盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。     

盾壳摩擦对周围土体工作性状影响的研究

文章以天津地铁二号线东南角站至建国道站区间左线盾构掘进项目为依托,采用ABAQUS对盾构掘进过程产生的地表沉降进行了计算,并结合工程实测结果对其进行验证,并进一步分析了在一定掌子面推力下的盾构掘进过程中,不同盾壳摩擦作用对周围土体变形与受力的影响。研究结果表明:盾壳摩擦作用对土体沿掘进方向的水平位移和附加应力影响较大,且影响最敏感区域位于盾构机头和盾尾附近;当距离隧道超过一倍隧道直径时,盾壳摩擦产生的土体附加应力衰减至可被忽略的程度。     

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。     

地面超载对大型盾构施工扰动位移的影响

上海军工路越江隧道工程中泥水系统由于地面条件所限,布置于施工隧道上方,紧临防汛墙的盾构隧道施工影响区域内。泥水系统庞大的自重荷载及设备振动荷载造成地面超载,从而对周围土体产生扰动,造成较为复杂的位移,影响施工过程。本文通过对该隧道工程施工过程中地面超载条件下土体扰动位移进行监测,来研究位移变化规律,分析变化原因,预测发展趋势。     

隧道掘进过程中邻近桥梁桩基受力变形规律研究

隧道盾构下穿既有工程会扰动周围的土体,导致其邻近的构筑物产生变形,甚至结构发生破坏。文章以某邻近桥梁盾构隧道工程为研究对象,分析该盾构隧道施工过程对周边桥梁桩基的影响,并基于有限差分法,分析桥梁桩基及盾构上方路面的变形规律。研究表明,在盾构隧道施工过程中,桥梁桩基及盾构上方路面的变形均小于规范所规定的限值,说明盾构施工对其周边构筑物结构影响较小。研究成果可为隧道盾构施工方案提供理论指导和参考依据。     

超大直径土压平衡盾构施工土体改良试验研究

盾构推进时开挖面的稳定对控制沉降起着决定性作用,因此要求作为开挖面支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等特点,但是一般土壤不能完全满足这些特性,为此需要对开挖面土体进行改良。目前土体改良技术主要是在土体内加入膨润土、泡沫等添加剂来改善土体的性能,但是该技术对于超大直径、工程环境敏感的上海外滩通道工程是否适应值得探讨。为此,以上海外滩通道工程为背景,通过室内试验、模拟试验和现场试验研究了土体改良技术对超大直径土压平衡盾构隧道的适应性问题;通过室内试验验证了泡沫和膨润土对上海典型土体的改良效果;根据模拟推进试验结果确定了添加剂加量、发泡率等参数;最后通过现场试验探讨了改良效果。通过在超大直径土压平衡盾构施工中对土体进行改良,有效地保持了开挖面的稳定,减少了盾构推力与扭矩,刀盘磨损和机械负荷也都得到了很好的改善,盾构在土体改良后出土流畅、推进匀速,从而验证了土体改良技术对超大直径盾构隧道的适用性。     

上海市轨道交通8号线(曲阜路～人民广场)区间隧道盾构穿越2号线影响分析

采用连续介质有限元,分析轨道交通8号线在人民广场上穿2号线时,盾构施工对2号线区间隧道变形的影响。模拟了盾构施工中不同地层应力释放率下,2号线区间隧道的变形,对覆土厚度、土体强度、结构刚度等因素对区间隧道变形的影响进行了敏感性分析。     

杭州地铁1号线盾构掘进对周围土体扰动分析

文章以杭州地铁1号线红普路站—九堡站区间段右线隧道盾构掘进为工程背景,对盾构掘进过程中周围土体的变化情况进行了试验性监测研究,其监测内容包含地表沉降、分层沉降、水平位移和孔隙水压力。通过监测数据分析表明:地表沉降主要集中在盾构通过前接近监测断面和盾尾离开监测断面这一期间;在盾构通过时,隧道盾构外侧土体存在明显沉降,而在盾构通过前、后,土体均有不同程度的隆起,并且横向水平位移较大,受挤压效果明显;盾构切口到达和盾尾离开时,孔隙水压力都会出现突然增大随后迅速减小的变化规律,反映了土体挤压、恢复和松弛等扰动状态。     

超大断面矩形顶管掘进施工对周围土体扰动的分析研究

作为一种地下非开挖技术,顶管法施工中,容易影响到管道周围土体原有的平衡,造成地面的沉降。结合郑州中州大道下穿顶管工程,对超大断面顶管掘进过程中周围土体的变化情况进行了监控,并根据现场监测结果,对超大断面顶管施工产生的周围土体变形特性进行了分析研究。     

盾构始发井施工对周围管线的变形影响规律及其控制技术

为了避免管线受地铁施工带来的影响,许多管线被迫迁移,但在某些情况下管线无法迁移时,必须采取合理的施工措施,保证盾构始发井的施工对周围管线的影响降低到最小。文章以西安地铁3号线为工程背景,建立了盾构始发井施工过程的FLAC模拟计算模型,制定了管线的监测方案,分析了通-胡区间盾构始发井施工对周围排水管线及给水管线的变形影响规律,提出了合理的管线变形保护措施。研究表明,盾构始发井施工时,对周围环境的影响大小是不一样的,随着距盾构始发井距离的增大,影响程度逐渐减小。实践表明,计算结果和监测结果基本一致,提出的盾构始发井施工方案可有效地减小施工对周围管线产生的变形影响。     

盾构隧道局部渗漏水对周围土体孔隙水压力的影响

文章基于复变函数的保角变换方法将含有隧道的半无限平面映射为同心圆环计算域,将隧道周围土体视为均质连续各向同性的饱和介质,通过边界配点法控制盾构隧道局部渗漏水的边界条件,并将解析法与数值法相结合求解了稳定渗流时饱和土体二维渗流的基本微分方程,得到了盾构隧道局部渗漏水引起周围土体孔隙水压力变化的半数值半解析解。结合工程算例,应用该计算方法探讨了隧道渗漏水范围、渗漏水位置、地表与隧道渗漏水边界处总水头差等因素对隧道周围土体孔隙水压力的影响。研究结果表明:盾构隧道发生侧向渗漏水时,周围土体孔隙水压力在水平向1倍隧道中心埋深的范围内变化较大,且渗漏水范围越大。其衰减速度越显著;隧道渗漏水引起的地表与隧道渗漏水边界处总水头差越大,其对土体孔隙水压力的影响越显著,且孔隙水压力的减小量与总水头差呈等比例变化;隧道侧向渗流量随地表与隧道渗漏水边界处总水头差的增大而增大。且两者呈线性关系。     

邻近既有深基坑的盾构法隧道施工地层变位分析

文章针对盾构隧道邻近深基坑推进的工况,进行室内缩尺模型试验,并建立了对应工况下的盾构隧道-土体-基坑围护结构三部分共同作用的三维有限元计算模型。通过对比同一工况下的室内模型试验和数值计算结果,验证了三维数值分析的可行性和可靠性;得到了邻近既有深基坑的盾构法隧道施工引起周边地表沉降的分布特点及其变化规律;分析了盾构隧道开挖引起的横断面不同深度处地层位移的特点;分析了隧道上方的地表沉降分布受邻近既有基坑的影响及沉降值随盾构隧道推进进度的变化规律,得到了盾构隧道对基坑围护结构的位移影响情况;并提出了盾构隧道施工过程中对周边地表沉降、地层变位及基坑围护结构位移与变形进行实时监测的建议。     

盾构机近距下穿原水箱涵施工技术

从地层物理力学性能入手,通过对盾构掘进参数的优化,结合深层沉降监测和原水箱涵直接沉降点的观测,绘制原水箱涵和深层土体变形曲线图。通过对变形的分析,找出影响原水箱涵变形的因素和控制变形措施,为类似工程提供施工经验。     

软土地区土压平衡盾构停机实测分析

文章结合杭州软土地层某一地铁区间盾构掘进过程中的两次较长时间停机事故,研究了土压平衡盾构在软土地层中停机期间地层的变形特性。分析结果表明:在盾构停机过程中,沉降影响范围超过5倍盾构直径,远大于正常掘进情况下3倍盾构直径的影响范围;盾构前方土体呈现整体沉降的规律,其沉降槽不能被Peck正态分布公式拟合;在盾构重新启动时,与正常掘进相比,盾构千斤顶总推力急剧上升。究其原因认为,在停机过程中,受扰动结构性软土强度恢复影响,导致盾构与土体之间摩阻力大幅增大所致。本文结果对研究软土地区盾构施工因故停机期间地层及盾构响应特性有一定借鉴意义。     

盾构出洞冻结加固土体变形研究

基于宁波北仑电厂二期取水隧道盾构出洞口冻结加固工程的现场监测和数值分析的结果，作者系统地讨论了由于土的冻结效应产生的若干技术问题，如地表隆起，土体分层变形和冻土结构周围的未冻干的变形问题。     

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。     

盾构隧道地震响应及减震措施研究

文章提出了一种能够有效模拟盾构隧道衬砌管片动力行为的有限元计算模型,即用旋转弹簧模拟管片横向接头,而将多个管片环对应的剖面用剪切弹簧单元连接,从而模拟环间接头的多层平面应变分析模型。同时以显式形式将多次透射边界条件引入动力分析控制方程,以模拟无限域的影响。随后利用该方法对武汉长江隧道工程盾构段典型横断面进行了隧道地震响应分析,研究了不同的结构及接头参数对结构受力与变形的影响规律以及地基加固的减振效果。分析还表明,对盾构隧道周围的土体采取适当方法进行地基加固处理,能有效降低结构的内力和变形,减振效果显著。     

地铁隧道盾构掘进对上跨地道基坑稳定性影响研究

地铁隧道盾构掘进对上跨基坑变形稳定特性和施工安全控制有着显著影响。文章依托呼和浩特市在建地道与在建地铁2号线"十"字交叉工程,通过数值模拟和实测监控对比分析,研究地铁隧道盾构掘进过程对上跨地道基坑稳定性影响规律。结果表明:受地铁下穿影响,基坑围护墙发生沉降和向基坑内侧变形,钢支撑轴力变化较小,主要以沉降变形为主,未加固时最终沉降累计值达16 mm;基坑下土体加固可显著减小基坑支护结构变形,沉降值可减少为未加固时的30%。有限元建模数值分析能够反映地铁下穿对基坑支护结构变形影响的一般规律,可为基坑围护结构的设计提供一定的理论依据。     

盾构隧道施工对在建明挖公路隧道变形的影响

为探明盾构隧道施工对在建明挖公路隧道变形的影响,以某山岭重丘区在建高速公路隧道盾构区间临接明挖隧道工程为例,采用FLAC3D数值仿真法分析盾构隧道不同位置施工对明挖隧道围护结构及周边土体变形的影响,提出科学有效的改善措施,为同类型工程项目建设质量安全控制提供理论指导。     

盾构长距离穿越房屋安全技术研究

苏州轨道交通2号线穿越古城区,从480幢各类房屋的正下方或侧面通过,其房屋多为无基础或简单条形基础,易受变形影响发生开裂、崩塌等;再加上2号线穿越粉土和粉砂层,地下水位较高,透水性强,盾构穿越时由于土体扰动极易发生流砂或板结现象,使开挖面失稳。虽然盾构隧道施工技术随着盾构性能的改进有了很大发展,但在上述特殊情况下成功穿越近邻的大量建筑物依然是全新的挑战。文章通过掘进速度,以及浆液材料和注浆量现场试验,确定了盾构穿越房屋时的影响范围,提出了盾构通过时的地表沉降控制标准,并给出了掘进速度、浆液材料组成与配比、注浆量及注浆时机的控制标准,为2号线的安全穿越提供了技术保障。