浅埋粉砂岩地层隧道洞口段施工的数值模拟研究

浅埋粉砂岩地层隧道开挖时若处置不当容易引起较大的地表与隧道沉降,甚至会导致隧道掌子面坍塌。文章结合广西沙弯隧道洞口进洞方案,采用数值模拟的方法,研究了首先采用超前小导管注浆与环向注浆加固隧道掌子面,再采用三台阶七步开挖法时,地表沉降与隧道拱顶沉降的变化情况。结果发现:这种施工方案能够保持隧道掌子面与洞口边坡的稳定性,同时地表沉降与隧道拱顶沉降可控,且隧道开挖对隧道中线两侧1.5b范围内地表沉降影响较大,锁脚锚杆能够有效控制隧道的横向收敛变形,二次衬砌应该及时施工。     

下穿高速公路的浅埋大跨隧道开挖力学行为分析

深圳市红棉路隧道具有埋深浅(约6 m)、跨度大(16 m左右)、周围围岩软弱、下穿机荷高速公路的距离长等特点。由于机荷高速公路车流量非常大、动态荷载强,因此该隧道施工难度高、风险极大。为研究该隧道开挖过程的力学行为,文章通过数值计算及现场测试方法,获得了隧道下穿高速公路施工过程中地表沉降、隧道拱顶沉降、掌子面挤出位移,初期支护钢拱架应力以及二次衬砌应力的动态变化规律。研究结果表明,在隧道开挖过程中,掌子面前方先行变形的影响范围为1~1.5倍洞跨。隧道掌子面进行锚喷支护加固措施,对减小隧道掌子面的挤出位移作用效果明显。同时,需合理确定支护时机,适当优化施工工序,加快隧道断面闭合时间,加强监控量测,确保隧道成功穿越机荷高速公路。     

富水砂层浅埋地铁隧道深孔注浆扰动机理研究

针对青岛地铁隧道穿越富水砂层施工过程中存在的涌砂、涌水等不稳定性问题所采取的深孔注浆加固措施,文章结合地铁3号线某区间富水砂层隧道工程实例,通过FLAC3D数值计算与现场实测手段进行了富水砂层地区地铁隧道施工中深孔注浆加固扰动机理研究。研究结果表明:(1)注浆深度和注浆压力对地层扰动变形影响显著,应综合考虑、合理选取,青岛富水砂层地区宜采用1.4~1.5 MPa的注浆压力;(2)地表持续隆起时,双线隧道上方的地表地层呈现M状隆起,隧道中线部位注浆压力对地层扰动影响明显,隆起最大位于拱顶部位;(3)地表在注浆初期迅速隆起,掌子面开挖至监测断面前-3D范围内时地表开始快速沉降,-2D范围内沉降放缓,开挖通过监测断面后至1D范围内地表较快沉降,然后逐渐趋于稳定;(4)注浆施工对建筑物的影响程度要小于单纯的地表抬升,上方建筑物随地层的M状变形出现正曲率变形,损害建筑物结构时,建筑物墙体一般会形成倒八字裂缝;(5)隧道内拱顶沉降和净空收敛均在下穿监测断面时变形较快,当开挖至距监测断面2D范围后,变形趋势逐渐减小,至3D范围后逐渐趋于稳定。     

浅埋软弱围岩隧道变形特征研究

软弱围岩隧道受开挖扰动影响变形明显,施工中若稍有不慎,就会导致隧道塌方。文章以厦门莲岳隧道A匝道隧道为工程背景,结合隧道所处地质条件,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对浅埋软弱围岩隧道变形特征进行了研究。结果表明,对于软弱围岩隧道,不论是全断面开挖还是台阶法开挖,掌子面挤出位移最大,拱顶下沉和地表沉降次之,洞周收敛最小;隧道围岩变形可以分为掌子面前方的先行变形和掌子面后方变形,围岩条件越差,先行变形越大,约占总变形的10%~30%;采用台阶法等分部开挖工法,可减小对掌子面前方围岩的影响范围及变形。在对浅埋软弱围岩隧道的周边环境有严格变形控制要求时,要采取更为严格的预加固措施来控制隧道施工引起的围岩变形,以确保隧道施工及周边环境的安全。     

大断面超小净距浅埋隧道施工过程地表沉降变形规律研究

文章基于四车道大断面超小净距的浅埋隧道开挖理论,以钦州市北部湾大道至中马钦州产业园道路工程B隧道为工程依托,对隧道在施工过程中进行地表沉降观测,研究了双侧壁导坑法施工中各施工步骤对地表沉降变形的影响规律及超小净距的邻近隧道开挖对已开挖隧道地表沉降的影响情况,并结合各测点的实测数据与太沙基地下洞室围岩压力理论,分析得到大跨度浅埋隧道开挖岩体的扰动范围。     

新意法在浏阳河隧道参数设计中的应用

首先根据新意法的基本理论,对浏阳河隧道进行分类,确定其为短期稳定状态.然后依据超前核心土的平衡和隧道开挖的影响范围确定超前预支护的基本参数,并通过数值计算、模型试验和现场监测三个方面对其参数进行验证.分析结果表明:采取的超前支护措施有效地限制了地表沉降、隧道洞周收敛和掌子面挤出变形,有利于隧道的稳定.     

“土-岩”复合地层盾构始发井横通道开挖支护力学行为研究

结合长春地区特殊的"土-岩"复合地质情况,文章首先通过对横通道施工阶段地表及洞内沉降监测进行数据分析,总结出CRD工法施工过程中土层的沉降变形规律;然后采用有限元软件MIDAS/GTS分析横通道施工引起支护结构和上覆埋地管线的变形及受力情况,并与实测数据进行对比分析。结果表明:(1)1~4号导洞开挖对地表沉降贡献较大,占总沉降的74%;(2)掌子面开挖的影响范围约为其前后15 m;(3)初期支护中拱顶及底部仰拱Mises应力较大,且初期支护交接处均出现应力集中;(4)管线中部Mises应力最大,在距离中轴线约10 m的位置出现应力最低点。     

暗挖交叠隧道地表沉降实测分析

北京地铁6号线北海北—南锣鼓巷区间隧道工程为北京地区首例暗挖交错重叠隧道工程,区间隧道从上下平行逐级过渡为左右平行,隧道开挖方式为先开挖右线隧道(下行隧道),再开挖左线隧道(上行隧道)。文章通过对该工程18个地表沉降监测断面实测数据进行分析,得出暗挖交错重叠隧道施工引起的地表变形规律。研究结果表明:(1)随着双线隧道角度的增加、距离的减少,地层沉降重叠效应显著增加,后建的左线隧道开挖对地表沉降影响也逐渐增加;(2)左线隧道施工改变了地表沉降槽的形式,使双线隧道地表最大沉降值的位置偏离右线隧道,沉降槽宽度增加;(3)既有结构的存在阻挡了地层变形的传递,减小了地表的变形,双线隧道的减小程度比单线隧道大;(4)采用深孔注浆的方式可以有效控制地表沉降,减少施工对周边环境的影响。研究成果可为同类工程地表变形控制提供参考。     

复杂条件下浅埋暗挖地铁车站施工地表沉降规律分析

文章以沈阳地铁中街站大跨度隧道工程为研究对象,应用FLAC3D计算软件,对复杂条件下浅埋暗挖大跨度隧道引起的地表沉降变形特征进行了数值模拟。根据洞桩法施工开挖方案,紧密结合工程实际,将动态施工开挖过程划分五个工况进行模拟,分析各施工工况对地表变形的影响和分布规律,并按工程信息化施工要求事前将预测数据提供施工单位,以指导施工控制地表沉降。模拟结果表明,采用洞桩法开挖施工过程中,对地层土体扰动较大,明显影响隧道中心附近地表变形的步序是小导洞开挖和初期支护扣拱施工阶段,约占最终沉降量的70%;而其他步序影响较小。最终,地表沉降在隧道横向分布呈"W"形态。模拟结果与现场监测数据具有较好的拟合性,表明利用数值分析方法预测大跨度隧道施工期地表沉降是可靠的。     

穿风化槽水底隧道施工中围岩变形行为分析

对穿越风化槽和一般岩层的水底隧道分别进行实体建模,应用有限元程序对其施工全过程进行弹塑性数值模拟,得出施工过程中两种工况下目标断面地表、拱顶、仰拱、边墙和目标掌子面处围岩的变形行为及位移分布规律。结果表明,地表沉降主要发生在上台阶的开挖过程中;地质条件越差,目标断面之前的岩体开挖产生的地表沉降占总沉降量的比重越大,更应注意加强超前预支护;地层隆起显著区域集中在距洞壁4 m范围内;水平位移则集中在距洞壁6～8 m的范围内;目标断面最大Z向位移点位于掌子面中心下方。     

Analysis of the Stability of the Shield Tunnel Excavation Face Considering Fluid-Solid Coupling Effect北大核心CSCD

In order to study the impacts of the transient seepage on the stability of tunnel excavation face during the installation of lining segments, the fluid-solid coupling effect based numerical model of the tunnel excavation face was developed by the finite element software PLAXIS. With adoption of the variablecontrolling approach, the influences of the depth/diameter ratio (the ratio of the buried depth to diameter of the tunnel) and the support pressure ratio (the ratio of the face support pressure to water and soil pressures ahead of the excavation face) on the face stability and ground settlement were investigated, respectively. At same time, the failure modes of the excavation face under the fluid-solid coupling analysis were also discussed. The results show that:1) the transient seepage leads to the development of the soil arching at the front of the excavation face, in which the smaller deformation at the excavation face is achieved, and so less support pressure for the face stability is allowed. While for the plastic analysis without taking into account the effect of transient seepage, a higher support pressure is required to maintain the stability of the excavation face; 2) in the fluid-solid coupling analysis, the depth/diameter ratio has less impacts on the stability of the excavation surface, but has larger impacts on the ground settlement. The larger the depth/diameter ratio, the larger the ground surface settlement and the settlement profile; 3) however, with the combination of the decrease of the support pressure and the impact of transient seepage on the settlement of ground surface, the soil arching effect in front of the excavation face is gradually reduced. The deformation zone at the ground surface is then connected with the deformed part ahead of the tunnel face to form a wedge-shaped soil sliding zone. It is also observed that the wedge-shaped body tends to have a larger funnel-shaped failure mode than that in the plastic analysis without considering the transient seepage. The results show that the transient seepage has a great impact on the stability of tunnel excavation face in the soil condition with high permeability ratio. The fluid-solid coupling analysis should be adopted to evaluate the deformation of excavation face and ground settlement. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

哈尔滨人防改造工程监控量测技术研究

文章根据季节性冻土地区隧道扩挖的监测(以建筑物沉降、地表沉降、围岩位移为主)成果,对影响施工安全的主要因素做了综合性分析和探讨.研究成果表明:隧道扩挖对建筑物沉降和围岩位移的影响较小.而对地表沉降的影响较大:雨季的到来对建筑物、地表的影响较小,但对明挖区间的建筑物、地表影响较人,尤其是边坡;季节性冻土对明挖段附近的建筑...     

松散地层浅埋水工隧洞现场监测试验研究

在北京市南水北调配套工程南干渠工程试验段工程实践中,对松散土层浅埋水工隧洞施工中地层沉降进行了现场监控量测.文章基于监测结果,分析了该隧洞地层的变形特点,指出了松散土层中浅埋暗挖隧洞地层的变形规律,以及开挖影响的时空范围.研究分析的方法和结论可为类似条件下隧洞工程的设计、施工、监测和进一步的理论研究提供参考和借鉴.     

浅谈全站仪在隧道拱顶沉降测量中的运用

在隧道施工监测中采用高性能全站仪测量拱顶沉降,其测量精度符合施工监测的要求。文章针对传统拱顶沉降监测方法的不足,分析高性能全站仪测量方法的优势,并结合建单山隧道工程实例,通过采用高性能全站仪和精密水准仪对隧道同一拱顶沉降测点进行变形监测及数据分析,证明了高性能全站仪监测拱顶沉降的可行性和优异性,对隧道拱顶沉降监测具有积极的参考意义。     

城际铁路隧道与邻近建筑物的相互影响研究

城际铁路隧道不可避免地要下穿建筑物密集的市区,其开挖施工会引起地表沉降,危及建筑物的安全,因此评估城际铁路隧道和邻近建筑物的相互影响就成为迫切需要解决的问题。文章以实际工程为例,将隧道、地基和上部结构作为一个整体,系统地研究了建筑物和下穿隧道的相互影响,针对不同的施工工法和不同的地质情况进行了敏感性分析,并对各类工程措施的效果进行了评估。研究结果表明,基础桩端嵌入地层性质对建筑物沉降、结构内力以及后续的加固处理措施影响很大;相对于隧道不同部位的桩基受隧道施工的影响各不相同,隧道正上方和侧上方45°附近桩基受开挖影响较大;同样地层情况下,盾构法开挖后建筑物的沉降和内力值要比矿山法低;桩基托换对整体沉降的控制要好于加固地层措施,然而桩基托换措施却增大了建筑物局部变形和内力值;建筑荷载作用位置附近隧道段内力会有所增大。因此需要预计各类可能的情况,并根据具体情况综合采取相应的措施。     

新建地铁隧道近距离下穿运营地铁线路施工及安全管控北大核心CSCD

新建青岛地铁8号线青岛北站—沧口站区间近距离下穿既有运营地铁3号线,初期支护距3号线底板结构仅0.4 m,在不影响既有地铁3号线正常运营的前提下,施工难度极大。通过构建三维有限元模型,模拟新建线路下穿施工全过程,制定针对性措施:采用非爆破机械开挖减小震动;加强超前支护和及时支护封闭成环,控制沉降;自动化监测快速反馈3号线结构变形信息以指导现场施工。通过现场技术手段和安全管控手段,下穿施工期间3号线隧道结构最大沉降仅2.11 mm,道床最大沉降仅1.55 mm,满足沉降控制要求,施工期间未对地铁3号线的安全运营产生影响。相关工程经验可为今后小净距、小角度、长距离下穿既有运营地铁工程的设计、施工提供借鉴。     

软弱围岩隧道短台阶法开挖数值模拟与监测分析

文章依托炎汝高速公路花子坳隧道施工实例,利用有限元模型对隧道Ⅴ级围岩深埋段短台阶法动态开挖过程的应力及位移变化情况进行了数值模拟分析。实测结果表明：短台阶法施工效果良好,围岩压力及拱顶下沉、周边收敛变形均在可控范围内。     

砂砾地层电力顶管施工引起的地面变形研究

文章针对砂砾地层电力顶管施工引起的地面变形开展研究。首先,基于现有散粒土的沉降理论计算公式,进行某砂砾地层电力隧道顶管施工引起地面变形的理论计算和分析;其次,通过理论分析和现场实测,得到砂砾地层顶管施工引起的地面变形规律;最后,在现有理论计算公式和监测数据的基础上,利用规划求解,提出适用于砂砾地层顶管施工引起地面变形的沉降槽宽度系数计算公式。研究结果表明,土体损失是引起地面沉降的主要影响因素,沉降计算时必须考虑土体损失在顶进过程中的动态变化;修正沉降槽宽度系数计算公式能够较好地适用于砂砾地层中顶管施工引起的地面沉降计算。     

某大断面双线隧道围岩量测分析研究

围岩量测的目的旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息,据此判定隧道围岩的稳定状态,以及所定支护结构参数和施工的合理性。文章通过对某特长大断面双线隧道的拱顶下沉、水平收敛等监测数据的收集整理,并利用图表进行分析研究。结果表明:隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。基本变形规律为急剧变形—缓慢增长—基本稳定三个阶段,并且具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。监控量测结果表明,隧道围岩自稳能力和支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得了令人满意的结果。     

浅埋暗挖地铁隧道施工监测方法

文章以重庆市地铁一号线大坪车站临时施工便道为例,对在浅埋、软岩条件下既有隧道拆除采用工字钢支顶、风镐破岩,新建隧道采用台阶法环形开挖预留核心土、人工非爆破开挖的施工方法,通过现场监控量测,得出最大地表沉降仅为3.82mm,表明采用合理的施工方法可以减少地表沉降。