数值模拟方法在设计隧道结构和预测地面沉降中的应用

正列宁格勒(今圣彼得堡)地铁设计院隧道结构设计部70年来实际上设计了圣彼得堡地铁的所有承载结构,创建了采用拼装式钢筋混凝土衬砌的车站和区间隧道,包括使用钢筋混凝土构件的立柱式车站、使用钢构件过梁的塔柱式车站、无旁侧站台的车站、单拱双层车站、使用挤入地层的高质量防水衬砌的区间隧道、运河水下公路悬浮隧道,以及设计了铁路、公路整体式钢筋混凝土衬砌。近些年来,积极利用各种程序包3D模     

大跨度人防隧道工程下穿施工对既有地铁隧道区间结构稳定性的影响

[目的]为分析新建大跨度人防隧道工程小净距下穿既有地铁线路施工时对地铁隧道区间结构稳定性的影响,需对人防隧道下穿施工过程进行模拟研究。[方法]依托青岛某扁平大断面人防隧道下穿既有地铁区间隧道工程,建立了三维有限元模型,模拟人防隧道开挖的全过程。重点分析了人防隧道设置的中隔墙在开挖过程中的力学响应及变形规律,以及整个施工过程对既有地铁车站及其区间隧道的影响情况。[结果及结论]人防隧道中隔墙在先行洞和后行洞施工过程中呈现出明显的偏压趋势;人防隧道初期支护结构受既有地铁隧道的上部拱顶效应与中隔墙的双重作用,呈现出罕见的前大后小的“四象限”分布规律,且右侧沉降值大于左侧沉降值;既有地铁车站及其区间结构受人防隧道开挖空间效应的影响明显,其变形趋势均表现为向开挖侧移动,但其变形值均小于规范规定的预警值。     

多目标规划理论在新建隧道开挖顺序中的应用

研究目的:对于多分区断面隧道开挖,不同的开挖顺序有着不同的应力释放、叠加路径,从而导致不同的结果,尤其在接近施工时,开挖引起地层的变化将直接影响到既有结构的位移和变形.因此,对多分区断面隧道开挖顺序的研究就显得尤为重要.本文以北京地铁10号线国贸站-双井站区间暗挖下穿既有地铁1号线为实例,介绍多目标规划理论在新建隧道开挖顺序优化问题中的应用.研究结果:通过采用多目标规划理论对开挖顺序进行计算优化,并在施工中依靠多项合理技术措施,北京地铁10号线国贸站-双井站区间下穿地铁1号线的既有线沉降得到了有效的控制,最大沉降值为4.83 mm,小于5 mm的极限值,确保了施工安全和既有地铁的正常运营.     

多目标规划理论在新建隧道开挖顺序中的应用

研究目的：对于多分区断面隧道开挖，不同的开挖顺序有着不同的应力释放、叠加路径，从而导致不同的结果，尤其在接近施工时，开挖引起地层的变化将直接影响到既有结构的位移和变形。因此，对多分区断面隧道开挖顺序的研究就显得尤为重要。本文以北京地铁10号线国贸站一双井站区间暗挖下穿既有地铁1号线为实例，介绍多目标规划理论在新建隧道开挖顺序优化问题中的应用。研究结果：通过采用多目标规划理论对开挖顺序进行计算优化，并在施工中依靠多项合理技术措施，北京地铁10号线国贸站一双井站区间下穿地铁1号线的既有线沉降得到了有效的控制，最大沉降值为4．83mm，小于5mm的极限值，确保了施工安全和既有地铁的正常运营。     

北京地铁10号线三联拱隧道施工技术研究

北京地铁10号线北土城站—安贞门站区间三联拱隧道穿越粉质黏土和中粗砂地层,采用浅埋暗挖CRD工法施工.中洞先行开挖。然后开挖两侧隧道,分部衬砌,施工过程中受力转换复杂,分部沉降对地层影响大,通过采用合理施工方法,信息化调整支护参数。确保了结构的安全稳定,解决了复杂受力结构浅埋隧道开挖的难题。     

禁爆区域地铁隧道悬臂掘进机施工技术探讨

城市轨道交通与市政商务区合建区域施工中,不同施工单位的多项目交叉作业,地面空间紧张,盾构法施工地铁隧道所需的盾构机进出场道路、施工场地难以满足。文章结合区间隧道穿越地层以中风化石灰岩为主、无地下水的实际地质情况,对单轴悬臂掘进机进行局部的优化调整后用于地铁隧道开挖施工。工程实践证明,悬臂掘进机在单轴抗压强度在50MPa以下的稳定地层中隧道开挖施工效果良好,既可解决施工场地受限,人工配合常规机械开挖施工速度慢、成本高等问题,又可规避禁爆区域申请爆破施工难的系列弊端。     

圣彼得堡地铁双线区间隧道施工技术

公开招股公司是俄罗斯最大的隧道施工专业公司,隶属于圣彼得堡地铁工程局。有70年修建圣彼得堡（前列宁格勒）地铁的历史,该公司积累了丰富的修建地下结构经验,包括利用机械化方法开挖隧道。最近几十年来,该公司在减轻地下工程劳动量、降低修建地铁成本以及加速开挖作业等方面采用先进方法,包括修建圣彼得堡地铁伏龙芝半径线。     

双洞单圆盾构隧道与横通道结合修建地铁车站施工过程的结构力学分析

为避免车站和区间盾构隧道施工在时空中产生矛盾,充分发挥盾构机的使用效率,达到盾构机掘进经济里程,采用双洞单圆盾构平行掘进过站,先行贯通全线大部分区间隧道,继而在盾构隧道基础上通过横通道扩挖构筑地铁车站。FLAC3D仿真结果表明:施工过程中地层位移和管片应力与应变合理,工程风险可控,可达到缩短工期,节约建设成本的目的。     

复杂条件下超大跨地铁车站施工仿真技术研究

研究目的：研究复杂条件下超大跨浅埋暗挖地铁车站施工时,不同施工工序下开挖引起的地层扰动对地表沉降及拱顶下沉的影响规律。研究方法：以某超大跨浅埋暗挖地铁车站作为工程背景,利用ANSYS有限元软件作为开发平台,以浅埋暗挖隧道开挖支护理论为基础,采用平面应变模式,对双层两柱暗挖结构的三跨连拱隧道开挖支护全过程进行非线性仿真研究。研究结果：仿真计算结果与现场监测数据基本吻合,可以指导该类型隧道施工的地层沉降仿真研究、施工作业及信息化施工。研究结论：地表沉降影响范围约3倍洞径,最大沉降量为20.75 mm,拱顶最大下沉量为29.93 mm;超大跨隧道分部开挖“群洞效应”明显,在“上软下硬”围岩地层中,地层变形控制的关键工序是上部软岩断面的开挖支护,下部断面要减少爆破振动对地层变形的影响;大跨隧道开挖支护中,不同分部开挖引起的沉降量及沉降槽宽度是不同的。     

太原地铁1号线工程地质条件及主要地质问题研究

结合太原地铁1号线地铁特有的地层岩性、地质构造、岩土特征、水文地质,分析与地铁隧道、车站建设相关的工程地质条件、水文地质条件特征。研究太原地铁1号线的主要工程地质问题,即交城活动断裂、地面沉降、地震液化、湿陷性土。在此基础上,对地铁车站基坑以及区间隧道开挖可能面临的工程地质问题进行分析和研究,得出结论:交城活动断裂带内不宜设置地下车站,地下站基坑开挖易产生流沙、基坑边坡失稳,地面沉降对工程影响不大。     

两侧深基坑开挖对近邻地铁车站及隧道变形影响的优化分析

基坑周围环境的保护要求日趋严格,基坑工程近邻地铁车站和隧道的情况亦日益常见。为此,优化基坑开挖方案以控制车站和隧道的变形则至关重要。以天津市某与地铁车站贴建的深基坑工程为背景,采用考虑土体小应变硬化特性的有限元方法,结合3种不同开挖顺序的施工方案,分析两侧基坑开挖对既有车站和隧道变形的影响。计算结果表明,在控制车站和隧道变形方面,对称开挖的施工方案最优,合理制定两侧基坑开挖的顺序能有效控制车站和隧道的水平位移,但对隧道沉降的控制效果不明显;非对称开挖时,先施工小基坑优于先施工大基坑。     

新建地铁车站近距离上穿既有地铁区间隧道施工方案的选择

北京地铁新建5号线东单站垂直上穿既有地铁1号线区间隧道,采用浅埋暗挖法施工,基于Peck公式预测施工引起的地表最大沉降为-34.5～-69.0 mm.为了严格控制地表沉降和既有地铁区间隧道上浮,采用工程类比法和FLAC3D有限元法,对柱洞法、中洞法和侧洞法3种地铁车站施工方案进行对比分析,结果表明柱洞法引起的地表沉降、既有地铁区间隧道上浮及结构内力变化均明显小于中洞法及侧洞法,因此施工方案选用柱洞法,并且洞室1、洞室3和洞室8的开挖以及中部梁柱体系施作阶段是柱洞法施工的关键控制步骤.施工完成后,实测地表最大沉降为-53.2 mm,既有地铁区间隧道底板最大上浮为7.7mm,均在控制标准之内.     

小净距硬岩区间接收洞施工技术研究

为缓解城市地上交通压力地铁被广泛采用，地铁区间隧道进入车站段需提前施工接收洞，用来降低TBM出洞风险。青岛地铁1号线北岭站～水清沟站(位于硬岩区且左右线距离仅为2.2 m)接收洞采用非对称注浆加固+控制爆破法施工。为减少后开挖隧道对已开挖隧道的影响，如已开挖隧道沉降、结构变形开裂、先开洞扭转等问题，项目通过爆破设计、超前支护、非对称注浆、施工监测等方面控制，安全快速地完成了小净距硬岩隧道接收洞施工，可为类似工况项目提供经验参考。     

盾构隧道下穿既有地铁车站施工影响及控制措施研究

以杭州地铁7号线建设三路站—耕文路站区间盾构下穿2号线既有建设三路站为背景,采用数值模拟的方法,研究分析新建地铁车站基坑开挖和新建区间盾构下穿既有车站结构过程中,既有车站结构和盾构隧道的变形趋势及最大沉降区域的分布概况;结合相关工程经验,提出盾构隧道下穿既有车站控制措施。     

浅埋大跨超近距多洞室暗挖施工监测分析

大跨车站开挖过程中,受浅埋近距离多洞室等复杂情况的影响,隧道围岩呈现出非线性沉降,因此这种地铁车站开挖必须实施信息化施工。通过地表监测及时掌握围岩力学状态,及时采取对策,实施动态施工,以确保隧道暗挖施工安全。     

地铁隧道穿越承压水砂土层冻结帷幕设计与施工

以南京地铁2号线集庆门站区间隧道施工为例,介绍冻结帷幕设计与施工技术在流砂地层、地下水丰富、地质状况不好、开挖支护困难地质条件下的地铁隧道施工中的应用,并对冻结帷幕设计及施工技术进行了论述。     

基坑开挖引起下卧地铁区间隧道上浮控制研究

基坑开挖对其下部的地铁区间隧道有明显的影响.上海轨道交通7号线浦江南浦路站--浦江耀华路站区间的中间风道基坑工程位于地铁区间隧道的上方,坑底距隧道顶的最小距离仅为9 m.基坑开挖对该地铁区间隧道上浮影响的分析与计算成为该工程的关键.为此建立了该基坑工程的数值分析模型,对实际施工工况进行模拟,动态地分析了施工过程中开挖卸荷对地铁区间隧道上浮的影响:下行隧道上浮较上行线要大.提出了相应的控制措施:地铁区间隧道变形值超过允许值,需对隧道周围土体进行加固处理,或者采用堆载的方法.建议加载大小为160 kN/m2;若采用坑底加固的方法,加固弹性模量为30 MPa.     

特殊杂填土地层地铁暗挖区间施工加固措施分析

以沈阳地铁9号线某暗挖区间穿越特殊杂填土地层工程为例,建立暗挖区间开挖的数值模型,分别计算区间隧道与特殊杂填土段不同位置关系以及不同地层加固措施下的地表沉降和隧道变形。采用FLAC3D软件进行数值模拟,分析采用地面注浆和洞内深孔注浆地层加固措施对于暗挖区间隧道开挖沉降、变形控制的效果。     

上跨既有地铁盾构隧道的深基坑开挖支护技术

介绍南京火车站的站前地下广场西出口基坑上跨既有地铁1号线盾构区间隧道的深基坑支护施工方案,为降低基坑开挖的减载效应对盾构隧道管片结构的影响,采用“基坑抽条开挖、钻孔桩抗拔、深搅桩加固地层”的综合施工技术,保证盾构隧道结构的稳定.     

崇文门站施工允许地表沉降分析及施工措施

北京地铁五号线崇文门站下穿既有地铁一号线区间隧道以及众多地下管道,为保证既有线地铁的正常运营和地下结构的安全,需严格控制新建车站施工引起的地层位移.针对新建崇文门车站暗挖施工对地下管线和既有线地铁影响的实际情况,分析和计算穿越既有线地铁段施工地表允许沉降值,提出一种合理的施工措施.