盾构开挖对民用建筑沉降影响的数值模拟研究

盾构法施工不可避免对隧道周围岩体产生扰动,引发不同程度的土体变形和地表沉降,对地表结构造成不利影响。以郑州市轨道交通5号线西站街站—建设路站区间隧道工程为工程实例,利用ABAQUS有限元软件,建立三维盾构开挖模型,对比分析不同工况下模拟沉降数据。模拟数据表明,在理想施工质量条件下,建筑物沉降量最小;双线同步开挖时,建筑物沉降量最大,变形也大,因此应避免双线同步开挖施工。     

盾构下穿施工对既有隧道影响的数值模拟分析

针对某盾构隧道下穿既有地铁暗挖隧道的施工力学行为进行了三维有限元数值模拟分析。研究结果表明:在盾构推进至距既有隧道边缘3 m前,隧道会发生隆起,且在此位置时隆起量最大,之后开始沉降,在盾构将要穿出既有隧道时,沉降增量最大;隆起量随盾构推力和既有隧道刚度增大而增大,而沉降量与之相反;盾构下穿时,既有隧道结构横截面上会产生扭转,扭转角的大小随盾构推力增大而增大,随既有隧道刚度增大而减小。为确保下穿过程上方隧道的结构安全和列车的正常运行,在距既有隧道边缘3 m时采取措施控制盾构推力和提高既有隧道周围土体的强度非常有效。     

地铁盾构下穿高速公路的路面变形特征分析

盾构施工过程中由于土体挖除、管片和二衬设置,将在穿越过程引起高速公路路面的沉降或隆起,对公路正常运营产生不利影响。论文采用Midas/GTS软件建立了北京地铁7号线盾构下穿京哈高速公路施工过程有限元模型,分析采用盾构法先后施工左右线隧道引起的高速公路路面变形特征,认为地铁盾构掘进过程中,公路路面沉降变形在纵向呈现出抛物线形态,在横向上沉降槽呈现为"U"形,最终的路面最大沉降值产生在两线隧道中轴线上方的右线第10掘进段(第23施工步)开挖时,最大值为15 mm,路面最大隆起值出现在右线上方的右线第9掘进段(第22施工步)开挖时,达6 mm。     

盾构法隧道下穿既有结构三维数值模拟分析

以北京地铁10号线9标段盾构法开挖隧道穿越城铁13号线芍药居车站工程为依托,采用三维有限差分软件FLAC~(3D)对盾构施工过程进行数值模拟,分析盾构穿越既有结构时对其沉降的影响规律.研究结果表明:既有线车站结构的沉降随地基变形模量的提高而减少,且沉降趋势逐渐变缓;既有结构最大沉降增大的速率比围岩荷载释放率增大的速度快;增大开挖面的控制压力,可有效减小既有结构的沉降,但过大的控制压力会使前方土体隆起,产生负地层损失,并且随着开挖面控制压力的提高,差异沉降明显增大.通过施工参数的优化可以减小既有结构的沉降,达到保护既有结构的目的.     

地铁盾构隧道下穿施工对简支梁桥安全性影响分析

由于土体挖除、管片和二衬的设置,盾构施工过程中周围地层土体的初始状态会受到影响,导致上部结构产生不均匀沉降及横向位移,影响桥梁运营。结合盾构下穿既有线工程,采用Midas/GTS软件对盾构下穿结构进行建模计算,分析施工引起的桥墩和桥台的沉降特征。结果表明:地铁盾构掘进过程中右桥洞东2号-北侧桥墩(第32步开挖)沉降最大,为6.8 mm;相邻墩台的最大沉降差产生在右线开挖过程中西0-西1、西1-西2、西2-东2墩台(第32步开挖)开挖结束时,为2 mm。在此基础上提出下穿施工时维持桥梁稳定应满足的技术指标:墩台均匀总沉降量小于25 mm,相邻墩台的纵向沉降差小于2 mm,同一墩台的横向沉降差小于3 mm,墩台的水平位移小于3 mm。     

地铁盾构下穿高层建筑基础的扰动变形影响与实测研究

[目的]城市轨道交通建设中遇到越来越多的盾构穿越或近接高层建筑施工的案例,而盾构法因其特殊的施工工艺不可避免对地层产生扰动,严重时可能会影响既有建筑的结构安全,因此需要对盾构穿越过程中隧道及高层建筑的受力特性进行深入研究。[方法]依托济南地铁R2号线生产路站—历黄路站区间隧道工程,采用三维有限元数值方法对双线盾构隧道非同步斜交下穿高层建筑群桩及筏板承台基础的施工过程进行了模拟,并结合现场监测数据分析了地层位移规律、建筑物沉降的变形特征,以及施工时盾构掘进参数的控制效果。[结果及结论]双线盾构隧道先后下穿建筑群桩时,先行隧道开挖引起的地面沉降量较大,后开挖隧道对地层产生的扰动相对较小;盾构通过建筑物正下方时的沉降量最大,随着盾构的远离,其沉降逐渐减少并趋于稳定。由于高层建筑属框架结构,故在临近隧道一侧建筑体区域地层发生了沉降,而在远离隧道的建筑体区域地层呈上浮趋势,但二者的差异沉降量仍在可控范围内。     

地铁盾构施工对邻近建筑物桩基的影响研究

在地铁工程建设中,盾构法施工得到推广使用。而当近距离侧穿建筑物的桩基时,盾构推进会对桩基周围土体及桩基产生影响,从而引起地表沉降,危及建筑物的安全。此文以深圳地铁某隧道区间盾构施工近距离侧穿一建筑物桩基为工程背景,选取桩基与隧道间距最小的断面,采用有限元软件,建立数值计算模型,研究盾构推进对桩基周围土体及桩基的影响程度,以及造成的地表沉降。研究结果表明:桩身最大侧向位移出现在隧道轴线位置附近,桩的竖向沉降量沿桩长变化很小,桩身弯矩沿桩身分布,有正弯矩区和负弯矩区,桩身轴力沿桩长逐渐增大,到隧道轴线位置时达到最大值。隧道顶正上方地表沉降最大,为12.6 mm,两侧沉降量逐渐减少,形成一个横向沉降槽。     

矿山法隧道下穿既有盾构隧道微变形控制技术

北京地铁8号线矿山法隧道下穿既有运营10号线盾构隧道时,采用MIDAS/GTS NX有限元软件对穿越施工过程进行三维弹塑性数值模拟,研究锁扣管幕与全断面深孔注浆条件下隧道开挖对既有结构的影响。结果表明:管幕施工导致的既有结构沉降约占既有结构最终沉降量的40%;受左右线施工先后的影响,新建隧道上方既有结构沉降略显不对称;既有结构纵向沉降呈双凹槽形,最大沉降出现在左线隧道中心线正上方,最终沉降量为2.56 mm,满足结构沉降控制的要求。经实际工程验证,锁扣管幕与深孔注浆支护体系在控制既有结构沉降方面效果良好。     

急转弯盾构隧道近穿既有桥梁影响研究

为探究大曲率盾构隧道在急转弯过程中对邻近桥梁的影响,以上海某急转弯隧道穿越桥梁工程为背景,基于Midas数值模拟软件,建立急转弯隧道近穿桥梁三维数值模型,分析急转弯隧道施工对桥梁桩基的影响,并结合现场施工方案,分析所采用地层加固措施对减小桥梁沉降变形控制效果,主要结论如下：(1)受盾构隧道近穿既有桥梁影响,地表沉降槽宽度为3.44D(D为隧道直径);在盾构穿越桥梁时对地层扰动最大,地表累计沉降量占最大沉降量的90%。(2)盾构近接既有桥梁,桩身变形主要以Y向(纵向)变形为主,在盾构穿越桥梁时,桩身倾斜变形量最大。(3)采用MJS工法对土体进行加固之后,地表沉降量、桥梁桩基水平位移量大幅降低,从数值模拟结果看,桥梁沉降变形减小38%,隧道结构上浮量减小79.5%。     

盾构掘进对U形槽和桥梁桩基的影响分析

为研究双线隧道盾构掘进诱发地面U形槽和邻近桥梁桩基沉降的影响及控制措施,结合成都地铁4号线下穿复杂建筑群,对盾构掘进引起土体竖向变形的公式进行推导,采用Mohr-Coulomb建立隧道-地层-桥墩基础三维实体模型,模拟开挖过程中不同工况对地表U形槽沉降及邻近桩基水平位移和竖向位移的影响,并与理论公式推导结果进行对比。研究结果表明:盾构开挖引起的沉降主要由盾构正面推力、盾构机与周围土体之间摩擦力导致的土体竖向变形等构成,模拟计算得到的U形槽最大竖向位移为14 mm,公式计算得到的最大沉降为25 mm。桥桩基模拟计算和公式计算得到的最大沉降值分别为13 mm和21 mm。公式计算考虑的因素较模拟计算多,沉降值较模拟计算大,但趋势较为接近。     

盾构隧道开挖过程中溶洞对围岩变形影响的数值模拟

针对大连地铁5号线某岩溶强烈发育区段盾构隧道开挖,运用ABAQUS软件建立三维数值计算模型,分析盾构掘进过程中不同方位的溶洞对隧道围岩变形的影响规律,结果表明:溶洞的存在对隧道围岩变形影响显著,隧道围岩有向溶洞存在方位倾斜的趋势;隧道开挖完成后,塑性区隧道与上部、侧部溶洞围岩未贯穿,下部溶洞产生贯穿塑性区,为掘进过程中的最危险部位。     

运营铁路站内密闭空间多台盾构机调头技术研究

本文结合苏州轨道交通4号线苏锦村站-火车站站-北寺塔站两个盾构区间在已完工的火车站站内调头作业实例,对密闭小空间内多台盾构同时调头的可行性方案进行系统性对比分析,研究制定出盾构掘进施工、盾构调头施工及二次始发掘进施工等技术措施,有效解决了工期紧、施工难度高、对周边环境影响大等技术难题并节约了成本,具有较好的经济效益和社会效益,可为同类工程提供借鉴和参考。     

基于复合地层表征参数的盾构隧道地面沉降预测分析

隧道盾构掘进过程中,复合地层围岩的特殊性质通常难以明确地量化表征,却对地面沉降影响甚大.针对这一问题,引入地层复合指数作为描述复合地层特征复杂程度的表征参数.依托某工程隧道地层组段的多项物理力学参数的数据特征,提出将复合地层变形模量的加权变异系数设置为地层复合指数;应用有限层法理论,分析复合地层中盾构掘进的有效推力、水...     

土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响分析

以广佛环线沙堤隧道为工程依托,利用有限差分软件FLAC~(3D)研究了土压平衡盾构水下始发段掘进参数对地表沉降的影响,并结合现场实测数据分析盾构掘进过程中地表沉降和邻近建筑物变形的变化规律。结果表明:地表沉降与土压平衡盾构掘进参数密切相关,增大土舱压力与注浆压力可以减小地表的沉降,但掘进参数的调整存在合理范围,超合理值后过沉降的控制效果变化不明显;现场实测数据表明:土压平衡盾构施工引起的地表沉降及建筑物变形行为由前期扰动、通过扰动、停机影响、后期扰动4部分组成,其中停机对地表沉降影响很大,因此施工中需尽量避免停机并提前做好防范措施;实际采用的掘进参数仍有一定的调整空间,施工中应根据地层情况及时调整相关的掘进参数以减小施工影响。     

盾构下穿引起的既有线路轨道变形与列车运营作用研究

地铁盾构下穿既有高铁线路施工时会对既有地基产生扰动,引起地层不同程度的沉降、路基下沉、轨道结构变形等病害,不仅对隧道和周边环境的安全产生不利影响,严重的会造成既有铁路破坏,影响线路的正常运营,给乘客带来安全隐患。利用有限元软件ABAQUS建立了轨道-路基-下穿隧道有限元模型分析了盾构施工对既有线路轨道结构的影响,并结合高速铁路结构间的相互作用关系,基于车辆-轨道耦合动力学理论对盾构下穿引起的线路变形、轨道结构层间离缝与列车运行相互作用进行了分析。     

地铁盾构隧道始发端近距离侧穿老旧建筑沉降控制措施

地铁车站端头附近建筑物易受基坑降水、基坑开挖、盾构始发、盾构掘进等多重影响.为研究新建地铁盾构隧道施工对既有老旧建筑的影响,以太原地铁2号线某盾构区间为例,根据工程地质情况及周边环境情况,设计提出如下措施:(1)盾构始发采用"钢套筒+洞外3 m冻结壁"的加固措施;(2)建筑物外侧打设复合锚杆桩主动加固建筑物;(3)盾构...     

广州轨道交通五号线盾构施工关键技术

研究目的：解决广州轨道交通五号线盾构施工面临的诸多难题，总结在复合地层中盾构施工的若干经验，为类似工程提供借鉴。研究方法：通过工程类比、现场试验及监测等手段，对盾构施工相关工法、材料及技术等进行了引进、研究和实践。研究结果：广州地铁五号线大坦沙南-中山八站盾构区间首次成功应用了盾构始发SEW工法，并完成江中超浅埋泥水盾构过江掘进；火车站-小北站盾构区间顺利通过溶洞群，填补该项国内空白；动物园站-杨箕站盾构区间超小曲线半径掘进技术实现了新的突破；车陂南站-东圃站盾构区间首次成功应用了TAC高分子聚合物，辅助盾构顺利通过浅埋砂层。研究结论：广州地铁五号线盾构施工关键技术，有效控制了土体稳定和变形，在环境岩土工程问题防治方面取得了较大进步。     

北京铁路直径线盾构选型

盾构选型是盾构法施工的关键环节。选择盾构机应在深入研究分析工程地质、施工和环境条件的基础上,参考国内外已有的类似工程经验,特别是同一地区或类似盾构工程的经验,并通过与多个国外盾构机设计制造专业厂家的深入交流和反复论证,遵循安全、可靠、适用、经济、先进、环保的原则来选型。以北京铁路地下直径线为例,通过工程地质分析、地层对盾构的选型影响分析以及不同类型盾构的风险评估等方面进行盾构选型分析,可供类似工程作参考。     

盾构隧道施工引起地表及周边建筑物沉降分析

文章应用非线弹性及线弹性本构模型,对长春地铁1号线火车站站—北京大街站区间双线隧道盾构施工中,在不同施工工序条件下地表沉降及周边建筑物沉降进行分析,得到了使得地表沉降及建筑物不均匀沉降最小的最佳工序,以期为长春地铁工程盾构施工、地表沉降及建筑物不均匀沉降控制提供参考。     

北京地铁盾构施工区间隧道质量管理和控制

盾构施工技术已发展成为我国地铁隧道施工的重要工法之一.结合北京市地铁隧道盾构法施工的现状,对施工阶段的划分及各阶段的质量管理与控制要点进行阐述.通过分析盾构法施工的全过程,分阶段、分层次、按不同内容对工程施工过程进行管理和控制,有利于进一步提高北京地铁盾构法施工的工程质量.