新建盾构隧道施工对既有铁路路基的影响研究

结合武汉地铁区间盾构隧道下穿合武铁路工程,采用数值模拟计算的方法研究盾构施工过程中路基及地层的变形,分别从埋深、地层加固措施方面对铁路路基沉降的影响规律进行分析。研究结果表明:盾构掘进过程中,盾构开挖面距路基中心线约6 m时,既有路基就已产生明显的沉降,且先行隧道施工对路基产生的扰动尤为显著;路基沉降槽宽度随隧道埋深的增大而增大,沉降槽曲率及峰值逐渐减小,在此地层条件下,隧道埋深增大到一定程度后路基沉降仍超过了限定值;对隧道周围土体采取注浆加固措施能够有效控制地层的沉降,保证列车安全正常运行。     

地铁盾构隧道下穿既有铁路变形控制研究

盾构隧道下穿既有铁路线路会造成铁路线路沉降变形,影响列车的正常运行。基于此,在某实际工程的基础上,对地基加固、盾构下穿过程中铁路线路沉降情况进行监测分析。结果表明：旋喷桩加固注浆施工对铁路线路影响很小,当旋喷桩加固施工完成后,主加固区施工对铁路线路影响较大;地基加固对盾构下穿时铁路线路变形控制有较好效果,隧道穿越施工期间,路基最大沉降量为36．52mm,轨面最大沉降量为15．88mm,满足规范要求。     

中砂层盾构穿越路基的沉降变形影响因素分析

路基变形是关乎运营铁路安全的重要指标,同时也是运营事故的潜在诱发因素。盾构隧道下穿既有铁路是造成其路基变形的重要原因之一,因此基于工程地质详勘确定了不同工况的地基强度参数,开展路基沉降变形数值计算分析。研究结果表明：地基采用不同加固方式处理后的铁路路基,其地基加固强度与路基顶的沉降变形值呈负相关性;地层损失对于路基沉降变形有较大影响,且在一定范围内路基沉降变形随着地层损失率的增加而逐步增大,地表沉降槽宽度系数与地层损失密切相关;采用MJS工法加固盾构隧道周围土体能够减小盾构穿越路基的沉降。本研究结论可为有效解决盾构穿越路基的沉降变形问题提供借鉴参考。     

软土地区盾构隧道斜下穿多股铁路路基变形规律

目的：目前，地铁隧道穿越铁路路基的情况越来越多，但软土地区盾构隧道斜下穿既有运营铁路的研究相对较少，因此需分析该情况下的路基变形规律。方法：以绍兴轨道交通1号线大滩站—火车站站区间盾构隧道下穿杭甬铁路绍兴站站房及6股铁路股道工程为例开展研究。采用有限元法分析了盾构隧道掘进施工对杭甬铁路路基的变形影响，并基于实测数据对数值模拟结果进行了对比分析，充分验证了袖阀管注浆加固方案的有效性。结果及结论：有限元分析结果表明：未考虑盾构穿越区域地基加固的情况下，杭甬铁路路基顶面最大沉降值为13.12 mm,不满足沉降控制标准要求；当盾构穿越区域采用袖阀管注浆加固措施后，杭甬铁路路基顶面最大沉降值为8.20 mm,满足沉降控制标准要求，说明袖阀管注浆能够有效控制铁路路基沉降和轨道的不平顺。实测数据结果表明，盾构隧道下穿铁路施工期间的累计变形历程可分为路基隆起、路基快速沉降、路基平稳波动及后续沉降4个阶段，且前期隆起量大、后续变形相对较小，加固后的路基累计变形量能控制在10.00 mm以内。     

地铁隧道下穿对既有铁路的影响分析及加固对策

地铁盾构下穿既有铁路施工时,土体的扰动会导致既有铁路产生不均匀沉降,对铁路安全运营产生非常不利的影响。本文考虑盾构隧道下穿施工,铁路路基及结构间的相互作用关系,建立结构-路基-土体有限元模型,分析盾构施工过程中铁路路基和框架桥的变形特征,评估工程安全性,提出相应的施工加固措施和加固范围,并与监测结果进行了对比分析,结果表明设计所采取的加固措施是切实可行的。     

黄土地区地铁盾构下穿铁路变形控制技术

研究目的:黄土地区某城市地铁2号线盾构施工下穿既有陇海铁路线是一个盾构施工中的I级风险源,为保证地铁盾构施工安全下穿陇海线路,开展了盾构施工穿越既有铁路的变形控制技术研究,以为盾构安全施工提供技术支撑。研究结论:(1)黄土地区地铁盾构下穿既有陇海线路的地表沉降规律:不采取控制措施盾构施工时,路基右线隧道轴线正上方的沉降量为20.48 mm,左线隧道轴线正上方的沉降量为12.85 mm,左右线隧道的轴线上的沉降量均超出了沉降允许值;采取严格控制土压力、盾构匀速通过、严格控制注浆量、减少盾构推进方向的改变等减小地铁盾构下穿既有铁路施工风险的措施盾构施工时,右线隧道轴线正上方的沉降量为5.44 mm,左线隧道轴线上方的沉降量为4.95 mm,均小于变形允许值。(2)FLAC计算预测的变形规律与实际值基本一致,地表和铁路路基的变形量在允许范围内;减小地铁盾构下穿既有铁路施工风险的措施合理有效。(3)该研究成果可应用于黄土地区地铁盾构下穿铁路施工变形控制。     

合肥地区新建盾构隧道下穿铁路路基段地层预加固措施研究

以合肥一轨道交通线下穿合福高速铁路联络线、合武铁路为工程背景,采用三维有限元数值模拟方法,考虑不同地层加固范围,模拟不同加固方案工况下盾构下穿既有铁路引起的铁路路基变形规律,分析不同地层加固方案对路基沉降的影响。结果表明,加固盾构通过位置周边地层能有效控制路基沉降。最后结合本工程的特点及常规盾构施工经验,提出盾构下穿铁路路基施工时可采用的施工技术措施,为同类工程项目提供借鉴。     

超大直径盾构下穿既有铁路群安全性评估研究

以武汉市两湖隧道工程下穿既有武黄城际线、南环线和大花岭疏解线等铁路为背景,对隧道施工中的重大风险源--区间下穿武黄城际铁路等6条铁路线的施工过程进行了三维仿真数值模拟。武汉两湖隧道盾构直径达15.5m,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟的计算结果表明:(1)超大直径盾构下穿铁路路基主要引起的是路基沉降,地层损失率是控制沉降的关键因素。(2)盾构下穿的铁路接触网立柱,沉降及位移明显,以沉降为主,水平向偏移主要表现为向盾构轴线侧倾斜。(3)在隧道开挖面通过路基下方前已发生沉降变形,穿过路基时轨道变形较大,完全穿越路基后轨道沉降几乎不发展。     

地铁盾构隧道下穿高速铁路引起路基变形数值分析

以广州市轨道交通某区间盾构隧道下穿高速铁路路基为背景,通过建立三维有限元模型,分析了采取地层加固措施对于控制既有高速铁路路基变形的效果。通过计算分析可知,加固区的存在能够有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路路基纵向和横向沉降及不均匀沉降,从而保证既有铁路安全运营不受影响。     

地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路无砟轨道路基的影响研究

以无锡地铁3号线盾构隧道下穿沪宁城际铁路路基为背景,采用理论分析结合有限元单元法,探讨对铁路路基采用混凝土板+钻孔桩+CFG桩联合加固措施的有效性以及加固效果,并将计算结果与施工监测数据进行对比,结果表明:采用加固方案后,当地层损失率为0.5%时,双线贯通后沪宁城际铁路路基的最大沉降变形为0.712 mm,路基加固后的最大沉降是未加固时最大沉降值的11.3%。因此,预加固措施能够有效控制地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路路基过程中产生的沉降变形,满足高速铁路运营安全。     

软土地区盾构隧道下穿新建铁路的地基处理方案研究

以宁波轨道交通1号线二期工程下穿同期施工的新建北环线为背景,针对所提出的铁路软土地基搅拌桩和桩板两种地基加固方案,通过理论计算、数值模拟和工程类比的方法,从路基工后沉降和结构安全角度进行了对比分析.研究表明,采用搅拌桩加固时路基工后沉降将超过规范要求,盾构施工对桩板结构路基变形影响较小,采用桩板结构能满足要求.     

富水地层盾构掘进下近接桩-土力学响应分析

基于富水地层透水性强、土层强度低等特性,运用盾构技术进行隧道施工造成的土层变形、临近桩体扰动等负面现象尤为突显。为探明渗流影响下由盾构掘进引起的孔压变化、桩-土响应规律,以某盾构隧道工程为依托,采用有限元数值分析方法,阐明盾构隧道在流-固耦合作用下的孔压分布、桩-土内力及位移发展形式。研究结果表明:(1)与未考虑地下水作用相比,渗流场影响下的桩体与地表土层沉降明显加剧,其沉降最大增幅分别达32.18%、31.95%;(2)盾构隧道下穿建筑桩基施工,对桩体内力值影响较大,桩体下部轴力沿埋深增长并产生负摩阻力,较大程度地抑制桩体性能发挥;(3)隧道防水失效下,周边围岩内部孔隙水压力于1倍隧道直径范围内呈现剧烈衰减,并沿水平向出现明显孔压降压带。     

超大直径顶管群下穿京沪铁路的设计研究

研究目的:超大直径顶管群曲线顶进穿过京沪铁路路基,不可避免对管道周围土体产生扰动,通过仿真计算研究不同顶进次序对铁路路基及轨道的变形影响,以及对该变形的影响进行评估,并结合地质资料提出袖阀管注浆加固路基方案,以指导顶管群安全穿过运营铁路。研究结论:(1)考虑不同顶管顶进次序的相互影响,顶进所引起的铁路路基最终变形呈沉降槽形式,变形区域边界线水平倾角近45。;(2)不同顶进次序引起的路基变形差别主要体现在不同位置发生的时间不同,最终变形差异并不大;(3)顶管作业对铁路的影响主要从路基沉降量和轨道短弦矢度值进行评估,仿真计算表明轨道短弦最大矢度值未超过要求;(4)沉降槽曲线表明路基面最大沉降量已超过10 mm,可通过袖阀管注浆加固以满足既有路基技术要求;(5)该研究成果对于采用非明挖方式下穿铁路结构的安全评估及设计具有参考价值。     

地铁区间隧道下穿福厦铁路风险分析

厦门地铁4号线厦门北站至同安食品工业园区间隧道下穿福厦铁路,地铁盾构隧道施工期间必须确保铁路正常运行,这对地铁设计与施工提出较高要求。对区间隧道下穿福厦铁路路基重大风险源的施工过程进行三维有限元分析,通过采取相应的工程措施确保福厦铁路行车安全。分析结果表明:通过采用土压平衡式盾构施工并严格控制施工参数,对一定范围内的土体进行改良、采取D24型钢便梁加固轨道等措施,可以有效地控制福厦铁路路基沉降;铁路路基沉降槽随区间隧道的开挖而发生动态变化,左线开挖时呈三次抛物线,再开挖右线时呈二次抛物线;采取措施后的工程风险等级可降为Ⅲ级。     

盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律研究

为了揭示盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律,依托长沙市地铁1号线黄兴广场站~南门口站区间隧道工程,采用FLAC3D构建盾构下穿流塑状残积粉质黏土三维数值模型,探讨盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层和加固处理后的地层施工对地表沉降及地层变形规律的影响。研究结果表明:盾构区间采用旋喷桩加固时,其地表沉降值及沉降槽宽度相比原状土区域(即未经过旋喷加固区域)均有较大幅度的减小。可见,采用旋喷桩加固对流塑状残积粉质黏土地层加固效果明显。     

城际铁路下穿南水北调干渠设计方案研究

城际铁路下穿南水北调中线干渠工程,国内尚属首例,干渠沉降变形控制要求严,工程实施难度及风险大。基于新郑机场至郑州南站城际铁路的工程背景,从对机场与航空港区规划及机场电磁环境影响等方面,比选确定城际铁路下穿干渠的交叉方案。考虑工法对地层的适应性、干渠结构变形、风险可控性、工程投资等因素,研究确定大直径盾构下穿干渠的施工工法。提出盾构以2D埋深下穿干渠的沉降变形控制标准,即渠道坡顶、坡脚最大变形差≤1 mm/m,渠道位移(+10～-5) mm、变形速率≤2 mm/d。采用有限元软件对盾构穿越干渠过程进行数值模拟,干渠沉降可控、不影响结构安全。对盾构下穿干渠风险进行系统分析,提出切实可行的工程对策措施,以降低或规避风险,确保隧道施工及干渠运行安全。     

地铁盾构隧道下穿高铁路基沉降变形特征研究

为降低地铁隧道下穿高铁路基的实施风险,控制工程投资,以北京地铁昌平线南延盾构区间下穿京张高铁路基工程为背景,采用数值计算结合现场检测的方法,对不同隧道埋深条件下盾构隧道小角度下穿铁路路基的路基沉降变化规律、不同隧道开挖顺序对路基沉降的影响、适宜的隧道覆土厚度、加固措施等关键技术问题进行系统研究。研究结果表明：(1)隧道覆土厚度≤3D(D为盾构隧道直径)时,随覆土厚度的增加,路基沉降明显;隧道覆土厚度>3D时,随覆土厚度的增加,路基沉降变化不明显;线路条件许可时,隧道覆土厚度宜控制在3D左右;(2)隧道覆土厚度≤2D时,路基沉降曲线整体大致呈“W”形,随覆土厚度的增加,“W”形底部范围逐渐缩减,由左右线隧道上方区域逐步缩减至左右线隧道中线附近,沉降最大值点位于先施工隧道侧;(3)隧道覆土厚度>2D时,路基沉降曲线整体呈“V”形,沉降最大值点位于左右线隧道中线附近;(4)先开挖右线隧道的路基沉降值要小于先开挖左线隧道的路基沉降值;当隧道覆土厚度≥2D时,不同开挖顺序引起的路基沉降值差异很小,但从有利于沉降控制的角度看,宜优先开挖右线隧道;(5)注浆加固措施是控制沉降的有效手段。     

盾构穿越始发段土体加固区时土体沉降扰动分析

在整个盾构的掘进施工过程中,其始发段施工是事故频发的危险区段。为此,以武汉市地铁江汉路到积玉桥越江段施工为背景,选用FLAC3D软件对盾构穿过始发段全过程的土体扰动规律进行分析。数值仿真分析结果表明:在始发阶段盾构经过土体加固区时,土体横断面沉降槽呈现正态分布规律;将土体加固后,加固区的地表沉降很小,表明加固区土体受到的盾构施工扰动效应较非加固区明显减小;盾构中部通过加固区和非加固区分界面时地表沉降增加速率最大,盾构机前部和尾部通过时地表沉降增加的速率较小;盾构掘进过程中非加固区土层的沉降槽均呈现正态分布,盾构掘进主要影响盾构开挖洞口横向两侧18~22 m范围内土体,以及纵向15~20 m范围内的土体。     

长沙地铁富水软弱地层盾构下穿京广铁路风险分析与控制研究

长沙地铁1号线区间盾构下穿京广铁路段穿越富水软弱地层,施工风险高。针对具体地质与环境条件进行风险分析与控制研究,对盾构下穿铁路施工风险进行系统分析,阐述其风险因素及造成的危害,为有效规避下穿京广铁路风险,提出了旋喷桩加固+"横抬纵挑法"的风险控制措施。结合现场施工与监测情况,探讨京广铁路路基沉降的变形规律,对京广铁路的安全进行评价。实践证明,风险控制措施效果良好,可供类似工程参考。     

下穿运营线路的黄土塬盾构隧道的施工风险与对策

以位于黄土塬区的引汉济渭二期工程南干线引水隧洞为依托,探讨分析了黄土塬地区盾构引水隧洞下穿高速公路路基段和运营线路造成的地层扰动影响,在此基础上提出加强注浆、地层预加固、控制盾构土仓压力及出土量等措施以减少地层不均匀沉降的施工风险;针对盾构掘进穿越黄土塬区地层时,由于地下水位高,砂土渗透性强导致掘进困难,每环掘进漏泥多,清理时间长,盾尾涌水及螺旋出土机喷涌现象频繁发生的问题,研究了盾构喷涌的形成机理,据此制定了渣土改良、盾构掘进参数优化等防喷涌的施工对策;形成了针对黄土塬区盾构法引水隧洞下穿运营线路的施工风险分析与对策,为现场作业和相似工程提供施工指导。