盾构斜向下穿运营隧道的水平位移影响分析

基于盾构施工对周围土体及构筑物的扰动影响机理,通过实测数据对盾构近距离斜向下穿运营隧道的水平位移进行定量分析,并讨论运营隧道对盾构3个施工阶段的扰动敏感性:盾构下穿到达前刀盘挤土、通过时盾壳摩擦力、通过后地层损失。通过对1号线运营隧道监测数据的综合分析,可了解盾构穿越对其扰动程度,并在此基础上进一步对现有的盾构施工参数方案进行优化,确保已运营地铁隧道的安全,供后续类似工程参考借鉴。     

复合地层盾构隧道施工环境影响及参数敏感性研究

含花岗片麻岩风化地层和软黏土地层的复合地层给工程实际施工带来了较大的困难和风险。为了研究隧道开挖对复合地层的环境影响机制,本文以广州地铁21号线中新站至中新东站隧道工程为背景,通过处理及分析,得到了隧道开挖引起周围地层的变形规律和影响参数的敏感性。分析表明,隧道在复合地层中开挖,地表沉降的发展与Mair提出的沉降五个阶段理论相符。双线隧道开挖时,先行隧道开挖对后行线围岩引起的地层扰动和超静孔隙水压力等因素都将增大后行线隧道周围土体的变形沉降。此外,地表沉降各施工因素的敏感性排序为:土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、总推力、同步注浆压力。因此,控制土仓压力、保证刀盘扭矩和转速的均衡是降低沉降的关键措施。     

深基坑施工对邻近地铁隧道的影响预测

为预测某大厦深基坑施工对邻近地铁隧道的影响,首先计算了该基坑近地铁侧围护结构在不同工况下的位移,得出其最大位移曲线;在此基础上,采用半经验、半理论的方法对地铁隧道处土体的水平位移和竖向位移进行计算,以此来保守估计地铁隧道的结构变形.     

桥桩施工对邻近既有地铁隧道影响实测研究

研究目的:杭州市备塘路高架改造工程邻近已运营的地铁1号线,桩距离地铁最近为12.43 m,桩长67.9 m。因地铁1号线已有裂缝、渗水等状况出现,桩采用全套管钻孔灌注桩施工。为研究高架桥桩施工对邻近地铁隧道变形的影响,在桥桩施工过程中对周围深层土体水平位移、孔压、隧道结构水平位移和沉降进行监测。研究结论:(1)已运营地铁隧道出现渗水、裂缝现象时,在邻近既有隧道的桩基施工时采用全套管钻孔灌注桩施工对地铁影响较小,满足地铁隧道安全保护要求;(2)全套管钻孔灌注桩施工时,孔压对埋深较浅隧道的影响波动较大,但恢复也较快,对埋深较深的隧道影响恢复较慢,相对于埋深较浅的隧道来说,其变形较大;(3)全套管钻孔灌注桩施工时,上层土体位移较大,对埋深较浅的道床沉降产生较大的影响,而深层土体位移较小,对埋深较大的隧道影响较小;(4)本研究成果对桩邻近已运营地铁隧道等类似施工工程具有参考价值。     

天津地铁盾构隧道施工地层及结构变形特性分析

基于土压平衡盾构隧道关键施工要素分析,提出1种可进行渗流—应力耦合分析的精细化数值模拟方法。依托天津地铁6号线天托站—一中心医院站区间盾构隧道工程,模拟分析关键施工参数对地层及结构变形的影响规律,并通过实测数据验证模拟结果的合理性。结果表明:通过向盾壳单元施加恒定节点速度模拟盾壳—土体摩擦作用,能够反映盾壳—土体界面的真实剪应力状态,避免盾壳姿态发生倾斜引起附加土体位移;通过向等代层单元施加单元流量边界(流入)模拟同步注浆过程,能够反映浆液引起地层孔压边界的改变;开挖面支护压力的增大可一定程度减小地层沉降和管片环椭圆化变形;盾壳—土体摩擦力的增大将显著增大刀盘前方地层的隆起、盾尾后方地层的沉降、地层沿隧道轴向和横向的水平位移以及管片环椭圆化变形;同步注浆量的增大可有效减小地层沉降、地层沿隧道轴向的水平位移以及管片环椭圆化变形。现场实测数据与数值模拟结果具有很好的一致性,验证了数值模拟方法的合理性。     

软土地区深基坑近接地铁隧道施工水平位移影响因素

依据杭州文一西路提升改造工程监测数据，采用有限元软件ABAQUS建立深基坑近接既有地铁隧道三维数值模型，分析了深基坑施工时地表沉降、支撑轴力以及地铁隧道沉降的变化规律；通过改变加固区宽度、强度和近接水平间距，分析各因素对地铁隧道水平位移的影响。结果表明：地表沉降曲线呈凹槽形，随着施工的进行，钢支撑轴力和拱顶沉降基本呈线性增长，拱底总体上先抬升再沉降。地铁隧道水平位移与加固区宽度、强度和水平间距呈负相关，但水平间距在4～7 m时位移变化幅度较小；地铁隧道拱腰最大水平位移对各影响因素的敏感性排序为加固区宽度>加固区强度>水平间距，地铁隧道水平位移对加固区宽度和强度更敏感。     

黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究

研究目的:西安地铁是我国首次在黄土地层修建地铁,黄土地层具有湿陷性等特殊的物理力学特性,盾构是西安地铁隧道的主要施工方法之一,但有关西安地铁盾构施工诱发的地表沉降特性预测的研究成果目前还很少,急需开展黄土地层地铁盾构施工诱发的地表变形规律预测方法研究,目的是为盾构施工地表沉陷监测方案的制定和盾构施工参数的确定提供理论依据,以保证隧道盾构安全施工。研究结论:通过理论预测计算得到的沉降值与西安地铁某区间隧道的地表沉降实测数据进行了对比分析,研究结果表明:(1)给出的地表沉降预测公式预计的地表沉降趋势和数据与实测值基本一致;(2)盾构施工时,正面附加推力可以维持开挖面前方土体的稳定,但正面附加推力的大小对地表竖向位移量的大小会产生影响;(3)盾构施工时,影响地表竖向位移因素很多,而盾尾间隙的大小对地表竖向位移影响最大;(4)盾构施工时,地表沉降量随着距隧道轴线距离的增加变形量逐渐减小,在隧道轴线上方变形最大。     

超临界桥桩基施工对既有隧道影响数值与实测分析

某新建立交桥多次跨越地铁盾构区间隧道,其桩基基础工程离盾构隧道结构较近,属于近接施工。在新建立交桩基施工过程中,由于钻孔扰动、施工荷载等因素会引起地层产生移动和变形,导致附存于地层中的区间隧道结构随之发生移动和变形。通过数值模拟,分析桥梁桩基施工对隧道结构的内力及位移影响,进一步对桥梁设计及施工方案进行优化,以减小近接施工的影响,规避一定量风险。通过数值模拟软件Midas/GTS计算得出的管片位移、盾构隧道拱顶最大沉降变形与径向收敛变形均未超过控制标准,其模拟计算结果与现场监测数据基本相符。     

软土地区桩基施工对紧邻地铁隧道的位移控制

基于杭州某紧邻隧道的两期桥桩试桩的监测数据,分析软土地区大直径钻孔灌注桩施工对紧邻运营地铁隧道的影响及其位移控制对策。对于深厚淤泥质软土地层,钻孔灌注桩施工对周边土体影响范围较大。钻孔灌注桩施工时,设置钢套筒是控制临近地铁隧道变形的有效措施,但钢套筒拔除后,其对隧道的“工后”影响较大。对于该类地层,距离隧道10.0m以内的钻孔灌注桩施工宜保留钢套筒。结果表明,采取优化钢套筒的壁厚与长度及下压速度、控制桩基施工时间、合理组织群桩施工顺序、设置泄压孔等,均为控制紧邻隧道变形的有效措施。     

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。     

地铁浅埋暗挖隧道地层沉降因素及控制对策

针对深圳地铁浅埋暗挖隧道施工中影响地表下降及地层变形的因素，提出了遵循“十八字”原则、改善土体特性、适度排放地下水、根据地层条件选择施工方法、增大左右线隧道开挖面的距离、合理确定开挖进尺、提高施工效率、加强初期支护、及时施作二次衬砌等对策。     

砂卵石地层下盾构过浅覆土路段施工措施

以成都地铁区间隧道工程为实例,阐述了富水砂卵地层条件下盾构机通过浅覆土路段时地层破坏机理,同时用有限元软件PLAX IS进行了数值模拟分析,研究发现盾构机过浅覆土路段对地层扰动性较大,施工安全系数低,必须采取加固土体、改善盾构掘进参数等一系列施工控制措施。     

临近既有地铁区间隧道基坑设计方案研究

基于数值模拟及敏感性分析的方法对临近既有地铁区间隧道工程基坑支护方案的各个设计要素(坑壁土体加固参数、围护桩截面尺寸、钢支撑型号、支撑竖向及横向布置参数)进行探讨。拟定7种支护形式作为研究方案,建立三维数值模型对基坑开挖全过程进行模拟计算,得出各方案中地铁隧道横向位移值;对各支护要素与位移控制效果相关联的敏感性进行研究,得出各种位移控制措施的优先排序:(1)围护桩参数,(2)钢支撑直径,(3)钢支撑竖向间距及道数布置,(4)支撑水平间距,(5)坑壁土体力学参数。     

填海区地铁盾构隧道下穿公路施工地层沉降规律的数值模拟

以深圳地铁2号线盾构隧道下穿填海区滨海大道公路为背景,利用非线性有限元分析软件ABAQUS建立三维有限元模型,研究在隧道施工扰动下,地表的横向沉降和纵向沉降、地层的水平位移和分层沉降的变形规律.仿真计算结果表明:在隧道横断面方向上地表沉降近似呈正态分布,在纵断面方向上地表沉降槽宽度约为15.0 m;距隧道开挖面越近,地层水平位移受车辆荷载和隧道开挖扰动越大;在车辆荷载作用区域,地表沉降和地层水平位移均大于非车辆荷载作用区域,地层的分层沉降和沉降槽宽度均随着地层埋深增加而减小,地层的上部沉降普遍大于下部;在非车辆荷载作用区域,隧道中心线上方的土体沉降随着地层埋深的增加而增加.     

异形盾构工法研究现状及其应用

针对异形盾构工法的国内外研究现状,从模型试验研究、施工扰动土体位移特征和衬砌结构受力特征等方面进行阐述,并从土体扰动机理、地面沉降控制技术和防止盾构机旋转技术、异形盾构在深埋地铁车站中的应用等4个方面进行分析。分析异形盾构施工控制技术及其应用,介绍异形盾构工法在过街通道、地铁隧道和城市隧道中的应用实例,对其研究动向及应用前景作进一步展望。     

景观湖区施工对既有地铁隧道影响分析

以无锡地铁2号线隧道正上方的景观喷泉挡水墙工程施工为背景,运用MIDAS有限元分析工具构建三维模型,土体本构采用HS模型,对该工程在不同施工阶段引起的地铁隧道位移、变形进行分析,并与实际实施过程中监测数据进行对比。结果表明,采取合适的有限元参数取值和施工阶段模拟,可以有效真实地反映实际工程对地铁隧道的影响。     

砂卵石地层下盾构过浅覆土路段施工技术

以成都地铁区间隧道的工程为例,阐述了富水砂卵地层奈件下盾构机通过浅覆土路段地层破坏机理,同时用有限元软件plaxis进行了数值模拟分析,研究发现盾构机过浅覆土路段对地层扰动性较大,施工安全系数低,必须采取加固土体、改善盾构掘进参数等一系列施工安全性的控制措施。     

基于Peck公式的盾构隧道施工引起的地层三维沉降预测

盾构隧道施工会诱发地层沉降,合理地预测地层沉降对于保护邻近地下结构具有重要意义。首先,通过分析地表与地表以下深层土体的沉降规律,建立二者之间的联系;然后,基于Peck公式,通过引入不同种类土体的参数a,掌子面地表位移释放率η以及地表纵向沉降最大斜率k,提出不同种类土体中单、双洞盾构隧道施工诱发地层三维沉降的计算公式;最后,利用工程实测数据进行了对比验证,并对相关参数影响规律进行了简要分析。研究结果表明:本文方法与实测数据吻合良好,验证了该方法的准确性和适用性;合理的控制先、后行隧道开挖距离可以有效地减小掌子面土体沉降;地层沉降槽形态变化系数C(z)可以较好地预测双洞隧道开挖时任一深度土体沉降槽的形态。文末通过对大量实测数据分析,给出了相关参数的取值范围,可为无工程经验地区提供参考。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

研究目的:在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。研究结论:(1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤人运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。     

盾构机近距离上穿既有隧道施工技术研究

随着全国城市地铁建设规模的不断扩大,地铁网络日趋复杂,新建线路施工将不可避免地对既有线路产生扰动。本文以南宁地铁2号线东延工程出入场线于泥灰岩地层近距离上穿既有正线成型隧道为背景,对上穿既有结构的风险进行分析。通过在盾构机掘进前后对夹层土体进行深层注浆、下部隧道搭设扣件式满堂支撑体系、施工过程动态调整掘进参数,以及全周期不间断风险监测等多种措施,有效保障了上部隧道的顺利掘进以及下部成型隧道的结构安全,为类似工程提供参考依据。