盾构隧道下穿砌体结构房屋影响因素敏感性分析

为探究不同影响因素对盾构隧道下穿砌体结构房屋的影响程度,采用正交试验方法对5种不同影响因素进行5种水平正交试验,通过MIDAS-GTS有限元软件建立砂土地层-隧道-建筑物共同作用的三维分析模型,根据盾构隧道下穿砌体结构房屋施工过程中墙体所受到的最大拉应力增量,判断各影响因素对盾构隧道下穿砌体结构房屋的影响大小。研究结果表明,隧道轴线与建筑物中心线间距是盾构隧道下穿砌体结构房屋的最主要影响因素,其他依次为建筑物长度、隧道轴线与建筑物中心线夹角、隧道埋深,地层类型对砌体结构房屋的影响最小。     

盾构掘进振动对既有隧道结构的动力影响研究

为探究盾构掘进施工对既有隧道结构的影响,以北京地铁10号线某砂卵石地层盾构施工工程为依托,通过对紧邻刀盘左右管盾构掘进过程中邻线盾构段、本线初支段与本线二衬段的加速度响应进行现场实测,分析盾构掘进振动对邻线振源激励下的加速度时频响应、邻线周围土层中加速度幅值随隧道中心线距离的衰减特征以及本线隧道衬砌结构拱顶及拱腰等部位加速度有效值的分布特征。研究结果表明：二衬段横断面加速度有效值沿纵向逐渐衰减,在振源处有效值最大,振源处加速度峰值约1 m/s2,振动频带在500 Hz范围内均有分布,但主要集中在200 Hz以内。振动波的能量主要由测点到振源的水平距离决定,且在离开盾构隧道中心线一定距离范围内,存在一个振动放大区,该现象与依托工程区段砂卵石下部松散粉细砂地层有关。邻近隧道在施工振动影响下引发横向“撕扯作用”集中在局部振动放大区,水平面内垂直于盾构掘进方向的振级大于掘进方向和竖直方向。研究成果可为类似拟建地铁隧道工程盾构开挖及振动控制提供参考。     

盾构法地铁隧道施工引起的地表变形分析

以南京地铁1号线许府巷—南京站区间隧道为背景,结合现场监测数据及各项掘进参数设置,对土压平衡盾构在富水饱和粉土、粉砂夹细砂、粉细砂地层中掘进引起的地表变形过程和分布规律进行分析,并使用有限差分法程序FLAC3D对考虑盾构施工工序、地下水位、土仓压力和注浆等因素的地表变形进行模拟计算分析。实测分析结果表明地表变形特征为:沉降速率大,测点最大沉降速率在-12~-15 mm.d-1之间;地层稳定快,盾尾脱出2~3 d后地层即趋于稳定;影响范围小,盾构掘进对隧道纵向地表的扰动在刀盘前方约10 m至盾尾后方16~20 m的范围内,横向地表沉降主要分布在隧道中心线两侧各5~7 m的范围内,地表距中心线20 m以外几乎不受影响。模拟计算地表沉降分布结果与实测数据基本吻合。     

基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算

在盾构掘进过程中,由于刀盘的挤压作用,土仓压力不等于掘进面土压力。为研究二者的关系,提出基于位移反分析法的盾构掘进面土压力计算方法。建立模拟盾构掘进的ANSYS三维模型,结合盾构前方土体(或构筑物)的实测变形数据,调用ANSYS优化分析模块计算盾构掘进面土压力。该方法的适用区域为:位移监测点位于主要受掘进面土压力挤压作用区域的土体内。以上海地铁7号线上行线隧道斜下穿既有地铁2号线下行线隧道盾构施工工程为例,采用该方法对掘进面土压力进行计算分析。结果表明:该方法在本工程中的适用范围为盾构掘进刀盘距既有隧道中心线6～18m的区域;掘进面土压力约为土仓压力的1.17倍。     

新建盾构隧道施工对既有铁路路基的影响研究

结合武汉地铁区间盾构隧道下穿合武铁路工程,采用数值模拟计算的方法研究盾构施工过程中路基及地层的变形,分别从埋深、地层加固措施方面对铁路路基沉降的影响规律进行分析。研究结果表明:盾构掘进过程中,盾构开挖面距路基中心线约6 m时,既有路基就已产生明显的沉降,且先行隧道施工对路基产生的扰动尤为显著;路基沉降槽宽度随隧道埋深的增大而增大,沉降槽曲率及峰值逐渐减小,在此地层条件下,隧道埋深增大到一定程度后路基沉降仍超过了限定值;对隧道周围土体采取注浆加固措施能够有效控制地层的沉降,保证列车安全正常运行。     

盾构隧道设计轴线偏移解析算法研究

由于盾构隧道的设计轴线与导航基准线往往不一致,为更加精确地为盾构隧道掘进提供导航、指导拼装排版,需要确定导航基准线的平、竖曲线参数。为此,文章采用解析方法研究隧道平曲线的偏移解析算法,然后基于投影方法提出竖曲线的偏移解析算法,最后用一个实际区间隧道作为算例演示该算法的准确性。该算法可以实现设计轴线到导航基准线或结构中心线等的任意位置的偏移计算,也可运用于道路定点、放样等操作中。     

新建与既有地铁隧道正交段施工力学行为研究

研究目的:以深圳地铁3号线盾构隧道下穿1号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行有限元数值模拟施工三维力学行为,探讨施工过程地层应力的变化幅度及影响范围、结构内力及结构安全性,提出确保新建隧道施工和既有隧道运营安全的措施和建议。研究结论:在施工阶段既有隧道附加应力的分布均为以下洞中心线为中心对称轴成左右对称状态,下洞施工过程中会引起既有隧道的沉降和附加应力的增大,目标面盾构隧道管片衬砌最大内力值的位置都在下洞两侧拱腰管片衬砌,应对上下两洞间的地层及时注浆进行加固。当施工结束时,目标面盾构隧道管片的主应力值达到最大。     

西安地铁2号线施工布上万监测点

目前,西安地铁2号线一期工程全线5个盾构区间除行政中心站至凤城五路站区间已贯通外,其余4个盾构区间正在顺利进行。为防止地铁施工过程中出现地表沉降,在2号线沿线布下上万个监测点,对重要的建（构）筑物、地铁中心线道路、地下管线等进行了重点布点,随时掌握道路降不降、基坑斜不斜、管线动没动、地面建筑有无下沉等情况。这些监测点就像是一个个“电子侦探”,全天候盯着地质和管线的细微变化,就连地面一根头发丝般的位移都可以及时被发现。     

上软下硬地层盾构施工多源沉降数据演化规律

研究目的:上软下硬地层为城市地铁施工中的一种特殊地质,在这种地层中,盾构施工的条件与已有经验公式的假设条件存在差异,并有可能对衬砌、箱涵与管线结构造成工程风险。因此,有必要基于实际工程的监测数据进行针对性的研究。研究结论:本文基于长期施工监测数据的分析,对于某城市地铁上软下硬地层的盾构施工,有如下结论:(1)本区段单线盾构施工时,横向沉降槽形状会受到施工工况的影响,基本符合Peck曲线,最大沉降值大致位于开挖隧道中心线处,产生了较为显著的地表沉降,最大值接近30 mm;(2)本区段盾构施工地表沉降纵断面沉降曲线形状分为4个阶段,掌子面通过时出现较大日沉降;(3)本区段上软下硬地层盾构施工过程中,因为隧道衬砌、箱涵、热力管线自身具有一定刚度,盾构施工时结构沉降会小于土体沉降;衬砌沉降幅值在[-1,+2]mm区间,箱涵、热力管线沉降幅值在[-12,+1]mm区间;(4)本研究成果可为类似上软下硬地层地铁盾构施工设计与施工提供参考。     

地铁盾构双隧道施工诱发的地层变形规律分析

以大连地铁202标段双隧道盾构施工工程为背景,考虑土体的分层以及隧道施工过程中盾构推进、注浆和衬砌拼装等工序,运用FLAC3D软件对盾构双隧道同向先后施工过程进行三维精细数值模拟,并与现场测量数据进行对比分析.结果表明:先施工的右线隧道掘进完成后,隧道上方各层土体越靠近地表,盾构施工引起的地层竖向变形越小,而地层的沉降槽宽度越大,地表沉降槽宽度系数为0.56;近距离双隧道同向先后开挖时,土体相互扰动,地层距离隧道轴线的高度越小,地层竖向变形非对称“双峰”特征越明显,岩层的成层性使得双峰特征消失时岩层距离隧道轴线的高度有差别;两隧道中心线和轴线附近地表有不同方向水平变形,此区域的桩基、剪力墙在隧道掘进时将受到附加剪切作用,易出现裂缝,故在施工中应做好切实的防护措施;监测结果验证了数值模拟方法的正确性,在盾构掌子面距离监测点12 m范围内,地表沉降发展得较快.