北京地铁8号线盾构施工参数对古旧平房群沉降规律的影响分析

以北京地铁8号线二期某区间盾构工程为背景,通过对现场沉降监测结果进行分析,并将分析结果与盾构施工参数对比,研究盾构法施工中的盾构施工参数（包括掘削面稳定参数和注浆管理参数）对沉降规律的影响,总结盾构施工参数变化与沉降规律之间的关系。主要研究成果如下： 1）在盾构掘进过程中,需要从掘削面稳定和注浆质量管理2方面来实现对地面沉降风险的控制; 2）施工中实际掘土量超过设计掘土量较多的区段,地层损失率相对较大; 3）对于盾构长距离下穿古旧平房群工程,浆液总注入率在200%~350%有利于地表沉降的控制。     

盾构始发与接收时顶力的数值模拟研究——以北京地铁15号线某盾构直接切削玻璃纤维筋桩工程为例

盾构顶力是盾构始发和接收过程中的主要控制参数。以北京地铁15号线某6 m盾构直接切削玻璃纤维筋桩工程为背景,采用有限差分软件FLAC3D研究分析了盾构始发与接收时不同刀盘正面顶力作用下围护桩体受力以及地表变形规律。研究结果表明： 盾构始发中在切割玻璃纤维筋桩体时,若顶力大于10 000 kN,会引起地表隆起; 盾构接收中在切割玻璃纤维筋桩体围护结构时,由于桩的一侧为临空面,当盾构顶力大于8 000 kN时,会引起桩体发生向临空侧的倒塌破坏,存在一定的安全隐患。该研究对洞口处玻璃纤维筋桩体的设计和盾构安全施工具有较大的指导意义。     

深圳地铁9号线盾构切削群桩数值模拟与实测分析

为解决在不影响既有桩基建筑物安全条件下保证盾构法隧道正常施工问题,以深圳地铁9号线大鹿区间盾构长距离连续切削群桩为背景,采用数值模拟及实测分析,研究盾构切削穿越桩基对地表沉降和桩基的影响,分析推力、扭矩等施工参数以及沉降监测数据,总结盾构切削穿越桩基时施工参数的变化规律以及建筑物沉降规律。主要结论如下:1)切桩时刻产生的沉降量占总沉降量的比例较大;2)桩基的数量、直径或位置不同时的地层响应各有不同的特点;3)合理选取施工参数需要综合考虑桩基情况和地质条件。     

北京地铁8号线鼓楼大街站-什刹海站区间盾构冬季下穿平瓦房区分体始发施工技术

在城市地铁隧道建设中,采用盾构法施工不可避免地面临始发施工场地受限、始发时间位于冬季、始发区段地表有重要建（构）筑物等施工难题。通过施工实例介绍施工期间面临以上综合施工难题时,采用盾构分体始发、对盾构刀盘开口率进行改进、增加保温棉及伴热带等冬季保温措施、选取合理的施工参数及精细化管理等针对性措施,成功完成了冬季下穿平瓦房区的分体始发施工,有效控制了房屋的沉降,确保了古旧平瓦房区房屋及居民的安全。     

北京地铁14号线高家园站-望京站区间单洞双线盾构临近穿越群桩的响应与防护

为减小盾构隧道施工对邻近群桩基础的影响,对10 m内径盾构穿越的机场快轨群桩响应进行数值模拟,分析盾构法隧道施工引起的群桩变形及内力变化情况。结果表明,开挖后桩身发生弯曲变形,桩身内力发生明显变化,前桩具有隔断作用,隧道施工对群桩中后桩的影响较小。群桩邻近盾构时采用复合锚杆桩作为隔断桩,复合锚杆桩加固桩侧土体的同时,可采用多排组合形成较大隔离刚度,套管施工可有效控制施工期间的环境影响。     

盾构下穿北京地铁13号线望京西站站房基础变形及数值分析

随着盾构下穿既有构筑物的情形越来越多,盾构施工难免会对既有工程的安全使用和安全性造成一定影响。以北京地铁15号线关庄站—望京西站区间盾构隧道下穿13号线望京西站站房基础施工工程为实例,通过ANSYS有限元数值分析软件对土体注浆和未注浆工况下盾构下穿13号线望京西站站房基础的过程进行模拟,得出土体在注浆情况下既有结构的变形明显减小。将ANSYS有限元分析软件计算结果与现场监测结果进行比较,两者相差不大,验证了有限元分析软件的正确性,从而为今后盾构隧道穿越既有车站结构施工提供借鉴和参考。     

北京地铁8号线鼓-中区间盾构长距离穿越古建民房群沉降控制技术

为解决北京地铁8号线鼓楼大街站-中国美术馆站区间盾构长距离穿越古建民房群沉降控制及沉降监测难题,通过工程类比及理论计算,确定区间中心线两侧15 m为强烈影响区,并对该范围内房屋进行分段、分类监测。针对区间下穿、旁穿及叠落下穿民房群的不同穿越形式,采取洞内径向注浆、地表袖阀管注浆及洞内注浆结合地表袖阀管注浆等加固措施,在富水卵石层中通过进行渣土改良及同步注浆结合洞内径向注浆方式,有效地控制了地表建筑群的沉降,确保了穿越工程的顺利实施。     

昆明地铁重叠隧道盾构施工位移数值模拟分析

昆明地铁首期工程一号线临近昆明火车站区间采用近距离重叠隧道方案通过,其上下垂直净距仅1.8~4.0 m,盾构施工期间的地表位移对既有建筑物的正常使用将会造成影响,是地铁施工中应重点控制的关键。因此,运用PLAXIS数值软件,对设计盾构方案施工条件下的地表沉降及上下隧道关键部位的位移,进行数值模拟,以评估设计方案的可行性。对上下隧道的洞顶、洞底及隧道中心线所对应地表的位移进行了数值模拟与监测的对比分析。结果表明:在既有设计方案条件下,各处位移均小于昆明地铁监测项目控制值,可以采用设计方案中的盾构参数进行施工。     

盾构施工触发隧道周围土体位移变化规律的数值模拟分析

基于拟建的哈尔滨松花江隧道 ,采用有限元数值模拟分析技术 ,直接针对隧道施工过程 ,将土体设定为各向同性均质的弹性连续介质体 ,在考虑各种不同工况条件的若干种施工设计模型下 ,研究了因盾构法掘进施工而引起的隧道周围土体位移的变化规律 ,遴选了影响隧道周围土体变形的关键因素 ,为合理确定隧道顶板安全厚度提供一定的理论依据。     

盾构隧道土仓压力引起的地表沉降数值模拟分析

以广州地铁四号线仑-大区间盾构施工为依托,通过三维有限元模型预测盾构向前推进时舱体设定土压力引起的地表变形值,对盾构施工变形问题进行研究。同时结合现场监测结果的对比分析,总结了地表沉降规律,对后续工程施工具有指导意义。     

郑州地铁盾构隧道下穿加油站的沉降分析

郑州地铁1号线03区间盾构施工需下穿一加油站,该加油站平行布置3个尺寸相同的埋地储油罐,总容积为150 m3,属一级加油站。3个储油罐与左线盾构隧道的竖向净距为7.0 m,水平净距为2.7 m,该加油站属Ⅰ级风险源。为保证盾构施工的安全,提出针对性的盾构掘进控制措施,采用ANSYS通用有限元软件对盾构施工下穿加油站引起的沉降进行数值模拟,计算得到的地表最大累计沉降和倾斜率均未达到监测报警值;因此,加油站在盾构施工时可以正常营业。为了保证盾构的安全推进,提出2盾构的推进间距距离、土舱压力、同步注浆压力等控制措施。盾构掘进过程中的地表和建(构)筑物的监测结果表明:地表和建(构)筑物的最大累计沉降和沉降速率均未达到监测报警值,盾构已经安全穿越加油站,文章提出的盾构掘进措施和研究方法可为类似工程提供参考。     

北京昌平线二期地铁盾构侧穿桥梁沉降监测分析

采用盾构法施工不可避免会引起地表及建筑物的变形沉降。为了研究盾构侧穿桥梁时对桥梁沉降变形的影响,以北京昌平二期工程盾构侧穿桥梁为例,采集桥桩和地表沉降变化数据,结合盾构推进土压和注浆量,分析桥桩及桥梁周边地表在不同阶段的沉降变形情况。得出:1)当盾构低土压侧穿桥梁时,会引起桥梁横向的差异沉降;2)低注浆率穿越浅覆土层及不良填土层时,隧道正上方范围内的地表仍会发生隆起变形。因此,盾构侧穿时,必须保证合理土压和注浆率,防止桥梁发生断裂裂缝及穿越不良土层时出现地表冒浆。     

盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站施工过程动态数值分析——以北京地铁4号线为例

为避免车站和区间盾构隧道施工在"时空"方面的矛盾,充分发挥盾构的使用效率,同时减少车站施工中管线迁改、拆迁、征占地、交通倒改等工作,可采用盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站。以北京地铁4号线暗挖车站建设为背景,采用FLAC 3D软件对采用盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站的施工过程进行动态模拟分析。分析结果表明:施工过程中管片结构及周围环境均处于安全状态,工程风险可控。     

采用不同本构模型对盾构施工引起地层位移的数值模拟研究

为揭示莫尔-库伦模型和修正剑桥模型在模拟盾构施工引起地层位移的不同,以能够反映施工工况的地层损失率为控制参数,采用2种模型模拟盾构施工引起的地层位移,从机制上分析2种模型计算结果的不同,并与Peck公式的计算结果和实测数据进行对比。主要结论如下： 1）莫尔-库伦模型计算的隧道中心的最大沉降大于实测数据和Peck公式的计算结果,计算的远离隧道中心处的位移为回弹性质。 2）修正剑桥模型计算的最大沉降与实测数据和Peck公式的计算结果基本吻合,但计算的沉降槽宽度偏大。     

地铁盾构法施工对地表变形的影响分析

为研究地铁盾构法施工对地表沉降的影响情况,利用盾构施工现场监测数据结合三维有限单元法数值模拟对地表沉降的变化情况进行研究。根据监测数据结果,明确施工推进时对纵向地表的影响范围,横向监测数据随着盾构不断推进的变化规律。利用ABAQUS软件,以实际的地层参数、施工参数等及相应的地面沉降数据作为样本,建立三维有限元模型,与施工中的地表沉降监测值进行对比,计算结果基本满意。现场监测沉降值在允许范围之内,模拟值和实测值比较接近,为预测地表沉降提供参考。     

盾构隧道开挖引起地表固结沉降的数值模拟

ANSYS12.0中的Cpt215单元在Solid45单元的基础上,加入了节点水压自由度,使得土体渗透问题可以脱离传统的热量传递问题直接进行数值模拟。Biot从连续介质的基本方程出发,推导出了能准确反映孔隙水压力消散与土体骨架变形相互关系的三维固结方程。基于Biot三维固结理论,利用ANSYS12.0的CPT215单元,对盾构隧道开挖引起的超孔隙水压力的消散过程进行数值模拟,并研究由于超孔隙水压力消散引起的地表固结沉降。基于上海地铁2号线的开挖,将数值模拟的结果与实际监测到的规律进行比较(包括超孔隙水压力的消散过程和地表固结沉降历程),对超孔隙水压力区域数值、消散过程、地表固结沉降历程等进行分析。     

砾石隧道潜盾开挖之颗粒力学数值模拟探讨

砾石材料组成与强度具高度异质性,受力常见分离破坏,重新堆栈后又可回复部分强度,以连体力学模式难以有效描述其行为。研究以颗粒学理论为基础发展的颗粒流数值软件PFC2D建立数值模型,透过仿真现地直剪试验结果,校正颗粒间之颗粒参数,并以颗粒参数转换试验克服尺寸效应对颗粒力学模式的影响,获得具代表性颗粒参数模拟现地开挖,探讨潜盾开挖引致砾石层之沉陷特性。研究结果显示利用颗粒力学数值模拟技术,能更有效模拟砾石层特殊地工特性的隧道行为。     

盾构隧道掘进施工对邻近既有建筑的影响分析

盾构隧道掘进过程中,会对周围土体产生扰动和变形。当变形达到一定程度时,会危及邻近建筑物的正常使用。基于有限差分软件FLAC 3D建立三维数值计算模型,模拟不同临近距离和不同建筑层高工况下盾构隧道掘进对邻近既有建筑物的影响,选择既有建筑物沉降作为指标进行分析,对不同工况下既有建筑物的沉降变化曲线进行数据拟合,并与现场实际监测数据进行对比分析。研究结果表明：（1）不同临近距离工况下,随盾构掘进步数增大,建筑物的沉降逐渐增大。随临近距离增大,同一施工步下建筑物的沉降逐渐减小,沉降速率逐渐减小。（2）不同建筑层高工况下,随盾构掘进步数增大,建筑物的沉降逐渐增大。随建筑层高增大,同一施工步下建筑物的沉降先逐渐增大后逐渐减小。（3）盾构掘进过程中对邻近建筑物的主要影响区约为1.6倍隧道外径。研究成果可为类似盾构隧道掘进施工提供参考。