挖范围内的土体发生位移，从而带动周围隧道产生移动。以武汉地铁7号线北延工程天阳路站至腾龙大道站区间风井基坑为例，采用三维有限元数值模拟的方法，模拟了基坑开挖引起的盾构隧道变形和内力的变化，分析得出了采取分段分区施工方案能够明显改善基坑开挖引起的盾构管片的水平、竖向位移以及内力变化，结合现场实际穿越过程中的监测数据，与数值模拟结果基本一致，说明施工方案合理可行。     

偏压多孔小净距隧道拱顶竖向位移规律计算分析

为探究偏压条件下多孔小净距隧道施工期间的变形规律,依托实际工程,采用Midas GTS软件对不同地表横坡条件下软弱地质偏压多孔隧道开挖拱顶竖向位移进行了计算分析。计算结果表明：在右侧地表横坡不变的情况下,当左侧横坡变化时,左侧主、辅洞拱顶沉降随横坡坡度的增大先后呈现减小-增大-明显增大变化趋势,这表明隧道拱顶沉降变形先后受拱顶竖向荷载和地表横坡的影响更明显;当地形偏压超过25°时,应加强支护、严格控制隧道围岩变形;对于多孔小净距隧道,在不同横坡条件下,施工中应合理安排工序,优先开挖外侧且断面较小的隧道,以减小对临近隧道的影响。     

考虑临近道路施工过程的在役桥墩墩顶位移演变规律研究

针对临近道路施工会通过改变在役桥墩桩基础桩-土界面的接触应力分布从而影响在役桥墩的墩顶位移特征这一问题,以重庆轨道交通3号线某在役桥墩为工程背景,利用有限元软件ABAQUS建立了描述临界道路建设过程中地基-基础-桥墩相互作用的三维数值模型,基于此模型分别研究了道路开挖、铺筑及运营对墩顶水平、竖向位移的影响.研究结果表明:路基开挖后,随着开挖深度(H)增加,墩顶水平位移会不断增大,墩顶竖直沉降则会不断减小,随着道路至桥墩边缘距离(L)的增加,墩顶水平位移不断减小,竖直沉降反而不断增大;道路铺筑后引起的桥墩顶部水平位移较路基开挖有减小趋势,竖向位移却有增大趋势;新建道路在后期运营中,交通荷载引起的桥墩顶部水平位移相对较小,而竖直沉降较道路施工引起的位移明显增大;在得出的墩顶水平位移随开挖深度的变化曲线中,墩顶水平位移从靠近道路到远离道路的转折点在道路施工中有所变化;在路基开挖中,当开挖深度约为1.8m时,墩顶水平位移方向发生变化;在道路铺筑中,当开挖深度约为2.6 m时,墩顶水平位移方向发生变化;在后期运营中,当开挖深度约为3.1m时,墩顶水平位移方向发生变化.     

基坑开挖对邻近桩基影响的室内试验研究

基坑开挖过程中,支护结构后土体中会产生水平方向和竖直方向的位移,进而对基坑周边的邻近结构物产生较大的影响,甚至会危及结构物的正常使用.设计了轴向加载和基坑开挖作用下单桩和群桩的模型试验,支护结构设定为悬臂式地下连续墙,选取不同工况分析了在轴向荷载和土体位移共同作用下桩基础的位移和弯矩的变化,并与数值模拟计算结果进行了分析对比.试验结果表明:桩基础的弯矩与位移同时受到竖向荷载和土体变形的影响,随着竖向荷载和基坑开挖深度的不断增大,单桩和群桩的弯矩和位移均增大,桩基础中前桩对后桩有明显的遮拦作用,在邻近建筑物密集的地区施工基坑,可采用在基坑与建筑物之间增设围护桩的方法来增加邻近建筑物的安全.     

隧道爆破开挖对既有水工隧道变形的影响

以凤潭隧道为背景,基于有限元软件ABAQUS,从隧道监测点位移、振动速度的角度出发,进行邻近小净距隧道爆破开挖对既有水工隧道变形影响过程的三维数值分析。结果表明:左右导洞爆破相较于单导洞爆破对既有水工隧道衬砌拱顶的影响更大,爆破荷载峰值对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在较大影响;水工隧道正上方起爆所引起的衬砌拱顶位移更大,爆破导洞的位置对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在影响。     

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。     

车行横洞施工对隧道主洞变形的影响

针对隧道车行横洞施工对主洞结构产生影响,以运城-灵宝高速公路中条山隧道工程为依托,采用现场试验和三维有限元仿真的方法,对车行横洞施工阶段主洞的变形规律进行了研究。研究结果表明：车行横洞施工对主洞的影响,在时间上主要表现在交叉口初支拆除和横洞的第1个开挖步,随着横洞开挖深度的增加,主洞结构的变形逐步趋于稳定;车行横洞施工对隧道主洞围岩变形影响主要表现为主洞拱顶下沉量增加和开挖侧拱脚水平位移减小,主洞未开挖侧拱脚水平位移影响不大。     

不规则基坑开挖导致紧邻地铁隧道附加应力的计算

对于城市运营地铁线上方新建建筑物的工程,基坑开挖导致隧道受到卸载附加应力,严重的将影响隧道的安全。基于Mindlin解,借助Mathematica数学软件,首先计算矩形基坑坑底竖直卸载和坑壁水平卸载引起紧邻地铁隧道的附加应力值,进而分析隧道走向、隧道-基坑夹角、基坑开挖深度对隧道附加应力场的影响规律;最后以运营重庆地铁一号线七星岗地铁车站上方开挖罗宾森广场基坑为工程背景,计算了不规则形状基坑开挖作用下地铁隧道轴线上附加应力分布。本研究成果是进一步研究不规则形状基坑开挖导致隧道结构内力和变形的基础。     

深大基坑开挖对邻近地铁车站影响研究

在运营地铁车站周边进行基坑开挖,无疑会对车站结构的变形产生影响．为确保邻近地铁车站的正常运营,运用PLAXIS软件建立平面数值分析模型模拟实际基坑开挖过程,研究了世博轴深大基坑工程开挖对邻近耀华路地铁车站水平、竖直及总变形的影响,并分析了不同基坑连续墙位移下运营车站的变形情况．计算结果表明,在基坑开挖过程中,运营车站竖向隆起量先增加后减少,而水平变形不断增加．运营车站竖向、水平变形的最大值均与基坑连续墙侧向变形最大值呈线性关系．     

上海自然博物馆基坑地下连续墙变形研究

新建上海自然博物馆基坑工程为深大异形坑中坑工程,周围环境复杂,施工风险大.利用三维有限元模拟方法,计算内外坑开挖过程中外坑地下连续墙的变形,选取模型中内外坑地下连续墙5种不同间距处的计算结果与现场监测数据对比,得出内外坑连续墙间距小于20m时外坑连续墙最大水平位移随内外坑间距增大而增大,但当内外坑地连墙间距大于20m时,内外坑地连墙间距变化对外坑连续墙最大水平位移影响不大;该工程坑中坑内坑开挖对外坑地连墙水平变形影响较小.