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。     

基于Peck公式的藏区公路隧道施工地面沉降预测

在隧道施工中结合现场地表下沉量测实测数据,利用Peck公式进行地表沉降计算,反分析法确定沉降槽曲线最大沉降量和沉降槽宽度及关键参数,并对拟合参数进行了检验。比较修正了沉降槽宽度计算经验公式,给出青藏高原东南部地区Peck公式中沉降槽宽度系数的初步建议值,验证了适合我国藏区具体地质条件与施工手段的公路隧道地表沉降预测模型。研究表明:Peck公式适用于青藏高原地区公路山岭隧道施工地面沉降预测,隧道进口浅埋段施工引起的地表沉降曲线基本符合高斯分布规律,进口段埋深较浅地表沉降槽宽度越大,埋深越大沉降槽宽度越小。     

地铁盾构下穿公路隧道与建筑物基础的影响研究

以某城市地铁盾构隧道为背景,采用三维有限元方法对地铁盾构隧道下穿既有城市公路隧道、近接建筑物箱型基础的情况进行了数值模拟,分析了盾构隧道施工引起地表沉降,及其对隧道路面沉降和应力的影响,探讨了近接建筑物施工引起建筑物箱型基础变形、侧倾和附加应力的变化规律,验证了采用围护桩加固对于减缓和控制盾构施工对公路隧道、建筑物基础沉降、侧倾和附加应力影响的有效性.     

盾构下穿近接公路隧道影响规律研究

盾构下穿近接公路隧道引起的不协调变形、结构内力的重分布等问题易导致结构病害,甚至影响结构的正常使用。研究盾构施工全过程中对公路隧道的影响规律对保证土体和结构物的稳定性、安全性尤为重要。结合实际工程,采用有限差分方法对地铁盾构下穿公路隧道全过程(即盾构到达公路隧道前、穿越过程中、盾尾离开公路隧道)进行了三维数值模拟,得出了盾构下穿近接公路隧道的影响规律。由于公路隧道对土层的约束和底板立柱桩的屏蔽作用,距离公路隧道侧墙越近,地表受盾构施工的影响越弱,地表土层沉降值越小;盾构下穿公路隧道过程中,公路隧道出现一定程度倾斜,左右侧墙相对高差达1.91mm,底板最大剪切压应力较盾构掘进前增加了29.8%;盾构穿越全过程中公路隧道立柱桩轴力最大值发生在距桩顶5m处,且轴力在盾尾脱环阶段增加较明显,可见土体损失引起立柱桩负摩阻力不可忽视。     

暗挖隧道施工对下穿既有铁路路基沉降规律分析

为研究暗挖隧道施工对既有铁路路基沉降变形影响,采用有限元法模拟分析隧道开挖不同时期路基纵向和横向沉降规律,路基两侧水平偏差沉降模拟以及不同隧道埋深,不同岩土强度参数对铁路路基沉降的影响。结果表明：隧道开挖对路基沉降差值曲线呈现出明显的正态分布规律;在隧道掌子面与前方将要开挖形成拱顶的地层位置较远时,沉降较缓慢,沉降值也较小;在掌子面到达该拱顶位置时,沉降量将以较大的速率快速上升,拱顶沉降较明显;隧道埋深越大路基沉降最大值越小;导致路基沉降变形的主要岩土强度参数是内摩擦角。     

新建铁路路基对下方既有公路隧道的影响研究

随着国内高速铁路飞速发展、各种类型交通网络不断完善，频繁出现新建工程与既有工程交叉、并行相互影响的问题。为此，依托广东省内某高速铁路路基上跨既有公路隧道工程，采用结构力学法与岩石力法相结合的方法对新建路基工程对下方既有公路隧道影响进行了数值模拟研究，引入无限大厚壁圆筒弹性模型推导了两种方法所采用参数的对应关系。分析结果显示:路堑开挖和铁路运营荷载作用会使既有公路隧道结构处于回弹状态，隧道结构安全系数在相关规范允许范围内，即新建铁路路基工程不会对下方公路隧道结构造成安全影响。     

大直径浅埋隧道对既有桥梁沉降影响研究

隧道盾构下穿既有桥施工时,由于土体扰动,盾构法施工对周围土体及既有桥结构基础的影响较为复杂,以某大直径浅埋隧道下穿既有桥为例,在常规地层损失率下,对比分析Peck公式与隧道二维模型的计算结果,验证隧道二维模型参数取值的合理性,在此基础上,建立三维有限元模型,研究同样地层损失率下三维模型的地面沉降及既有桥基础沉降规律。     

盾构下穿既有隧道扰动效应分析

新建隧道盾构下穿既有隧道易引起既有隧道结构产生附加沉降和内力,严重时会影响既有隧道的正常运营。为研究新建隧道开挖对既有隧道的扰动效应,以杭州某盾构下穿工程为背景,采用有限差分软件构建新建隧道盾构开挖模型,计算得到既有隧道结构沉降及内力变化,并分析不同盾构推力、两隧道距离及新建隧道覆土厚度对既有隧道的扰动规律。结果表明,新建隧道施工造成既有隧道不均匀沉降率达0.05%,超过规范要求,应采取相应加固措施;既有隧道最终沉降值随盾构推力、两线距离及新建隧道覆土厚度增加而减小,增大盾构推力会引起开挖过程中既有隧道隆起变形增加。     

高速铁路隧道下穿既有高速公路路基沉降规律研究

依托成都-贵阳高铁大方隧道工程,对高速铁路隧道下穿既有高速公路路堤影响进行研究,通过三维建模计算了路面的沉降分布规律,并采用Peck公式对横向沉降进行拟合分析,二者吻合良好,通过计算得到地层损失率vl为2.8%,沉降槽宽度系数K为0.86。     

公路隧道下穿铁路路基的沉降行为研究

对公路隧道下穿铁路路基拓宽改造后新老路基的沉降行为和路面结构变形机制进行了研究。结果表明,公路隧道下穿铁路路基拓宽改造后的路径不同区域的路基沉降在位移达到16～20 cm时基本趋于稳定,柔性位移计监测得到的土工格栅位移伸缩量(约2 mm)远小于破坏极限值;加土工格栅对路基路面沉降效果影响较小,但是可以对基层的附加应变起到抑制作用,从而缓解差异沉降。无论是上面层、中面层还是下面层,无荷载、静荷载、动荷载和卸载后的应变都随着距离旧路基中心线距离的增加而先增加至峰值而后逐渐减小,且应变峰值都未出现在新旧路基连接处,而是在距离路基连接处约1 m位置。     

土仓压力对隧道近接既有隧道盾构施工影响分析

针对水底隧道平行近接既有隧道施工的情况,以长沙地铁4号线下穿湘江近接南湖路隧道工程为依托进行三维数值模拟分析,探索近接施工中盾构机土仓压力对新建隧道及既有隧道的影响。结果表明,盾构土仓压力越大,地表最终沉降越小,推进过程中要选择适当的土仓压力,不宜过大也不宜过小;盾构开挖对周边土体扰动产生的附加应力场基本以隧道中心为对称轴对称分布,随着离中心距离的增大沿两侧逐渐减少,盾构土仓压力增大则引起的附加应力也增大;随着盾构土仓压力的增大,既有隧道管片变形增大,不利于既有隧道结构的安全。     

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。     

下穿盾构隧道施工对铁路的影响研究

盾构隧道开挖对邻近建筑物的扰动是必然存在的,此类问题已得到了愈来愈广泛的关注。以佛山市三水区下穿盾构隧道工程为依托,利用数值摸拟法,计算分析了近距离下穿盾构隧道施工对既有铁路的影响规律。基于弹性地基梁理论,将盾构开挖影响等效成一位移,推导了盾构隧道开挖引起的既有铁路竖向位移理论计算公式。分析结果表明:盾构隧道开挖引起的轨道沉降近似呈正态分布曲线,主要影响范围为隧道轴线两侧约2.5倍隧道直径范围内,与Peck估算公式计算所得影响范围一致,且其分布规律与实测结果吻合。对比数值与理论计算结果表明,采用弹性地基梁法可以有效地计算既有铁路受下穿盾构开挖影响后的位移。     

深圳地铁近接隧道暗挖施工地表沉降控制

为研究变净距近接隧道暗挖施工中开挖工序对地表沉降的影响,以期得到最优开挖工序,以深圳地铁近接隧道施工为工程背景,运用理论分析、FLAC3D数值模拟和现场实测数据反馈等多种手段,对比了4种不同开挖工序引起的地表沉降,并对围岩支护后隧道施工在纵横方向上的地表沉降规律进行了研究。得到:1)若先行隧道开挖采用上下台阶法,后行隧道采用CRD法,那么后行隧道采用上下断面法开挖优于左右断面法,且先开挖靠近先行隧道的部分要优于先开挖远离先行隧道的部分;2)随着近接隧道净距的减小,开挖工序对地表沉降的影响减弱;3)加固圈对抑制变净距隧道的不均匀沉降有着明显的效果;4)采用上下断面法开挖的近接隧道,上半部分开挖是控制地表沉降的关键,最大地表沉降值发生在靠近后行大跨度隧道中轴线一侧。     

类矩形盾构隧道下穿引起既有隧道竖向位移计算方法研究

为探究类矩形盾构隧道施工对既有隧道造成的影响,得到既有隧道竖向变形规律,基于随机介质理论并结合累积概率曲线计算土体损失造成的土体竖向位移,再通过转动错台协同变形模型计算既有隧道竖向位移;针对新建类矩形盾构隧道下穿既有隧道,以土体损失作为造成既有隧道沉降的唯一因素开展室内模型试验,并对拱顶位移进行施工全过程测量,将实测值与理论计算结果进行对比验证。研究结果表明： 1）理论计算结果与实测值较为吻合,证明了理论计算方法的可靠性; 2）类矩形盾构隧道下穿既有隧道造成既有隧道沉降的规律与圆形隧道一致; 3）由于土体损失,新建隧道下穿会导致既有隧道发生沉降,在新旧隧道投影交汇处的既有隧道拱顶变形最大; 4）既有隧道拱顶沉降变形随着开挖面的掘进逐渐增大,且存在一个快速变形的阶段。     

高海拔特长公路隧道下穿高压电杆的加固措施

为保证高海拔浅埋特长公路隧道下穿高压电杆施工过程中电杆的安全稳定,通过对高海拔隧道围岩和注浆加固区进行物理力学试验,建立三维有限差分模型,模拟隧道下穿电杆施工全过程,并结合现场监测数据,研究隧道周围管棚支护与上方地表注浆对近接电杆的稳定性加固效果。研究表明:隧道开挖对既有高压电杆基础的竖向沉降影响较大,水平位移影响较小;地表注浆、管棚加固可改善软弱岩体的整体性与强度;在隧道下穿高压电杆过程中,电杆沉降位移满足控制标准,预注浆加固效果显著。     

紧邻营运隧道爆破振动控制技术

新建隧道与既有隧道会因为其距离较近导致新建隧道开挖爆破产生的地震波危及既有隧道衬砌结构的安全和稳定。本文根据隧道爆破振动影响控制标准,分析了隧道爆破振动强度的影响因素,提出了降低爆破振动的技术措施,使新建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,确保隧道开挖作业安全、顺利地进行。可为今后类似工程的设计与施工提供参考与借鉴。     

铁路隧道小角度斜交下穿公路隧道设计探讨

为探讨铁路隧道小角度斜交下穿公路隧道的设计难点,以贵广铁路四寨二号隧道下穿厦蓉高速公路瑞坡隧道为例,通过理论分析、数值模拟和现场监测的方法,选择了安全经济的设计方案。主要研究内容和结论如下： 1）破碎围岩条件下小角度立交隧道的特点决定了下穿段影响范围较大,可利用Peck公式理论分析其影响范围; 2）可由保证既有隧道结构安全来确定其沉降控制标准; 3）可通过数值分析对初步拟定设计措施进行模拟验证,针对性地优化施工方法及工程措施。     

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。     

公路与隧道立体交叉形式及影响探讨

随着我国交通建设的发展,公路与隧道交叉的情况也越来越多,如何保证公路工程自身安全以及既有隧道的安全也成为公路设计的重大问题。结合具体实例,对不同交叉形式下公路施工和运营对既有隧道的影响进行分析探讨,为公路选线及与隧道交叉设计方案提供一定的参考与借鉴。