软土地区河道开挖对下方地铁隧道变形的影响及其控制措施

[目的]地铁盾构隧道因上方河道开挖卸荷产生隆起变形,可能会影响地铁隧道的正常运行。为此,应就软土地区河道开挖工程对下方地铁隧道的变形影响进行研究,并制定地铁隧道变形控制措施。[方法]介绍了案例工程的概况,采用有限元方法对其实测数据进行分析,验证了土体本构模型及参数的合理性。基于具有典型软土特征的宁波地区地层剖面和土层参数,建立了土体简化模型,依次分析了河道开挖宽度变化对下方地铁隧道变形的影响、河道开挖深度变化对下方地铁隧道变形的影响、软土层埋深对地铁隧道变形的影响。介绍了门架式土体加固措施及门架式梁板加固措施两种变形控制措施,将考虑了控制变形措施的计算模型与基准模型的有限元计算结果进行了比较分析。[结果及结论]在土体加固和河道开挖阶段,下方地铁隧道变形分别表现为沉降和隆起;河道开挖断面面积相同时,减小河道的开挖深度、增加河道开挖宽度,有利于减少下方地铁隧道变形;地铁隧道竖向位移主要由其下方土体回弹变形产生;门架式梁板加固措施对于地铁隧道隆起变形的控制效果明显。     

地铁盾构区间上方深基坑开挖对隧道的影响分析

在已建地铁盾构隧道上方近距离开挖深基坑工程中,隧道上浮、基坑回弹隆起和隧道结构变形是施工过程中控制的难点.利用三维数值计算方法,研究基坑开挖过程中盾构隧道的变形规律,并提出可采取的加固措施,分析如何运用时空效应原理,分层、分段开挖基坑,以减小基坑回弹量,确保盾构隧道结构的安全.     

盾构隧道病害分析及上方架空轻质回填研究

研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模拟手段,分析隧道上浮及病害成因,并提出一种隧道上方架空轻质回填的方案,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)基坑地下室大面积抗拔锚杆高压注浆是造成隧道发生上浮的主要原因,地下水位上升引起的隧道上方土层重度减小及强风化粉砂质泥岩的软化、膨胀,降低了隧道上方土层的抵抗作用;(2)隧道纵向不均匀上浮和注浆引起的隧道侧方压力增大,导致隧道发生环径向错台、椭圆度变形超限,过大的"竖鸭蛋"变形是隧道管片侧墙开裂、接缝及螺栓孔渗漏水的直接原因;(3)针对隧道开裂、渗漏水及椭圆度变形,提出相应的病害处理措施;(4)提出"架空结构+轻质EPS板"的回填方案、相应的施工工序及EPS板施工要点,实测结果表明该地铁保护方案将隧道沉降控制在9. 1 mm;(5)本研究成果可供类似盾构隧道上方堆载工程参考。     

地下管线群跨越地铁隧道的压载补偿预制管沟结构施工技术

针对市政地下管线群跨越地铁隧道时可能引起隧道结构变形问题,设计了一种预制管沟结构。管沟结构由U型槽、底板与盖板组成。该结构利用盖板上方的砂袋压载来补偿土方开挖造成的卸荷,可实现施工期间的基本零卸荷,从而控制下方地铁隧道的隆起变形,以确保地下管线施工期间的地铁运营安全。工程实践表明,该管沟结构尤其适用于软土地区,能有效控制土体卸荷引起的地铁隧道隆起变形。     

基坑开挖引起的邻近地铁隧道纵向变形计算方法

为了分析基坑开挖对邻近地铁隧道纵向变形的影响,首先采用Mindlin解推导得到基坑开挖引起的隧道纵向附加应力计算公式;然后基于双面弹性地基梁模型建立地铁隧道的纵向变形方程,并应用有限差分法和MATLAB编程计算出隧道的纵向位移;最后通过有限元算例和工程实例对理论方法的合理性进行验证。结果表明:提出的理论计算方法与数值模拟结果和现场实测值均吻合良好;采用双面弹性地基梁模型分析隧道纵向变形比Winkler弹性地基梁模型更具优越性。     

基坑分段开挖下部盾构隧道纵向变形规律研究

为研究基坑分段开挖时下部盾构隧道的纵向变形规律,以某分段开挖基坑小角度斜跨盾构隧道工程为例,采用对比法和归纳法,通过数值模拟分析,得出基坑分段开挖时下部盾构隧道纵向变形规律.研究表明:(1)基坑分段越越短,其下部盾构隧道最大隆起位移值越小,隧道隆起范围越小;(2)开挖分段个数与隧道隆起位移峰值个数相同,分段越均匀,峰值...     

基坑开挖对下方地铁隧道影响数值分析

研究目的:与既有地铁隧道上下重叠建设的基坑工程日益增多,基坑开挖卸荷对下方既有地铁隧道的影响是该类工程中不可忽视的问题。本文结合工程实例,采用有限元软件进行数值模拟,分析基坑开挖深度、土层特性等方面对下卧隧道的影响,并总结基坑开挖卸荷对下方隧道在结构变形、内力等方面的发展态势和变化规律。研究结论:(1)当基坑开挖深度与下卧隧道覆土厚度之比大于0.5时,下卧隧道结构变形和内力增幅显著,下方隧道竖向位移与上方基坑开挖深度近似于呈线性变化;(2)土层弹性模量越小,隧道隆起量变化增幅越大;(3)隧道内力随着基坑开挖深度的增加呈现减小趋势,当基坑深度开挖至7 m后,由于隧道偏压作用逐渐显著,隧道结构内力呈现增长趋势;(4)本研究结果可为类似工程设计、风险评估与施工提供借鉴和参考。     

新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道的变形控制

以机场线东直门站上跨下穿既有地铁13号线东直门站站后折返线工程为背景,研究新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道时既有地铁结构变形控制的标准及技术。施工前对既有地铁结构进行检测加固。根据检测评估、模拟计算和安全检算等结果制定既有地铁结构变形控制标准,并将沉降控制值按关键施工工序进行分解。施工过程中,采用加垫方法和PLC液压同步控制顶升技术等主动控制沉降。监测数据表明:隧道结构与轨道结构保持密贴;线路的轨距、水平、变形缝开合度均未超出控制值;开挖中导洞阶段及盖挖法施作下穿结构边墙和底板阶段既有地铁结构沉降占总沉降的50%左右,是施工控制的关键阶段;变形缝差异沉降超出控制值,是施工控制的重点位置;变形缝附近沉降、差异沉降等受环境温度影响较大,是监控的重点区域。     

软弱砂层下的地铁隧道穿越建筑物的加固技术及注浆控制效果分析

地铁隧道在富水软弱砂层下穿越建筑物时,容易引起开挖面涌水突泥、围岩滑塌失稳以及建筑物不均匀沉陷等工程灾害。以青岛地铁枣李区间隧道软弱砂层带下穿建筑物工程为例,提出了全断面超前帷幕注浆、初支背后径向注浆及洞内补偿注浆联合加固技术。通过数值计算考虑注浆膨胀作用,分析了隧道下穿施工过程的地表变形及建筑物稳定性特性。研究表明:隧道在软弱砂层中采用全断面超前帷幕注浆会引起地表隆起现象,双线隧道地表呈现M型隆起变形,后开挖隧道变形值较大;地表建筑物在注浆膨胀作用下表现出正曲率变形,后开挖隧道正上方建筑基础最易发生破坏;穿越富水软弱砂层时不能一味提升注浆压力来提高地层刚度,应与现场监测结合进行施工控制。     

联络通道施工对隧道T接结构的受力影响研究

在软弱地层施工地铁隧道联络通道会造成隧道结构局部应力集中,严重时可导致管片开裂等现象。为解决这一问题,利用ABAQUS有限元软件建立主隧道与联络通道结构模型,通过改变联络通道掘进长度与联络通道底部基床系数等因素,探究机械法联络通道T接隧道建设对主隧道结构的影响。研究发现：联络通道施工荷载使隧道发生横向扭剪变形,可导致施工过程中纵向顶推转角发生变化;随着联络通道掘进长度的增加,主隧道与联络通道管片应力不断增大;联络通道靠近主隧道上方管片受力变形大于主隧道上方（应力增加17%、变形可达4倍）;随着基床系数减小,隧道结构整体受力变形呈增大趋势（应力增大44%、沉降增大34%）。研究成果可为相关工程安全建设提供参考。     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。     

南京长江漫滩区基坑开挖与降水对既有地铁隧道影响的数值分析

基坑开挖与降水会使邻近既有地铁隧道产生内力调整和变形重分布,影响其正常使用和运营安全。开挖与降水过程中基坑支护、地基土体和隧道结构之间相互作用和影响,其变形稳定问题是一个复杂的三维力学问题,可采用三维数值模拟进行分析。基于FLAC3D有限差分数值分析软件,对南京长江漫滩区某大面积基坑开挖全过程进行模拟,重点分析开挖卸荷、降水对邻近2条地铁隧道结构的变形影响。计算表明,基坑开挖卸荷时产生的结构变形量值和变形相对曲率较小,未超过安全控制值;但降水产生的结构沉降变形量值较大,对地铁线路的正常运行产生不利影响。     

既有地铁隧道上方基坑开挖特性研究

基于长沙轨道1号线隧道上方的某地下空间开发工程案例,通过Plaxis 3D有限元软件对基坑开挖引起下方隧道结构变形以及管片内力进行数值模拟分析,研究每一开挖工况下隧道结构的变形以及管片结构的内力,并据此提出合理的分仓开挖宽度等施工措施。得出在此类基坑中,减小基坑一次性开挖暴露的隧道长度对减小下卧隧道的隆起量至关重要,并详述分仓开挖后基坑以及盾构区间的变形形态。     

地铁盾构下穿高速公路的路面变形特征分析

盾构施工过程中由于土体挖除、管片和二衬设置,将在穿越过程引起高速公路路面的沉降或隆起,对公路正常运营产生不利影响。论文采用Midas/GTS软件建立了北京地铁7号线盾构下穿京哈高速公路施工过程有限元模型,分析采用盾构法先后施工左右线隧道引起的高速公路路面变形特征,认为地铁盾构掘进过程中,公路路面沉降变形在纵向呈现出抛物线形态,在横向上沉降槽呈现为"U"形,最终的路面最大沉降值产生在两线隧道中轴线上方的右线第10掘进段(第23施工步)开挖时,最大值为15 mm,路面最大隆起值出现在右线上方的右线第9掘进段(第22施工步)开挖时,达6 mm。     

地铁隧道上方长距离并行基坑开挖的施工影响及变形控制

在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海下沉段需要长距离并行既有的地铁11号线隧道。这不可避免地会使下卧地铁隧道产生结构变形和附加受力,进而影响地铁隧道的运行安全。借助数值分析软件对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同工况下的坑顶土体放坡开挖、坑内土体开挖、主体结构施工等不同施工步序对下卧地铁隧道结构的受力和变形影响。在此基础上,提出了基坑分段开挖、控制基坑一次纵向开挖长度、前一段基坑开挖完毕后迅速施工底板等施工控制措施。现场监测数据验证了所提施工方法能有效控制下卧地铁隧道的变形。     

南京地铁盾构隧道纵横断面结构安全评估研究

南京地铁河西地区盾构隧道长期运营后,因地下水位变化、地面超载、周边基坑土方开挖、列车振动荷载等各种外部因素,造成了隧道纵断面不均匀沉降、横断面变形、管片错台及开裂、管片间渗漏等病害,基于纵断面曲率半径、横断面收敛、防水极限及螺栓强度极限的理论推算,结合与实测数值的对比,判断隧道防水性能及结构状态,为隧道的安全运营维护提供决策依据。     

不同加固措施下竖井式基坑开挖引起的下卧地铁隧道竖向隆起变形规律

依托深圳前海自贸区某地下道路的基坑直接放坡明挖工程,研究基坑开挖卸荷对其下方地铁11号线、5号线隧道竖向隆起变形的影响.基于文克尔地基模型的加权残值法微分方程提出下卧隧道竖向隆起变形的力学模型;结合项目特点提出保护下卧地铁隧道的竖井式基坑施工加固方案及组合措施;通过FLAC 3D数值模拟,对比分析未采取任何措施及逐步施...     

砂卵石地层基坑开挖对下卧运营盾构隧道结构变形研究

砂卵石地层中进行基坑开挖会对周边环境产生较大影响,而基坑工程下方存在既有运营地铁线路时,基坑开挖将严重威胁到既有线路的安全运营。为研究砂卵石地层U形槽基坑开挖对盾构隧道的变形影响,以北京首条有轨电车西郊线上跨既有运营地铁10号线为工程背景,通过对监测数据进行分析,得出基坑开挖过程中既有结构的变形规律,并提出相应控制手段和措施。结果表明:U形槽开挖会造成下方隧道和轨道结构产生不均匀隆起变形,经采用深孔注浆进行土体加固后,隆起值控制在1.5 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形值在±0.5 mm以内;开挖卸荷导致隧道受水平压缩、竖向拉伸的力,收敛为"竖椭圆"形状;轨距先拉开后缩小,最后再拉开,曲线呈"M"形,轨距值在±2 mm以内。     

长距离共线基坑下卧隧道 上浮控制措施及效果研究

上方基坑开挖引起下卧隧道上方土体卸载,易诱发隧道上浮,影响结构正常服役。依托深圳桂庙路快速 化改造工程,针对不同区段基坑开挖期间下卧隧道上浮,提出差异化的变形控制措施,并通过实测数据验证措施 的有效性。结果表明：距基坑中心越近,下卧隧道上浮量及土体卸载率越大;当开挖区域距离隧道大于 30 m 时, 土体开挖卸载对隧道变形基本无影响。对不同区段针对性地采取了“纵向分段分步+竖向分层+左右分幅”、“纵向 分段分步+竖向分层+左右分幅+旋喷桩加固”,以及“竖井跳挖+抗隆起框架”3 种差异化控制措施。实测数据表 明：土体最大卸载率为 0.52,隧道最大上浮量为 13.4 mm,表明隧道变形控制效果较好。本研究可为类似长距离 共线基坑下卧隧道工程提供重要参考。     

上盖物业基坑开挖引起下方地铁隧道变形实测分析

基于宁波市矮潘地块项目施工期下方地铁隧道结构变形的实测数据,分析了周围基坑群施工对下卧隧道结构的影响。结果表明:隧道结构总体呈现先下沉、后上浮的趋势,上浮值先增大再减小后趋于稳定,上浮最大值出现在隧道上部基坑土体开挖完成之后、上部土体开挖期间;隧道结构横断面变形总体呈现“横鸭蛋”变形,隧道上部土体开挖时,隧道结构横断面变形呈现“竖鸭蛋”变形;及时对已开挖部分施作垫层、底板、压重等,可有效地控制下方隧道的变形。