盾构隧道拓建地铁车站施工力学特性分析

随着城市轨道交通的快速发展及城市环境的制约,普通暗挖法在地铁车站施工中所受的局限越来越大,结合国内外工程案例,提出双洞盾构区间隧道拓建地铁车站的方案,可为以后利用盾构隧道扩挖车站或在盾构区间内增设车站提供借鉴。采用数值模拟对既有盾构隧道拓建地铁车站的方案进行分析,重点研究拓建施工过程中既有盾构隧道的位移和应力变化规律:盾构最大主应力沿整个隧道纵向呈"W"型分布,且土体开挖对纵向一定范围内的最大主应力影响较大,而对范围外的最大主应力影响较小,该影响范围的纵向长度是固定的,为19.5 m。前3次土体开挖对盾构隧道的最大、最小主应力影响较大,而剩余部分土体开挖对盾构隧道的最大、最小主应力影响较小。研究结果表明:利用盾构区间隧道拓建地铁车站的方案是可行的,且由于国内盾构6 m直径较为普遍,施工经验也较丰富,因此有较大推广价值。     

高速铁路隧道分修过渡结构的施工力学特性研究

高速铁路隧道的分修过渡结构是合分修隧道中连接大跨隧道和小间距隧道的过渡段,该区段的横向与纵向结构变化大,是隧道施工的重点和难点。以壁板坡隧道工程为背景,分析了大跨段A断面的力学特征;通过数值建模分析小间距段岩柱变形以及围岩应力,认为分修过渡结构的最优施工顺序为"大跨段左侧开挖→左线开挖→大跨段右侧开挖→右线开挖"的开挖顺序。现场监测大跨段A断面拱顶、边墙的实测值与计算值基本一致,验证了数值模型的正确性。     

地铁盾构隧道施工对邻近管线的影响分析

为了获得地铁隧道盾构法施工对临近地下管线的变形和应力的影响规律,以大连地铁二号线某区间隧道工程为背景,利用FLAC3D软件对隧道盾构施工引发的地层变形所导致的管线变形、应力进行了精细模拟,得到双线隧道施工完成后横向地表沉降槽不符合叠加理论,存在少量差值,双线隧道贯通时最大沉降值为11.26 mm,盾构隧道地层体积损失率为1.46%,地表沉降槽宽度系数为0.81.按两条隧道互不影响沉降叠加,最大沉降值为11.93 mm;右线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为10.1 mm,左线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为11.4 mm,最大沉降位置向左有少量偏移.随着右线盾构掘进施工,污水管道沉降逐渐增大,最大沉降变形为5.45 mm,线隧道贯通后,污水管线最大沉降值为9.79 mm.整个过程两管均处于安全状态.     

超小净距双线隧道掘进对先建隧道的影响

南昌地铁2号线在赣江东岸某区间的上下行隧道存在超小净距段,超小净距对双线先后施工产生的影响目前还不清楚。通过3D实体弹塑性模型对两条隧道的超小净距段进行了数值仿真分析。结果表明:先建隧道衬砌水平方向中轴线上的总应力最大;新建隧道掘进对先建隧道的变形扰动存在滞后性,最大位移发生在开挖断面后方,同时开挖扰动存在最大限值;新建隧道掘进使得先建隧道衬砌在靠近开挖侧水平轴线以上部分变形最大、应力增量最大,呈现向开挖侧弯曲的现象;新建隧道掘进对先建隧道的内力扰动存在超前性,即开挖面前方某段距离内隧道的内力增量最大。     

某山岭隧道叠交上穿施工及运营对既有地铁区间隧道影响分析

以某山岭隧道叠交上穿既有地铁区间隧道施工为例,采用MIDAS/GTS有限元软件,模拟计算并分析了该工程施工期及运营期对既有地铁区间隧道位移特征的影响,并对该既有地铁区间隧道的安全性进行了研究.研究结果表明:施工及运营期间,既有隧道所受上方隧道开挖的位移影响以竖向位移为主并满足相关要求;相比于施工阶段,运营期各方向变形皆有减小;从新建隧道施工开挖到远离与既有隧道的叠交影响区域,施工均对既有隧道的竖向位移产生明显影响,此阶段需要加强监测,并及时反馈指导施工.     

盾构隧道下穿既有地铁区间隧道变形影响分析

针对深圳地铁7号线某区间盾构隧道下穿既有地铁1号线区间实际工程,采用MidasGTS软件建立了盾构施工的物理力学模型,模拟了盾构隧道穿越既有线施工过程,预测分析了盾构施工对既有盾构区间的影响。计算结果表明,在对隧道间土体进行洞内注浆加固的条件下,盾构区间施工对既有地铁线沉降变形存在一定影响,但影响程度较小,可以满足既有线运营要求。     

地铁盾构双线隧道施工地层变形及衬砌结构应力数值分析

为预测盾构双隧道施工周围土体的变形及衬砌结构管片应力规律,以石家庄地铁1号线07标段北宋—谈固站区间双线隧道为工程背景,在考虑各土层材料性质及盾构施工工艺的基础上,利用FLAC3D建立了盾构双隧道的三维精细数值模型,研究了盾构双隧道衬砌管片的应力规律,并与现场实际监测数据进行了对比分析.结果表明:盾构隧道开挖造成的地层沉降大致沿隧道轴线与水平线夹角45°向地表扩散.横向地表沉降的影响距离距隧道中心约为30m.随着隧道埋深增加,对应地表监测点位累计沉降值变小,与隧道埋深成反比对应关系.隧道附近土体的第一主应力存在应力集中现象,应力集中系数约为1.3.衬砌管片应力分布存在差异性,靠近双隧道共同扰动的管片侧的拉应力和剪切应力集中现象较为明显.衬砌管片横断面形变以"椭圆化"变形为主,兼有断面收缩变形.     

双线盾构隧道施工对近接桩基和地表沉隆的影响分析

城市地铁区间修建过程中,盾构隧道开挖对邻近既有构(建)筑物扰动的影响是一个热点、难点问题。针对某城市双线盾构隧道侧穿铁路桥梁桩基且下穿城市道路U型槽工程,采用三维数值仿真模拟技术,研究了盾构隧道施工对邻近桩基的影响。研究结果可为城市轨道交通盾构隧道的安全穿越以及下穿段既有构(建)筑物的监控量测提供了依据。     

吊出井区段盾构隧道结构病害及成因分析

对砂性地层盾构吊出井所在区段地铁隧道进行隧道渗漏水、混凝土管片损伤、错台量、接缝张开量的调查和检测,并结合隧道收敛变形监测数据进行了吊出井段开挖回填的施工数值模拟。分析结果表明,吊出井段隧道病害主要是由于回填土在隧道该部位产生的侧向应力值太低,在上覆荷载作用下隧道产生较大收敛变形,引起拱顶管片内壁拉伸外壁受压,从而导致了隧道顶部纵向开裂和接缝张开等病害。     

复杂城市环境下既有地铁车站新建联络通道施工技术研究

以北京轨道交通4号线宣武门站新增换乘通道工程为例,介绍了复杂城市环境下新建地铁联络通道施工中面临的主要风险。针对新建隧道与既有隧道接驳过程中洞门的开口问题,提出洞门分块破除技术,降低了对既有结构的损伤;为有效控制受开挖扰动既有结构的变形,实施深孔注浆降低了近接施工风险;在城市地下工程常见的大转角变断面隧道施工中,使用了转弯与变断面特殊区段格栅布置技术,给出了异形断面隧道开挖支护新思路。研究结论能够为相似条件下地下工程的建设提供参考。     

既有桩基影响下隧道开挖地层变形规律研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,隧道开挖导致的地层变形规律,本文通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在既有桩基影响下,隧道施工过程中的地层规律。研究结果表明:隧道开挖引起的周围土体变形区域主要位于隧道上方及上方左右两侧,变形主要以竖向沉降为主,水平变形为辅,砂土地层呈现出整体较均匀变形模式,竖直与水平方向变形均大致对应隧道轴线对称;砂土地层中,隧道掌子面在桩基-隧道中心轴线前时,隧道周围地层变形较小,即隧道开挖的影响还未到达(刚到达)该区域;掌子面位置经过桩基-隧道中心轴线切面后,该切面上地层发生持续变形,直至掌子面位置距离该面约2倍直径后重新达到稳定平衡状态,变形基本完成。     

复杂环境条件下地铁隧道下穿燃气管线加固技术

地铁隧道掘进对地下管线的影响已成为当前地铁工程中的重点问题.结合深圳地铁5号线深民区间隧道下穿梅龙路燃气管线的工程实践,基于现场量测结果,找到了前期地表沉降规律,分析了隧道开挖对燃气管线的影响.针对地表和管线沉降过大可能引起燃气管线破坏的实际情况,按照管线埋置深度,提出了分级控制地表和管线沉降的措施：对于埋深较浅段,采取了明挖加固法;对于埋深相对较大段,采用地表加固和洞内加固相结合的方法.现场监测结果表明：保护措施有效地控制了地表和管线的沉降量,确保了燃气管线的安全,对类似工程有一定的参考价值.     

大跨度绿泥石片岩隧道大变形机理与控制方法

依托宝鸡至汉中高速公路连城山隧道(双洞六车道),基于隧道变形和支护结构受力现场测试,分析了大跨度绿泥石片岩隧道大变形灾害特征和机理,总结了隧道大变形灾害综合控制方法,建立了大跨度绿泥石片岩隧道大变形分级标准,提出了各变形级别对应的支护参数.分析结果表明:大跨度绿泥石片岩隧道在开挖过程中以沉降变形为主,主要表现为拱部初期...     

基于不同应力释放作用下小线间距隧道开挖地表沉降规律的研究

隧道开挖常常伴随着开挖面周围岩体应力的释放,而应力释放的大小与开挖面的大小、岩体的性质、地下水的埋深等多个因素密切相关。因此,在进行隧道开挖数值模拟计算时,初步估计开挖面岩体应力释放大小显得尤为重要。基于此,并结合工程实例,研究了不同应力释放下小线间距隧道开挖地表沉降规律,并与实测沉降数据相结合加以分析。结果表明,开挖面应力释放为60%时,数值模拟结果与实测结果较为接近,更能合理反映工程实际。     

基于三维非连续几何模型的盾构施工模拟

以苏州地铁一号线工程为研究背景,建立考虑管片分块、连接螺栓及施工过程各因素的三维非连续几何模型,对盾构法施工过程进行仿真模拟.论述了盾构开挖系统模型的几何非线性方程组的推导过程,盾构顶进推力及注浆材料性质的计算方法.模拟计算结果显示：盾构管片内外侧表面大部分区域处于受压状态,拱顶与拱底部位及靠近连接螺栓的部分区域处于受拉状态;受盾构顶推力作用,盾构开挖面前方土体有一个典型的隆起区域,地表最大隆起值为2.5 mm,出现在盾构开挖面前方8.5 m处;盾构开挖面后方土体沿隧道纵向的沉降受注浆材料影响随时间变化,并逐渐趋于稳定;在盾构法施工中,各管片连接处的土体受施工影响明显,土体塑性区范围较大.     

隧道围岩动态变形规律及控制技术研究

基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明：隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.     

奉铜高速公路白龙江隧道施工技术研究

介绍了白龙江隧道的施工技术,确定了隧道开挖的支护方式及关键技术;隧道洞口和洞身的施工方法,着重介绍隧道洞口浅埋土质或易坍塌的软弱围岩地段开挖作业和洞身Ⅳ级、Ⅴ级围岩地段开挖作业的具体方案、方法,施工步骤;超前支护措施中超前长管棚、超前小导管、超前锚杆的施工方法;对施工中的注意事项进行了说明。     

浅谈软弱围岩隧道中最优循环进尺的确定

尽管在传统隧道中循环进尺对技术和经济都有重要影响，但是对于它的确定还没有一个条理清楚的程序。研究了还没有施做支护控制的软弱围岩隧道进深的确定问题。一系列的小规模几何模型相似实验和PFC3D分析对掌子面和无支护段的行为模式进行了检测分析。研究结果在表明安全系数和相关行为模式为圆的长度变化关系的“软弱围岩隧道开挖方案条件图”中有体现。在有详细的结构信息，开挖优化和概率设计阶段可以独立进行。可为基坑的优化提供有用的信息。     

兰青复线虎头崖隧道微振动爆破技术研究

新建兰青复线虎头崖隧道出口段（DK60＋590～DK60＋710）与既有隧道线间距11．6～40m。为保证既有隧道正常行车安全,对新建和既有虎头崖隧道进行支护加固并采用微振动爆破技术施工。同时采用4C型振动测试仪对隧道爆破振动进行监测,根据监测结果并结合新建隧道确定下一次爆破的参数,对爆破设计进行优化。通过合理选择爆破时差、最大装药量、微差起爆、掘进进尺、预裂爆破等5个方面的振动控制技术措施,使该隧道开挖施工爆破中的既有隧道振动速度值控制在安全范围以内。最后,利用微振动爆破技术保证了虎头崖隧道开挖作业安全、顺利地进行。     

下穿公路连拱隧道双层管棚预加固作用数值分析

以土江冲隧道为背景,采用FLAC^30软件对双层管棚在下穿公路连拱隧道施工中的加固作用进行分析,数值计算中以梁单元模拟管棚钢管,适当提高管棚加固区围岩参数模拟管棚注浆．计算结果表明：隧道掌子面附近管棚的变形和受力较大,通过设置管棚和不设置管棚两种计算结果与现场测试数据之间的相互比较,对双层管棚在既有公路下连拱隧道施工中的预加固作用进行了评价．比较结果表明：管棚的主要作用是抑制地层位移和主洞初期支护变形,采用双层管棚可使隧道开挖引起的地表沉降减小40％-50％．