厦门地铁盾构区间下穿厦深高铁路基变形分析与控制技术

盾构隧道下穿既有铁路施工不可避免地会对周边岩层产生扰动,导致铁路线路的不平顺而危及行车安全。该文以厦门地铁2号线盾构下穿厦深线高速铁路路基工程为依托,通过Peck沉降公式和PLAXIS-2D、MIDAS-GTS有限元软件进行数值模拟,分析盾构施工对高速铁路路基与轨道变形影响的时空分布规律;同时在盾构下穿前设立100 m试验段,通过对深层位移孔、地表沉降点监测得到岩层变形规律和盾构合理推进参数,为盾构下穿高速铁路路基提供理论支持。下穿过程中,通过对高速铁路路基和轨面变形的自动化监测,实时调整盾构推进参数以减小引起的沉降,盾构穿越后实测路基最大沉降0.97 mm,确保了高铁运营安全。     

新建隧道正交下穿施工对既有隧道的影响

为揭示新建隧道正交下穿施工对既有隧道结构安全及地表建筑物产生的影响,依托某新建地铁区间隧道工程,采用三维有限差分方法构建了新建隧道正交下穿既有隧道的三维数值计算模型,探讨了新建隧道正交下穿施工对地表沉降及既有隧道衬砌结构产生的影响,得出了地表横向、纵向沉降规律以及既有隧道衬砌结构变形、内力的变化规律。     

盾构隧道下穿铁路框架桥施工变形规律及控制措施

隧道下穿既有建(构)筑物施工是城市地铁建设发展必然面临的重要问题。针对哈尔滨轨道交通3号线二期工程盾构隧道下穿框架铁路桥工程背景,建立了预测隧道、铁路框架桥结构变形及地表沉降响应规律的有限元数值分析方法。数值计算与现场监测结果对比分析表明：铁路框架桥较大的整体刚度对抑制下穿区域整体沉降产生了积极作用,而两侧路基段过大的地表沉降是寒区地基土体冻融造成。基于此,引入克泥效工法,改进了传统盾尾同步及二次注浆工艺,有效控制了盾构隧道下穿施工对周围环境的变形影响。     

地铁盾构法隧道正交下穿施工对既有隧道影响分析

为了探讨新建隧道的施工对既有隧道产生的影响,以西安地铁某区间盾构隧道为背景,采用三维有限元数值计算方法,分析了新建盾构隧道正交下穿施工对地表及既有隧道结构的影响,得到了既有隧道管片位移、内力以及既有隧道上方地表沉降的变化规律。计算分析结果表明:正交下穿盾构隧道施工时,上方既有隧道与地表将会发生较大的不均匀沉降,同时既有隧道衬砌结构发生不均匀侧移和扭转,正交位置附近既有隧道结构下侧出现不同程度的拉应力,需要对正交区域内的地层进行加固。     

地铁列车振动荷载引起的隧道动力响应分析

已开通运营地铁工程长期承受地铁列车振动荷载的影响,会造成地表不均匀沉降,管片结构附加应力增大,地表振动频率过大易出现城市环境振动污染,影响居民正常生活。以某运营城际铁路为工程依托,采用人工数定激振力函数模拟地铁列车振动荷载,建立了地铁列车振动荷载下隧道动力响应分析模型,对隧道管片结构弯矩及上部地层竖向位移进行监测分析,将地表竖向位移振动加速度换算为等效声级,结合城市环境振动标准,可知列车行驶过程中,地表振动环境污染符合城市环境振动标准规定的限值。     

隧道下穿高速公路施工方案可行性数值分析

以某实际工程为例,对隧道下穿高速公路施工进行了平面及空间数值模拟,对其施工全过程的力学行为进行了分析;研究了该工程采用双侧壁导坑法及相应支护措施进行施工的可行性,分析了支护结构的受力性能、地表的变形受力特性及施工对地表（路面）沉降的影响。数值分析结果表明该隧道工程施工方案在理论上是可行的。     

城市浅埋隧道下穿建筑物的微振动爆破技术研究

城市浅埋隧道下穿建筑物时,如何在不影响地表建筑物安全的前提下保证良好的掘进效率,控制爆破振动是关键。现以青岛地铁一期工程(3号线)下穿如家快捷酒店为背景,通过设计合理的掏槽型式、装药结构和爆破参数,成功地将地表振动速度控制在2.0 cm/s以内;结合毫秒爆破和孔外延期技术对爆破网路进行优化,将单个掘进循环的爆破次数从5次降低至2次,使爆破时间节省了1/3,取得了良好的经济与社会效益。     

高速公路下穿铁路客专桥设计实例研究

随着高速铁路建设的不断发展,越来越多地方公路项目与高速铁路交叉。该文研究了合理的公路下穿高铁桥梁的结构形式,并结合典型的工程实例,对道路桥梁下穿客专桥梁进行了数值分析,并提出施工和监测方面的有效措施。     

盾构隧道下穿既有铁路路基及框架箱涵地表沉降分析

为研究盾构隧道下穿施工对地表沉降影响,依托武汉地铁3号线区间盾构隧道工程,运用ANSYS有限元软件对盾构隧道在不同埋深条件下下穿路基和箱涵进行模拟,得到了不同埋深盾构隧道下穿施工对既有的路基和箱涵及对应地表沉降扰动规律,将对应的地表沉降与Peck公式预测的地表沉降进行对比分析,总结了盾构下穿施工与Peck公式预测的地表沉降之间异同。结果表明:①随着埋深的增加,盾构隧道下穿施工导致地表沉降减小,沉降槽宽度逐渐增加;②先行线对地表沉降的影响较后行线大;③盾构隧道下穿箱涵施工的地表最大沉降与Peck公式预测值十分接近,而隧道下穿路基的地表最大沉降比Peck公式预测值偏小。     

某新建铁路下穿京津城际铁路的连续板桥设计及安全分析

按照目前高速铁路的相关规定,新建工程与建成后的高速铁路交叉时,原则上应采取新建工程下穿既有高速铁路的建设方案。以下穿净高受限的既有高速铁路桥梁为切入点,采取能够有效降低桥梁高度的中小跨度连续板桥下穿既有高速铁路桥梁。从结构设计、安全评估和施工、运营期间的变形监测等方面深入分析了新建桥梁对既有高速铁路桥梁的影响,研究成果可作为其他同类工程的设计参考。     

下穿铁路隧道爆破施工动力响应研究

针对新建公路隧道爆破施工下穿既有铁路隧道时,引起既有铁路隧道动力响应问题。运用有限元数值软件模拟分析了下穿公路隧道与既有铁路隧道中心位置不同时,既有铁路隧道的动力响应规律。研究结果表明:爆破施工至铁路隧道正下方中心时,既有铁路隧道底部最大振动速度为5. 97 cm/s,小于规范允许值6. 00 cm/s,数值模拟结果符合现场振动监测数据值;对既有铁路隧道的变形影响,从公路隧道开挖至近侧、中心、远侧、贯通,四个阶段最大变形值为4. 86 mm,未超过规范允许值10. 00 mm。     

超大断面公路隧道斜交下穿高速铁路施工方案研究

以渝长扩能项目唐家嘴隧道为工程依托,为保证下穿段安全快速地通过,经技术经济方案比选,有限差分法数值模拟验证,确定下穿隧道最优施工方案。研究结果表明:双层初支+三台阶法具有工序简单、施工机械化程度高、工期短、经济性好等优点,对高铁路基沉降及轨道偏差的控制处于标准之内,下穿段隧道施工宜采用此方案。     

列车荷载作用下立体交叉隧道的响应分析

以内昆铁路疏解线新梅花山隧道和六沾线乌蒙山隧道近距离立体交叉隧道为背景,研究列车运营期间,列车振动对隧道结构的影响。采用激振函数模拟列车竖向振动荷载,并通过对围岩-隧道体系进行模态分析,得到体系的振型和频率,以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式积分法,分别研究在各种列车荷载工况作用下,立体交叉隧道的动力响应,确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及相应的位移和应力。     

盾构隧道近距离下穿机场高速桥梁加固措施优化研究

以成都轨道交通19号线二期工程龙桥路站—双流机场站区间盾构隧道近距离下穿机场高速桥梁工程为依托，通过数值模拟结合现场实测，对典型隧道开挖步下的地层沉降和既有机场高速桥梁变形进行分析，对比研究不同加固措施下地层及机场高速桥梁的变形响应。研究结果表明:随着盾构隧道的不断推进，桥基向隧道开挖面偏移，变形量不断增加；3种隔离桩防护措施均能对盾构隧道掘进引起的地层扰动起到缓解作用，其中双排钢花桩和双排钻孔旋喷桩能有效控制桥基变形。     

低净空全套管灌注桩机研制及施工影响分析

针对常规全套管灌注桩机施工作业无法满足4 m以下低净空条件的问题,研制出一种能够解决因施工空间的限制导致无法进行全套管灌注桩施工问题的低净空全回转全套管灌注桩机,并进行了数值模拟和试桩施工影响分析。①通过改变钻进和取土方式,降低了设备机架高度及施工作业高度,实现了低净空全套管灌注桩施工作业;②通过试桩过程中孔隙水压力测试、深层水平位移监测、地表沉降观测和地下水位监测,明确了低净空全套管灌注桩施工对周围地层的影响范围;③通过数值模拟分析施工扰动,明确了实际下穿工程中低净空隔离桩的施工对既有桥梁结构的影响。研究结果表明:通过钻进和取土系统的结构创新,低净空全套管灌注桩机可以实现桐泾路北延隧道工程3.6 m极限高度下的隔离灌注桩的施工,且隔离桩施工基本不影响既有高铁桥梁结构的稳定与安全性。     

高速铁路路基粗粒土填料最大干密度试验方法对比研究

针对击实试验法和表面振动压实试验法测得高速铁路路基填料最大干密度值存在较大差异问题,选取沪昆高速铁路湖南段粒径在60 mm以下路基粗粒土填料,分别采用室内击实试验和表面振实试验测取最大干密度,再将上述两种试验方法测得的最大干密度与同种填料现场填筑后的实测干密度进行对比分析。结果表明:采用表面振实试验法测得的最大干密度普遍小于击实试验法测得的最大干密度,同时还普遍小于施工现场实测的干密度。结合高速铁路路基填筑施工质量要求,建议采用击实试验测得的最大干密度作为现场压实质量的控制指标。     

盾构法隧道与下立交长距离叠交的设计与施工技术探讨

随着城市的快速发展,对交通和道路的要求越来越高。紧临建筑物施工越来越普遍,上海轨道交通10号线3标在同济大学以及大连路车站上方均设计了下立交,疏解同济大学门口以及大连路四平路交叉口的交通拥堵状况。由于下立交下方是盾构法隧道,施工面临诸多难题和挑战。该文通过对上海轨道交通10号线3标同济大学站-国权路站区间隧道与中山北二路下立交基坑工程同时施工过程中的不同工况的综合分析,揭示盾构法隧道与下立交长距离叠交的设计与施工的要点,提出在所述的工况条件下的设计和施工方法。     

Measurements of car-body lateral vibration induced by high-speed trains negotiating complex terrain sections under strong wind conditions

Assessment of the vibration of high-speed trains negotiating complex sections of terrain under strong wind conditions is very important for research into the operation safety and comfort of passengers on high-speed trains. To assess the vibration of high-speed trains negotiating complex sections of terrain under strong wind conditions, we performed a field measurement when the train passes through typical sections of complex terrain along the Lanzhou–Xinjiang high-speed railway in China. We selected the lateral vibration conditions, including the roll angle and lateral displacement of car-body gravity centre through two typical representative sections (embankment–tunnel–embankment and embankment–rectangular transition–cutting) for analysis. The results show that the severe car-swaying phenomenon occurs when the high-speed train moves through the test section, and the car-body lateral vibration characteristic is related significantly to the state of the terrain and topography along the railway. The main causes for this car-swaying phenomenon may be the transitions between different windproof structures, and the greater the scale of the transition region between different windproof structures or landform changes, the more obvious the car-swaying phenomenon becomes. The lateral vibration of the car-body is relatively steady when the train is running through terrain with minor changes in topography, such as the windbreak installed on the bridge and embankment, but the tail car sways more violently than the head car. When the vehicle runs from the windbreak installed on the embankment into the tunnel (or in the opposite direction), the tail car sways more intensely than the head car, and the head car runs relatively stable in the tunnel.     

爆破地震波作用下浅埋隧道地表振动的空洞效应研究

以成贵高铁豆子湾隧道为工程背景,对浅埋隧道爆破开挖时地表振动速度进行了监测。实测数据表明,以掌子面为对称面,隧道已开挖成洞区拱顶上方地表的振动速度是对称位置未开挖区的1.1~1.7倍,即存在空洞效应。由于空洞效应的影响,导致隧道开挖成洞区上方地表的爆破地震波衰减规律不满足萨道夫斯基公式。运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟计算,得到在隧道中心线方向,随距掌子面距离的增大,空洞效应的影响有一个先增大后减小的过程,并且当距掌子面为1.5~2.0倍的隧道洞径时,空洞效应的影响不再明显。