盾构隧道下穿既有地铁区间隧道变形影响分析

针对深圳地铁7号线某区间盾构隧道下穿既有地铁1号线区间实际工程,采用MidasGTS软件建立了盾构施工的物理力学模型,模拟了盾构隧道穿越既有线施工过程,预测分析了盾构施工对既有盾构区间的影响。计算结果表明,在对隧道间土体进行洞内注浆加固的条件下,盾构区间施工对既有地铁线沉降变形存在一定影响,但影响程度较小,可以满足既有线运营要求。     

城市隧道上跨既有地铁隧道影响分析及处理

沈阳市南北快速干道工程隧道从既有地铁1号线盾构区间隧道上方穿过,两者结构竖向最小净距为2.483m,土体较薄,地质较弱。主体隧道在施工过程中不能影响下方地铁区间隧道结构安全和正常营运,施工难度和风险较大。经过理论分析和模拟计算,通过采用高强度MJS满堂加固、基坑土体分层快挖等措施,尽量减弱两者间的相互影响,从而有效保证了盾构隧道结构的稳定及地铁运营列车的安全。     

MJS工法在盾构上跨隧道工程中的应用研究

以南京在建地铁7号线永初路站至雨润路站区间盾构上跨既有2号线油坊桥站至雨润大街站盾构隧道MJS加固工程为研究对象,分别采用数值模拟和现场实测的方法制定合理加固方案,根据实测数据分析MJS桩施工扰动对隧道变形的影响并据此提出工艺参数建议值.研究结果表明:沿既有隧道纵向加固至开挖盾体外侧1.5倍洞径可满足盾构上跨变形控制要...     

双线盾构隧道施工对近接桩基和地表沉隆的影响分析

城市地铁区间修建过程中,盾构隧道开挖对邻近既有构(建)筑物扰动的影响是一个热点、难点问题。针对某城市双线盾构隧道侧穿铁路桥梁桩基且下穿城市道路U型槽工程,采用三维数值仿真模拟技术,研究了盾构隧道施工对邻近桩基的影响。研究结果可为城市轨道交通盾构隧道的安全穿越以及下穿段既有构(建)筑物的监控量测提供了依据。     

基于三维非连续几何模型的盾构施工模拟

以苏州地铁一号线工程为研究背景,建立考虑管片分块、连接螺栓及施工过程各因素的三维非连续几何模型,对盾构法施工过程进行仿真模拟.论述了盾构开挖系统模型的几何非线性方程组的推导过程,盾构顶进推力及注浆材料性质的计算方法.模拟计算结果显示：盾构管片内外侧表面大部分区域处于受压状态,拱顶与拱底部位及靠近连接螺栓的部分区域处于受拉状态;受盾构顶推力作用,盾构开挖面前方土体有一个典型的隆起区域,地表最大隆起值为2.5 mm,出现在盾构开挖面前方8.5 m处;盾构开挖面后方土体沿隧道纵向的沉降受注浆材料影响随时间变化,并逐渐趋于稳定;在盾构法施工中,各管片连接处的土体受施工影响明显,土体塑性区范围较大.     

近接新建地铁既有污水管道安全性分析

石家庄地铁1号线市招待所段至北国商城段为左右两线,区间隧道上方靠近一既有污水管道,污水管已使用60 a。整条区段上污水管道与隧道呈一定夹角,角度较小。其中靠近地铁车站k10＋928．290～k10＋943．59区间隧道断面尺寸有所扩大,且污水管底板距离左线隧道拱顶仅6．8 m,该区段既有污水管在隧道开挖过程中可能存在安全风险,并且受污水管可能的渗水影响,隧道本身开挖过程中也存在稳定问题。分别分析了隧道开挖过程中既有污水管底板、边墙和拱部横向和纵向应力分布规律,并通过分析纵向不均匀沉降和纵向应力分布的关系,对隧道开挖过程中既有污水管的破坏机制进行了探讨。最后针对工程特点,提出了改进的超前加固方案。石家庄地铁为石家庄市新建工程,对工程后续建设具有一定的借鉴意义。     

配合盾构法修建地铁车站的技术方案

在介绍国外利用盾构法技术修建地铁车站的基础上，针对我国目前修建地铁区间盾构隧道时，采用直径6m左右单线隧道的实际情况，提出了在区间盾构隧道的基础上扩建地铁车站的4种施工方案．根据广州地铁3号线林和西路站的主要技术标准、修建规模以及各施工方案的特点，设计了相应的车站结构．最后，讨论了应解决的主要技术问题，包括施工步骤、车站结构设计方法、特殊管片的设计、环境控制和工程造价．     

土压平衡盾构近距离侧穿高架桥桥墩的受力与变形

城市地铁隧道开挖往往会下穿、侧穿建(构)筑物。为保证隧道顺利开挖,有必要对既有结构进行受力与变形研究。以西安地铁四号线某区间盾构侧穿高架桥施工为例,通过数值模拟和实时监测分析盾构侧穿高架桥桩所引起的受力与变形,并将数值计算得出的沉降值与实际监测值进行对比。结果表明:盾构在砂层环境下,土压力的大小对地表沉降的影响较大;桥墩对地表沉降有一定的约束作用,盾构施工中在合适的地方布置桩基,能有效的减小既有结构的沉降。研究结果可供类似盾构侧穿风险源参考。     

盾构下穿既有车站风道的施工风险评估及控制研究

盾构法是目前城市轨道交通建设施工中的主要方法之一。鉴于盾构在施工过程中不可避免地会遇到近距离下穿既有建筑物的情况,使其有沉降、倾斜、拉伸、压缩变形等潜在风险,尤其是地铁车站及风道,有必要对其影响进行风险评估及施工控制。以北京地铁8号线盾构区间隧道下穿地铁14号线车站的东南风道为例,在对施工风险进行评估的基础上,借助有限差分软件对施工过程进行了动态模拟,分析了盾构施工引起的地层位移、应力及其对邻近风道结构的影响,并提出了加固土体、控制盾构参数、加强二次注浆等控制措施,以减少对邻近风道的影响。现场监测结果表明,在采取有效控制措施后,风道结构最大变形被控制在2mm以内,从而验证了所提方案的合理性。     

基坑开挖对盾构隧道影响的三维数值分析

当开挖基坑位于隧道附近，由于基坑开挖导致影响范围内的土体应力释放，打破了土体原有的应力平衡，致使基坑底部隆起，进而使基坑开挖范围内的土体发生位移，从而带动周围隧道产生移动。以武汉地铁7号线北延工程天阳路站至腾龙大道站区间风井基坑为例，采用三维有限元数值模拟的方法，模拟了基坑开挖引起的盾构隧道变形和内力的变化，分析得出了采取分段分区施工方案能够明显改善基坑开挖引起的盾构管片的水平、竖向位移以及内力变化，结合现场实际穿越过程中的监测数据，与数值模拟结果基本一致，说明施工方案合理可行。     

盾构施工隧道侧穿桩基侧摩阻影响研究

盾构开挖侧穿桩基对既有桥梁会产生扰动影响。利用有限元软件MIIDAS-GTS,采用对隧道洞分步开挖过程的方法模拟杭州市地铁5号线盾构施工,通过模型研究盾构施工过程中桩土界面相对位移,以此利用侧摩阻力来表示相对位移产生的影响。在地铁盾构隧道施工中,桩土相对位移最大值均发生在靠近桩顶附近,最大值7.3mm。桩基侧摩阻力在桩长范围内呈现负摩阻力,土体沉降均大于桩基沉降。黏质黏土和淤泥质黏土的土层交界处产生最大负摩阻力,计算结果有助于评价桩身稳定安全性。     

基坑近接既有地铁盾构隧道施工影响分区方法

为了确保基坑近接既有地铁盾构隧道的结构安全和正常运营,在对盾构隧道纵向等效刚度模型研究的基础上,建立了隧道纵向变形曲率与螺栓承载状态和线路正常运行要求的公式.结合沈阳某深、大基坑近接既有地铁盾构隧道施工工程的实际情况,通过改变既有盾构隧道相对新建基坑的空间位置关系,进行了多工况三维数值模拟计算分析,得到了基于桩锚支护的基坑近接既有地铁盾构隧道施工的强、弱、无影响分区图,并通过现场的沉降实测结果等验证影响分区标准和控制技术的有效性.研究结果表明:盾构隧道纵向变形曲率半径是基坑近接盾构隧道施工中隧道结构安全和正常使用的关键指标,可将盾构隧道纵向变形曲率半径作为近接影响判断准则;在确定基坑近接既有盾构隧道施工工程的影响分区时,可将盾构隧道轨道线形受影响的临界状态及管片接头极限状态下隧道纵向变形曲率半径,分别作为强弱影响区和弱无影响区的划分阈值.     

施工通道门型转换法进入地铁车站施工力学研究

以重庆市轨道交通10号线红土地车站为依托,采用有限元数值模拟和监控量测相结合的方法,分析门型转换爬坡法施工对施工通道和地铁车站交叉段围岩及支护结构稳定性的影响。分析结果表明:门型转换法的施工对转换段隧道围岩的位移和应力有较大影响;交叉段围岩竖向位移为8.3~10.7 mm;围岩最大主应力为7.92 MPa(压应力),最小主应力为0.64 MPa(拉应力);支护结构最大主应力为21.40 MPa(压应力),最小主应力为6.30 MPa(拉应力),最小主应力超过混凝土的抗拉强度,在施工过程中应该给予足够的重视。     

某山岭隧道叠交上穿施工及运营对既有地铁区间隧道影响分析

以某山岭隧道叠交上穿既有地铁区间隧道施工为例,采用MIDAS/GTS有限元软件,模拟计算并分析了该工程施工期及运营期对既有地铁区间隧道位移特征的影响,并对该既有地铁区间隧道的安全性进行了研究.研究结果表明:施工及运营期间,既有隧道所受上方隧道开挖的位移影响以竖向位移为主并满足相关要求;相比于施工阶段,运营期各方向变形皆有减小;从新建隧道施工开挖到远离与既有隧道的叠交影响区域,施工均对既有隧道的竖向位移产生明显影响,此阶段需要加强监测,并及时反馈指导施工.     

顶管预支护施工效应三维有限元变形分析

北京地铁五号线崇文门站下穿既有地铁一号线区间隧道，车站顶板与区间隧道底板间距2．858m。为了严格控制既有环线区间隧道的沉降，确保环线地铁运营安全，准备首次采用顶管作超前预支护，用3D-Sigma三维有限元软件进行施工效应的计算模拟，掌握顶管预支护洞室的力学效应，预测车站施工引起既有隧道的沉降量。     

盾构隧道重叠下穿地铁隧道施工变形规律研究

为研究近接重叠下穿既有隧道的盾构施工对地表和既有隧道的影响,以长沙地铁3号线下穿地铁1号线的盾构隧道工程为依托,采用Midas/GTS NX软件建立三维模型,考虑土仓压力、注浆压力、注浆量和掘进速度影响下,探究新建隧道施工对地表沉降和既有隧道位移的影响。研究结果表明：土仓压力增大会减少地表沉降量,且掌子面前、后各3.5倍隧道洞径区间内完成了90%的竖向变形;增大注浆压力和注浆量均可减少既有隧道的竖向位移,但注浆量对既有隧道竖向变形的控制作用较注浆压力的大,当研究区间的注浆压力和注浆量分别提高了1.5倍、0.6倍时,既有隧道竖向变形分别降低了0.5、0.9 mm;盾构掘进速度增大,地层所受扰动增大,地表最大沉降量和既有隧道最大竖向位移也增大。研究成果可为类似工程施工提供技术指导。     

海底隧道泥水盾构始发端头加固范围研究

依托于青岛地铁跨海隧道某区间盾构始发案例,通过综合考虑盾构几何尺寸、板块强度理论以及土体滑移理论对理论公式进行了改进,确定了纵向加固长度h=16.1m;根据土体扰动极限平衡理论计算得出相应的径向加固范围：隧道两侧的加固长度为B=3.75m,拱顶为H₁=5.64m,拱底为H₂=3m,与实际加固范围相差不大;针对工程地质特点,提出了一种综合洞门素墙、“U”型素墙、套管咬合桩以及后退式注浆的盾构始发端头加固方式,可为青岛地区跨海隧道盾构始发提供参考。     

地铁工程联络通道与废水泵房合并施工对隧道变形的影响

在已经建成后的地铁主隧道修建联络通道及废水泵房,如何保证后期施工时围岩土体的稳定,把变形控制在规定范围是一个关键的问题.由于目前对废水泵房的设计相对保守,废水泵房的有效容积设计过大,通常需在联络通道开挖完成后,几乎在整个仰拱范围内往下开挖3~5 m,受空间及施工工艺所限,难以采取有效措施确保开挖安全,施工风险很大.文中以深圳地铁一号线续建工程（罗宝线）土建6标段盾构区间联络通道和废水泵房修建工程为研究对象,根据实际施工中遇到的问题并依照监测数据,分析联络通道和废水泵房合并施工对隧道变形的影响.研究结果表明,若采用先施做通道二次衬砌和减小泵房尺寸等施工技术方案,可确保工程施工的安全.     

地铁盾构隧道穿越既有铁路隧道的数值模拟

以无锡地铁某盾构隧道区间穿越既有铁路隧道为工程实例,基于Ansys数值软件建立3维力学模型,从盾构隧道施工过程中的盾构推力、注浆压力、施工工况、相邻隧道间距4个方面对盾构隧道施工引起的既有铁路隧道的结构变形和受力规律进行了数值模拟,并分析了既有隧道变形的机理和影响因素。     

大型基坑坑外降水对邻近隧道的变形特性影响研究

以典型工程实例为背景,考虑土层与衬砌的相互作用,探讨了基坑开挖过程中对邻近隧道的影响,且着重对既有地铁隧道位移受坑外水位下降的敏感性进行分析。研究结果表明:基于流固耦合作用,基坑开挖对临近隧道产生了一定的影响,既有地铁四号线最大水平与竖向位移分别为-1.26 mm与-0.63 mm,均出现在靠近基坑一侧,但影响程度较小,在安全控制范围之内;坑外水位下降2 m对既有隧道变形产生了显著的影响,较坑外水位下降0 m隧道水平位移增加了34.3%,竖向位移增加了近3倍。地铁隧道位移受坑外水位下降影响显著,水平位移、竖向位移随着坑外水位下降深度的增加而增长,近似呈线性关系。