隧道施工地层扰动特性分析

研究目的:地铁修建过程中面临大量穿越或临近建(构)筑物的情况,为确保施工安全,应把握施工引起的地层变形规律。本文利用三维非线性有限元模型和相关解析理论,展开对隧道施工后在不同埋深和不同施工控制水平下地层变形规律的研究。研究结论:(1)隧道施工影响半径受埋深和施工控制水平的双重影响;(2)施工影响范围随拱顶沉降的增大而增大,当拱顶沉降增大到一定值后,影响半径达到最大值,此时地层发生剪切破坏;(3)在粉土和粉砂土为代表的典型复合地层中,地表沉降与拱顶沉降的关系、影响半径和拱顶沉降的关系、影响半径与地表沉降的关系分别可用考虑埋深影响的线性函数、二次函数、幂指数函数公式表示;(4)地表沉降斜率与地表最大沉降量的关系可用幂指数函数形式表示,埋深越大,地表沉降斜率越小;(5)本研究成果可应用于地铁穿越工程。     

浅埋暗挖隧道穿越填石区地表沉降控制

厦门城市轨道交通1号线城市广场站—塘边站浅埋暗挖区间采用矿山法施工,由于隧道穿越地质条件复杂的填石区地表沉降难以控制。仅采取喷射混凝土封闭掌子面、注浆加固、加强超前支护措施累计地表沉降接近70 mm;而采取地表高压旋喷桩超前加固,洞内全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护等多种措施,能将地表沉降控制在5 mm以内。据此提出了地表高压旋喷桩超前加固、全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护、长管棚初期支护和拱脚加固施工方法。经实施效果良好。研究成果能为城市浅埋暗挖隧道穿越填石区提供参考。     

北京地铁九号线穿越莲花池客运站施工技术

北京地铁九号线,全部为地下线,九号线穿越地层为砂卵石地层,区间隧道在六里桥站—太平桥站区间下穿莲花池客运站,采用工法为浅埋暗挖法,由于超前小导管打设困难,通过试验分析采用自进式锚杆超前支护方式,及时背后注浆,较好地控制了了地表沉降,地表建筑物沉降在6 mm以内,为浅埋暗挖法在砂卵石地层中穿越重大风险源积累了丰富经验。     

砂土地层地铁盾构隧道施工对地层沉降影响的模型试验研究

为研究地铁盾构隧道施工扰动下不同埋深处砂土地层损失差异及沉降模式,以干砂为填料,通过逐步释放土体模拟地层损失,对砂土地层盾构隧道施工时由土体损失产生的地表沉降和土体内部地层沉降进行模型试验研究。结果表明:在砂土地层盾构隧道施工过程中,地层损失从地表向下以幂函数形式增长,最大沉降和沉降槽宽度系数与地层损失呈很强的正相关性;随着地层埋深的增加,沉降模式由高斯曲线形式过渡为烟囱状形式,沉降槽宽度系数在增加到一定数值后保持相对稳定状态,而最大沉降持续增长,对地层损失的增加起主要作用。基于统计分析原理,针对砂土地层的高斯沉降模式,建立了不同埋深处砂土地层损失与地表损失间的关系,提出不同埋深处砂土地层损失的计算公式,并结合试验数据修正了不同埋深处砂土地层的最大沉降以及沉降槽宽度系数的计算公式,最终得到不同埋深处地层沉降的计算公式。     

深圳地铁区间浅埋暗挖隧道施工与沉降控制

深圳地铁科华区间隧道地质条件复杂多变,属浅埋隧道,采用暗挖法施工,施工难度极大.结合施工实际,介绍了该隧道采取的竖井旋喷桩止水帷幕技术、富水软弱地层以及富水砂层的开挖支护技术,分别列举了隧道穿越地下管线、人行天桥、高楼地下室施工时采取的施工措施,总结了控制地表变形沉降的主要对策.     

北京地铁10号线三联拱隧道施工技术研究

北京地铁10号线北土城站—安贞门站区间三联拱隧道穿越粉质黏土和中粗砂地层,采用浅埋暗挖CRD工法施工.中洞先行开挖。然后开挖两侧隧道,分部衬砌,施工过程中受力转换复杂,分部沉降对地层影响大,通过采用合理施工方法,信息化调整支护参数。确保了结构的安全稳定,解决了复杂受力结构浅埋隧道开挖的难题。     

复合地层盾构穿越机场诱发地层沉降计算及控制研究

依托南京轨道交通盾构施工穿越禄口机场段工程,针对上软下硬复合地层盾构施工诱发地层沉降及控制技术进行研究,建立穿越机场前试验段地层沉降初步预测的数值计算模型,通过现场监测数据进行模型参数调整,用于穿越机场时地层沉降的地表沉降的计算;并提出适用于上软下硬复合地层穿越重要建（构）筑物区间的施工控制技术。研究结果表明：隧道横向不均匀沉降影响范围在隧道两侧1．5D范围内;采用“欠土压推进”的模式,穿越重要构筑物区间时地面沉降可控制在允许的范围内。     

合肥轨道交通2号线科学大道站暗挖通道施工技术

合肥轨道交通2号线科学大道站3号出入口暗挖通道下穿长江西路,通道属浅埋—超浅埋,通道的上覆地层与围岩为人工填土和黏土,且位于合肥市长江西路主干道下方,上覆地层中管线众多,工程环境条件复杂。通道采用了合理的设计与综合施工技术,实现在合肥地区浅埋土质围岩且地面道路有车辆荷载的隧道暗挖施工。其要点包括:采用超前大管棚加超前小导管相结合的超前支护,四部CRD法(交叉中隔壁法)加预留核心土开挖工法并控制循环进尺,在暗挖通道穿越的地面主干道上满铺4 cm钢板,以减小隧道上部地表的车辆荷载,并且将车辆荷载转移至隧道两侧的土体向下传递。监控量测表明,拱顶下沉等数据均符合控制标准,地表沉降、管线沉降的发展过程与暗挖隧道拱顶下沉过程相似。     

暗挖地铁隧道下穿既有建筑物沉降变化规律研究

依托西安地铁4号线某浅埋暗挖地铁区间隧道下穿既有建筑物工程,采用数值模拟与现场监测相结合的方法进行研究。研究结果表明:在下穿既有建筑物时,CRD(交叉中隔)工法产生的地表及建筑物沉降最小,上下台阶预留核心土法诱发的变形最大,CD(中隔墙)工法位于两者之间,区间隧道下穿既有建筑物宜采用CRD工法进行施工;隧道正穿既有建筑物施工对建筑物竖向沉降影响较大,对差异沉降影响较小,而旁穿时引起的差异沉降较大;采取保护措施后,利用CRD工法进行施工引起的地表以及建筑物沉降均在可控范围内,保证了建筑物的安全。     

浅埋暗挖隧道CRD工法优化与现场试验研究

CRD工法是浅埋暗挖隧道的常用施工方法,但存在施工工序复杂,隔墙拆除困难,进度慢等问题。为改进CRD工法存在的不足,以杭州紫之隧道浅埋暗挖段为研究对象,采用理论分析、数值计算和现场试验等手段,对CRD工法的开挖工序、临时支护结构型式、开挖步距以及临时支护拆除方式等关键技术进行优化研究,探索出一套完整的优化工法体系,并结合现场试验进行验证。研究结果表明:优化工法提高了初期支护闭合成环速度,保证了整体支护结构在施工过程中的合理转化,有效地控制了拱顶及地表沉降的发展,同时,下台阶作业空间增大,提高了开挖及出渣效率,平均进度提高到原工法的1.45倍。     

预切槽法在浅埋暗挖下穿公路段隧道中的设计

研究目的:机械预切槽法因其结合盾构的盾壳保护开挖理念和新奥法处理复杂地层的自由灵活理念,在土砂等极软弱围岩地质条件、城市特殊复杂环境近接施工或以上因素复合形成的复杂困难工程条件下具有显著的优势,可以较好地保障隧道施工的安全,同时也是机械化施工的一种很有发展潜力的隧道施工方法。本文结合福平铁路新鼓山隧道下穿福州机场高速公路的浅埋暗挖段,对隧道预切槽法施工在软弱地质下浅埋暗挖下穿通过道路的城市环境应用进行设计与分析,提出该方法的可行性。研究结论:(1)预切槽法可以应用于浅埋暗挖、下穿道路等特殊隧道段落的施工;(2)在浅埋、软弱、近接等特殊条件下,预切槽法形成的预筑拱作为超前措施,较常用的管棚等技术手段,对控制地表沉降、保证施工安全有更显著和可靠的作用,具有更大的安全性;(3)本研究结论可为类似工程条件的隧道设计提供借鉴。     

浅埋隧道开挖穿越楼房基础的数值模拟分析

某浅埋隧道在武隆出口处穿越楼房基础 ,采用二维平面应变有限元模型进行弹性分析 ,用数值模拟方法模拟施工开挖的过程 ,以此指导施工 ,达到控制地面沉降 ,保证上部结构安全的目的。通过与现场实测数据比较 ,得出结论 :加支护和不加支护 2种工况的地层变形和地表沉降产生很大变化 ,证明支护对控制地表沉降是起作用的     

下穿铁路的浅埋隧道长距离管幕施工

管幕工法是地下工程的超前支护手段之一,施工中会对地层形成扰动,造成地表沉降;长距离的管幕施工可能因为导向定位精度差使钢管侵入地下工程主体,影响主体工程施工;下穿铁路的浅埋管幕施工更可能因路基的变形过大而影响行车安全.结合工程实践,从管幕施工、工程监测及管幕施工对铁路路基的沉降影响介绍了浅埋长距离管幕的施工方法.     

中深孔注浆技术在饱和富水砂层暗挖地道中的应用

在浅埋暗挖隧道中，控制围岩松弛，是控制地表下沉的主要手段。防止地表下沉的主要措施是改善掌子面的围岩状况。向地层中注压浆液，造成固结土，降低地层的透水性，强化地层自稳能力，在周边围岩中形成止水帷目，控制开挖过程中地表沉降量，是富水砂层暗挖隧道施工的有效方法。本文介绍在深圳市深南路—上步路人行地道工程暗挖施工中，采用中深孔注浆技术成功穿过饱和富水砂层，确保了横跨隧道的煤气管、自来水管、污水管等管线及周边建筑物的安全的成功经验供类似工程参考。     

优质工程 中铁十三局·轨道交通

广州地铁荣获火车头优质工程奖。施工中开发的“复合地层盾构隧道施工与变形控制技术”获吉林省科技进步一等奖。“城市地铁浅埋、大跨、小间距隧道信息施工技术”获吉林省科技进步二等奖,施工中应用的“复合环境盾构隧道施工工法”,被评为省级工法     

穿越南水北调干渠热力隧道设计研究

随着城市和工程建设的迅速发展,新建隧道下穿既有建筑或构筑物也大量出现。浅埋、松散砂土地层隧道施工中,随着地层应力状态的改变和调整,引起地层和地表在一定范围内的不均匀沉降变形,它对既有建筑物或构筑物的功能及安全使用则可能产生较大影响。介绍石家庄市热力隧道下穿南水北调中线干渠建设中的主要相互影响因素、设计中重点研究的问题,分析了位置关系、隧道施工变形、隧道防洪与防渗等设计处理措施,供类似工程应用参考。     

浅埋暗挖隧道下穿既有铁路和涵洞施工技术方案研究

二十里堡隧道下穿既有铁路和涵洞工程,针对该隧道埋深浅、围岩差的条件,设计采用了双层大管棚和CRD工法相结合的施工方案。本文对管棚受力进行了分析,并应用大型有限元软件,采用数值方法,就施工方案对既有铁路和涵洞的影响进行了仿真分析。结果表明,双层大管棚及CRD工法施工技术方案可以满足浅埋暗挖穿越既有铁路的运营安全和沉降要求。     

小净距浅埋暗挖隧道下穿密集房屋安全性分析

研究目的:受城市复杂环境的影响,城市隧道的修建有时不可避免地要下穿房屋。为了达到减少房屋拆迁的目的,本文通过城市小净距软岩浅埋暗挖隧道的数值模拟,研究隧道下穿密集房屋施工过程中不同的施工方案所引起地表沉降量及洞顶建筑物沉降规律,进一步分析洞顶建筑物的安全性。研究结论:(1)隧道施工引起地表沉降的程度主要取决于地质条件、隧道埋深、开挖跨度及施工方法等因素,其中施工方法的影响最为明显;(2)根据数值模拟计算及地表建筑物的实测结果,小净距浅埋暗挖隧道下穿房屋采用CD法施工+超前小导管注浆加固岩体,可以有效地控制地表沉降,保护地表建筑物的安全;(3)本研究成果主要应用在城市隧道工程领域,对今后类似工程的设计、施工具有借鉴意义。     

基于地表沉降控制标准的隧道施工安全评估

研究目的:为评价浏阳河隧道施工下地表沉降的安全性,本文从围岩稳定、经验公式和相关规范角度探讨地表变形控制标准,进而建立三台阶工法和双侧壁导坑工法下的三维仿真模型,并同现场监测做对比分析。研究结论:浅埋隧道比深埋隧道的地表沉降控制标准更严格;围岩越坚硬,跨度、边墙高度越小,则允许的地表沉降越小,反之则越大;允许的沉降控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度;三台阶法和双侧导坑均能满足地表沉降安全性,考虑到工期的要求采用了三台阶法施工;现场监测结果比数值模拟的要小。     

超浅埋超高断面暗挖隧道地层变形控制技术

研究目的:通过建立ANSYS仿真模型,研究隧道开挖引起的地层扰动对地表沉降和拱顶下沉2个重要安全控制指标的影响规律,从而控制地层应力重分布对施工安全和结构稳定带来的不利影响;实施地层变形仿真结果与实测结果的对比分析和反馈设计,优化隧道开挖步序,从而实现复杂环境、软弱富水围岩条件下超浅埋超高断面暗挖隧道的成功修建.研究结论:通过仿真计算与实测变形绝对值对比,实测和仿真计算预测的地层竖向变形值在各级控制范围之内.故针对软弱富水围岩下的超浅埋超高断面隧道施工,建立以100%应力释放的平面应变模式的ANSYS仿真模型,适合现场施工过程控制和优化的需要;针对超浅埋超高断面暗挖隧道施工采用的CRD工法,仿真结果显示在软弱富水围岩条件下2、4、5和7部开挖引起的沉降量占总量的85%～90%,以此进行优化,即所述各部采用台阶式预留核心土法开挖,隧道断面以2、4和5、7部的分界面控制台阶高度,采用先贯通上部断面后贯通下部断面的分台阶CRD法施工,该方法安全可靠.