基坑施工对临近隧道的影响分析

以邻近区间隧道的某基坑工程为例,利用MADIS有限元软件分别对基坑降水、基坑开挖等工况对相邻地铁结构的影响进行深入分析。研究显示：(1)基坑降水工况下,隧道水平位移明显小于竖向位移。(2)在基坑下部开挖与基坑上部开挖深度基本相同的情况下,下部开挖引起的相邻隧道变形明显大于上部开挖。(3)从隧道变形量值上来看,开挖至基底引起隧道水平位移明显大于竖向位移。(4)受力分析表明隧道配筋满足要求。数值模拟结果与实际监测结果基本吻合,可为类似邻近地铁结构的工程建设提供一定借鉴。     

软土地层隧道开挖对邻近桩基影响数值分析

以某典型软土地层中隧道侧穿桩基为例, 采用数值模拟方法开展了隧道开挖对不同位置处桩基的影响程度分析研究。 结果表明： 隧道开挖引起地表的竖向和水平位移显著影响的区域分别分布在距离隧道中心 0 ~ 3D 和 1D ~3D (D 为隧道外径) 范围内, 其沉降曲线与经验公式的一致性验证了数值模型的可靠性; 同时, 桩顶沉降受开挖影响的区域与地层显著沉降区基本一致; 随着桩基与隧道中心线的距离增大, 桩基的安全区范围逐渐增大而警戒区范围逐渐缩小; 对比桩身沉降和水平位移, 可考虑采用桩顶位移作为桩基变形的控制指标, 当盾构掘进通过桩基且与其净距达到 10L (L 为管片宽度) 左右时, 隧道开挖对桩基变形的影响最明显, 可为现场盾构施工中的变形控制提供参考。     

斜穿过砂卵石层地质构造隧道开挖的三维数值模拟分析

以某地铁隧道浅埋暗挖法为研究对象,建立了斜穿过砂卵石地质构造隧道开挖的三维有限模型.通过模拟隧道开挖,分析了隧道在不同支护工况下的围岩应力、位移、塑性区.分析结果表明,在第一步开挖后围岩位移较小,第二步开挖后在砂卵石层最厚处的围岩位移急剧增大并在后续开挖过程中趋于稳定;开挖过程中砂卵石结构本身的性质使其承载力小,因此在其地质层处出现了塑性区;锚杆的支护作用提高了围岩的整体性能,减小了拱顶上部围岩的内应力;隧道开挖后的卸载作用使钢拱架承受上部围岩荷载且主要承受压应力.为防止隧道产生塌方开挖后应及时施做初期支护和二期衬砌.     

地铁隧道锚杆系统对地表沉降影响的数值分析

根据黄土地层不同土的物理力学参数,应用邓肯—张本构模型,在地铁隧道开挖施工过程中,对支护锚杆系统沿隧道纵向和横向的不同分布形式进行有限元数值计算。应用有限元软件MIDAS,根据西安地铁2号线隧道的相关土性和设计资料,对比了锚杆长度和锚杆纵向间距对地层沉降和锚杆受力特征的影响;探讨了锚杆纵向间距的疏密布置以及横向加密的位置。分析表明:随着锚杆长度的增加地层沉降减小,当锚杆长度大于一定值后沉降变化幅度降低;当锚杆纵向布置疏密不均时,沉降量较大;在隧道腰部加密锚杆可控制地表沉降。     

基坑开挖对下卧盾构隧道变形影响的计算分析

针对矩形基坑开挖对下卧隧道变形影响这类课题,基于Mindlin经典解,考虑了坑底残余应力及围护桩效应的影响,推导了基坑开挖卸荷作用在隧道处附加应力的计算公式.对于埋深超过1.5倍隧道外径的盾构隧道,通过在Pasternak模型上部增加一层弹簧层来考虑上覆土层对隧道的约束作用,建立起地基梁的挠度微分方程.采用有限差分的方法把隧道离散为独立的节点单元,从而求解出隧道纵向的竖向位移和水平位移,最后与有限元数值模拟、工程实测得到的隧道变形数据对比分析.研究表明:在考虑深埋盾构隧道与土体的相互作用时,相对于Pasternak模型方法,笔者方法更能反映两者之间真实的力学行为,得到的解析解更接近于数值解,与实测值吻合度也较高,证明了方法的合理性和优越性;另外,笔者方法省去了大量的建模工作,在设计方案时能够用于初步评估基坑开挖引起下卧盾构隧道纵向变形的影响.     

隧道开挖引起的围岩变形特征数值分析

以乐雅高速公路光华山隧道三台阶法开挖工程为例,利用有限元软件ABAQUS研究隧道开挖对围岩变形和关键点位移的变化规律,并将现场实测结果与数值结果进行对比分析。结果表明,隧道开挖过程中围岩水平位移小于竖向位移,且变化较小;与拱顶沉降相比,隧道开挖过程使拱腰水平收敛所需稳定时间更长;隧道开挖会导致拱顶发生沉降且仰拱出现隆起;左右侧拱脚和拱腰均向隧道中心移动,且与拱脚相比,隧道开挖对拱腰的水平位移影响更大。实测结果证明数值模拟规律的正确性,可为隧道支护设计及开挖方法选定提供依据。     

盾构施工参数对土体及单桩的影响

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化注浆压力及推进力研究盾构施工对周边土体及单桩基础的影响.增加注浆压力是减小盾构推进对周围土体影响的最有效的措施.当注浆压力足够大,推进力、盾尾脱离及浆液硬化对土体的影响程度相同.若使隧道顶点的沉降及隧道底部土体的回弹减小相同的数量,底部注浆孔的压力要大于顶部注浆孔的压力.当推进力大于临界值时,推进力对隧道周边土体的影响明显增加.隧道周边及地表处各点的位移变化主要发生在盾构机通过这些点所在位置时,衬砌生成后,随后的开挖步对其影响很小.桩侧隧道洞室衬砌生成后,随后开挖步施加的注浆压力可以明显减小桩顶沉降,注浆压力越大,桩顶最终沉降越小.推进力对桩顶沉降影响不明显.盾构施工引起的桩顶和桩底的沉降始终相同,即桩整体下沉.桩顶无荷载及桩顶施加工作荷载时,开挖引起的桩顶沉降相同;桩顶施加极限荷载时,开挖引起的桩顶沉降明显增加.     

盾构掘进对邻近浅基础框架建筑物影响研究

盾构隧道掘进会对周围土体产生扰动,进而影响其周边建筑物。基于土体损失计算理论,研究了盾构掘进造成的浅基础建筑物的内力变化与沉降变形,建立了浅基础建筑物结构、基础和地基协同作用的力学模型并推导了其解析解,进一步与实测变形值进行对比,吻合度较好。研究表明:盾构隧道掘进区内,浅基础建筑物易整体出现倾斜;随着开挖面的靠近,框架结构物基础梁的弯矩和剪力逐渐增大,其最大值出现在开挖面到达该建筑物正下方附近时。为了更好地控制盾构掘进对邻近浅基础框架结构物的影响,施工中需加强对建筑物首尾沉降差及倾斜率的监测。     

软土地区天桥下基坑开挖深度的稳定性规律

为研究软土地区明挖基坑对附近多种建筑物和地层的影响,针对既有天桥下明挖基坑的实际工程,利用ANSYS软件建立三维模型,考虑地层的非线性变形特性,研究了基坑开挖深度对周边地层位移、车站上部天桥结构应力、变形以及车站轨道承台附近地表位移的影响规律,并探讨了“天桥效应”造成的局部影响。结果表明：随着基坑开挖深度增加,车站主体结构最大总位移、轨道桩基承台边缘沿轨道轴线方向的沉降均有所增加,而主体结构最大等效应力改变很小;天桥处轨道桩基的水平位移比其余部位位移小50%左右,天桥对轨道桩基有一定的保护作用,但其纵向不均匀变形会对轨道结构造成不利影响,因此建议施工时要合理控制“天桥效应”,通过数值模拟对施工进行动态仿真分析可为实际工程提供理论依据和参考。     

相邻双基坑同步开挖相互影响

以福州君临盛世茶亭基坑和世茂国际中心基坑为研究对象,建立相邻基坑开挖的二维模型,土体应力应变本构关系采用HS本构模型模拟,详细研究相邻双基坑同步开挖情况下的土体位移、支护结构位移和内力响应。考虑不同间距对相邻基坑开挖性状的影响,得到相邻基坑开挖的影响范围。研究表明,相邻基坑开挖对远端围护结构和坑底隆起影响很小,基坑间距对围护结构变形影响大于基底隆起。     

盾构施工穿越PBA工法车站站台层的数值模拟研究

以北京地铁马连洼车站为工程背景,采用ANSYS软件模拟盾构穿越PBA工法车站的施工过程,通过数值计算结果分析,研究盾构施工隧道穿越PBA车站时地表沉降、车站结构应力变化规律,可得下列结论：盾构在扣拱后的导洞下部掘进时对地表的沉降影响很小;盾构隧道掘进对上部导洞初支结构内力影响非常小;站厅层施工对盾构施工隧道影响较小,后续施工对管片轴力的影响要大于对管片弯矩的影响.计算结果表明：在条件受限时,采用先隧后站的施工方法既可以缩短工期,同时也能保证结构的安全.     

地铁盾构隧道下穿既有构筑物沉降分析及对策

以国内某盾构隧道下穿既有构筑物为工程依托,运用有限元分析软件Plaxis模拟盾构隧道开挖的全过程．对施工所引起的沉降进行数值模拟分析。研究结果表明：隧道下穿住宅楼时,桩基础会产生较大的不均匀沉降;隧道下穿锅炉房时,左右线开挖后引起的基础沉降都超出了可控范围;隧道在先后下穿住宅楼和锅炉房的施工过程中都存在较大风险。通过研究提出了盾构施工期间技术措施,有效地控制构筑物沉降,以达到相关安全性要求。     

土压平衡盾构双线隧道施工引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到了广泛的应用，由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中非常关注的问题。以广州地铁三号线某盾构区间的两条水平平行隧道为研究对象，运用三维有限差分法对盾构隧道施工引起的地层移动和地表沉降进行了较为系统的研究，得出了两条盾构隧道开挖面距离、注浆压力的大小对地表沉降的影响规律，取得了一些新的认识和具有实用价值的研究成果。     

地铁车站深基坑变形规律的三维数值模拟分析

以西安地铁某大型车站深基坑工程为背景,采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法,研究了开挖过程中地铁车站深基坑的变形规律。结果表明,围护桩的变形直接关系到基坑的稳定和安全;开挖使得基坑周围土体下沉,地表沉降呈抛物线型;计算结果与监测结果基本一致,运用FLAC3D数值计算方法研究深基坑的变形规律是可行的、可靠的。     

西安地铁盾构施工对古城墙影响

针对西安地铁2号线盾构施工下穿古城墙问题,在考虑城墙损伤的前提下,采用三维弹塑性有限差分法FLAC 3D软件模拟了不同加固措施工况下盾构施工对西安城墙北门的影响,得出了盾构掘进过程中城墙的沉降规律,并对该规律进行了分析.研究结果表明,采取钻孔灌注桩及化学注浆复合加固措施可以有效地保证城墙安全,为西安地铁2号线的施工及保护古城墙提供了指导性的建议,并为日后有关黄土地区的盾构施工提供了参考.     

盾构隧道施工对西安钟楼影响的数值模拟预测

隧道施工导致古建筑及周围地表沉降的预测和控制是国内隧道工程领域遇到的研究课题之一．建立的三维有限元模型模拟了西安地铁2号线钟楼段的盾构施工过程,模拟了无隔离桩、无接触隔离桩及有接触隔离桩3种情况下盾构掘进过程中地面点沉降、钟楼周围地表和钟楼台四角点沉降的动态变化规律．结果表明,盾构施工有限元模型可以很好的模拟盾构通过的各个阶段,计算结果与盾构掘进规律一致;有接触隔离桩模型较好地反映了隔离桩的实际工程作用,有效的隔断了桩内外的地表沉降,隔离桩内外地表沉降差达到14．1mm;接触隔离桩减小了盾构施工引起的钟楼四角点的沉隆及差鼻沉降．对钟楼缸到了很好的保护作用．     

地铁站基坑开挖对相邻建筑物影响性分析

由于地铁3号线天津站基坑开挖施工过程中,基坑周边土体产生明显的变形,导致站后局建筑物产生一定程度的地基不均匀沉降和建筑结构产生裂缝,建筑结构存在安全隐患．为防止建筑结构进一步破坏和制定保护方案,对建筑地基进行了施工期间的沉降监测．依据监测结果,采用大型有限元软件ANSYS对基坑不同开挖深度时地基不均匀沉降对建筑物可能造成的影响进行了分析,对其结构性能进行了合理评价．结果表明：目前沉降量暂时不会导致承栽结构破坏;相邻框架柱间最大沉降差与相邻框架柱间距的比值5‰为建筑物不发生结构性破坏的临界不均匀沉降条件．其结果可作为地铁基坑施工时制定站后局保护方案的参考,也可作为其它工程的参考．     

土压平衡盾构隧道引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题。以广州地铁3号线某盾构区间隧道为研究对象,运用三维有限差分法对盾构施工过程中影响地面沉降的因素——土舱压力、盾尾注浆压力和地层损失率进行较为系统的研究,可得出结论：影响盾构隧道地表沉降最大的因素为地层损失和注浆压力,增大土舱压力对降低隧道地表沉降的作用非常有限。     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.