浅埋暗挖地铁区间下穿高铁特大桥风险分析

为研究浅埋暗挖隧道近距离下穿对邻近高铁特大桥的影响,以北京某地铁暗挖区间线路,与桥桩夹角为40°,净距仅2.1 m为工程背景,建立三维数值模型,模拟地铁左、右线暗挖区间侧穿高铁桥桩的施工过程,揭示既有高铁桥墩的变形特性。研究表明,未施加防护措施下,暗挖施工使高铁特大桥墩顶产生的最大竖向位移为5.03 mm,最大横向位移为3.23 mm,最大纵向位移为3.96 mm,不满足控制标准;在采取隔离桩及注浆加固措施的工况下,桥墩顶最大竖向位移为2.91 mm、最大横向位移为1.71 mm;最大纵向位移为1.13 mm,满足控制标准。结果表明,暗挖隧道小角度近距离下穿高铁特大桥方案可行,施作隔离桩及地表注浆加固措施可有效降低隧道施工对桥梁的影响。     

明挖隧道与盾构隧道下穿铁路桥变形影响及隔离桩效果

济南市双线明挖隧道和双线盾构隧道先后下穿既有铁路桥梁。为保护既有铁路桥墩和桥桩,拟定采用隔离桩和不采用隔离桩两种方案,通过数值模拟研究了明挖隧道和盾构隧道施工时铁路桥梁的桥墩、桥桩位移变化规律及隔离桩的隔离效果。结果表明：明挖隧道围护桩施工+基坑开挖、主体结构施工+覆土回填、盾构隧道下穿引起的桥墩竖向位移分别占桥墩总竖向位移的60.14%、27.07%、12.79%;受围护桩与隔离桩桩长的影响,明挖隧道及盾构隧道施工对24.5 m深以下桥桩的保护作用减弱;与未采用隔离桩相比,采用隔离桩后桥墩最大累计竖向位移与桥桩最大水平位移分别减小了68.5%、60.7%,隔离桩对变形的控制效果明显。     

深汕高速铁路坪山东隧道规划建设方案北大核心

新建深汕高速铁路(深圳—汕尾)坪山东隧道沿线城市建筑密集,施工环境复杂,规划选线不当极易对城市规划建设产生巨大影响。本文结合地质环境提出两种线路方案,从通道条件、运行时间、工程经济三方面进行对比分析,确立最佳线路方案。在此基础上选取了三种典型工况,建立了盾构隧道近接高速铁路桥梁施工数值模型,研究既有高速铁路桥梁对城市高速铁路规划的影响。结果表明:沿厦深铁路方案的并行段落长且运行时间短,较为可行;埋深最大断面处邻近桥梁桩身最大位移为0.43 mm,距桥桩最近断面处地层最大位移为1.22 mm,邻近桩身最大位移为0.36 mm;在困难地段施作隔离桩可以有效控制桩基础变形。     

深基坑h型双排桩的变形计算及优化分析

针对目前深基坑工程中h型双排桩理论的不足,在考虑桩土非线性共同作用弹性反力法的基础上引入考虑非极限状态的土压力理论,得到一种可同时考虑非极限土压力理论和支护桩与土相互作用的支护结构水平位移计算方法。推导支护结构水平位移和地面沉降公式,研究深基坑开挖中h型桩支护结构的受力特性和变形规律。将理论成果应用于工程实例,与实测结果进行对比分析,并建立二维有限元模型,优化h型双排桩的设计参数。研究结果表明:支护结构水平位移与坡顶沉降均呈"匙"分布,桩间距为2倍桩径,排间距为5倍桩径,后排桩桩底标高略低于基底为较合理的设计参数。     

小半径曲线叠落盾构隧道下穿京沪高铁隔离桩设置参数研究

基于济南轨道交通R1线工程小半径曲线盾构隧道下穿京沪高铁,采取数值模拟手段研究隔离桩桩长、桩间距等不同设置参数下,对既有高铁桥梁结构的保护效果。计算结果表明:增加隔离桩桩长可以提高保护效果,反之降低;隔离桩桩间距增加,保护效果有所降低。通过计算分析,隔离桩采用桩间距1.2 m、桩长39 m(桩端位于隧道底部以下4 m)较为合理。采用室内模型试验针对桩间距1.2 m、桩长39 m隔离桩设计方案进行验证,试验结果表明:盾构隧道所下穿的两侧承台沉降变形均较小,承台沉降最大值仅0.5 mm,隔离桩设置可有效减少盾构施工对高铁桥桩影响。现场全自动化监测结果显示,承台沉降及水平位移的最大值均未超过0.4 mm,小于控制值1.0 mm。现场监测结果与数值模拟、模型试验结果比较一致,验证了数值模拟和室内模型实验结果的可靠性。     

明挖地铁隧道基坑围护桩优化方案分析

为了降低地铁围护结构的工程造价，以南昌艾溪湖地铁隧道为例，采用数值模拟结合现场测试的方法，从围护桩桩长、桩径和短桩配比等方面分析了地铁围护结构长短桩方案的可行性。研究结果表明：围护桩的水平位移随着其桩长和桩径的减小，以及短桩数量的增多而逐渐增大，但总体而言其变化幅度较小；优化方案的围护桩最大水平位移为4.59 mm;参数优化虽然会使原方案的弯矩和位移略有增大，但其仍在安全系数的变化范围内，且优化方案较原方案在经济性方面更有优势。根据数值分析结果，优化方案的参数建议设为：长桩桩长为16 m,桩径为0.8 m;短桩桩长为10 m,桩径为0.6 m;长短桩配比为一长三短。     

深基坑和拱形构筑物间的相互影响与保护

研究目的:以邻近宽大深基坑的拱形构筑物的变形控制为目的,通过地层结构模型与荷载结构模型的计算分析,针对邻近拱形构筑物选择合理的保护措施和深基坑支护体系。研究结论:通过监测资料表明,针对航站楼斜拱桩基础的位移控制取得较为明显的效果,深基坑工程也处于安全稳定状态,从而验证了设计的合理性与安全性。针对邻近构筑物的保护措施中,地基加固能有效减小土体的压缩变形,对控制构筑物变形效果显著,隔离桩能适当降低水平推力向基坑支护体系的传递,对控制基坑变形具有明显的作用。基坑施工过程中建立全面、严密的监测体系是完全必要的,通过及时的监测信息反馈指导施工,不仅保证了基坑自身的安全稳定,还可对周边环境影响进行有效控制,减少施工对航站楼斜拱基础等周围环境的影响。     

CSM水泥土搅拌隔离桩在地铁基坑紧邻桥桩时的保护效果研究

为研究隔离桩在地铁车站基坑紧邻桥桩时的保护效果,避免基坑开挖对桥桩产生不利影响,采用二维数值模拟的方式对CSM水泥土搅拌桩在天津地铁某车站的应用进行分析,研究隔离桩长度、布设位置、无侧限抗压强度等参数对于桥桩水平及竖向变形的影响。研究认为:隔离桩采用合理桩长并具备一定强度时对邻近基坑的桥桩保护有一定的效果,能够在一定程度上控制桥桩的水平与竖向变形,可为类似工程设计和施工提供参考。     

钢支撑轴力伺服系统在车站深基坑支护的应用

深圳地铁12号线和平站下穿穗莞深城际高速铁路桥梁,地处填海区软弱淤泥地层,为减少地铁车站深基坑施工对城际铁路桥梁结构的影响,采取对桥梁基础进行隔离桩保护、支护结构加强等辅助措施,并利用钢支撑轴力伺服系统实时控制地铁基坑变形.目前地铁主体工程已完成,结果表明,在采取以上措施后,满足车站基坑施工与高架桥变形的安全性要求.     

厚冲积黏性土层基坑支护结构力学行为研究

为研究厚冲积黏性土层基坑桩锚支护结构在基坑开挖支护过程中的力学行为,以济南市某大型深基坑为工程背景,通过理正深基坑、FLAC3D软件对不同工况下桩锚支护结构体系进行了工程试算与数值模拟。结果表明:理正深基坑软件推知围护桩水平位移、弯矩和剪力最大值分别为-42.44mm、684.53kN·m和183.56kN,3道锚索轴力分别为125.3kN、185.3kN和155.3kN;采用FLAC3D软件模拟求得基坑开挖时地表沉降、围护桩水平位移最大值分别为35.4mm和37.6mm,3道锚索轴力分别为148kN、202kN和186kN。经对比分析可知,数值模拟误差可控制在20%之内。     

双地铁基坑开挖对邻近高架桥桩基础的影响

为研究不同工况下双地铁基坑开挖对邻近桥桩基础的影响,采用有限元分析法,通过二维模拟寻找规律、三维模拟验证计算结果的思路,绘制出多工况下桥桩基础的变形曲线,并得出桥桩基础变形规律,以及满足桥桩基础变形限值要求的加固范围;揭示了预留低承台条件、调整基坑开挖顺序、加大基坑自身刚度等方法对控制桥梁基础变形的作用。研究表明,桥桩基础的竖向位移随着注浆深度的增加呈逐渐减小的趋势,当加固深度达到围护桩底以下1 m时,沉降值满足4 mm的变形控制要求;相较于注浆加固、调整基坑开挖顺序等手段,增加基坑刚度仍是控制邻近桥桩基础水平变形最为有效的方法;通过提前预留桥梁低承台条件,可有效减少基坑开挖对桥梁基础沉降的影响。     

基于承台消弯作用的新型桩板墙结构

铁路工程中桩板墙结构变形控制标准严格，在土质地基条件下桩结构设计尺寸较大，成本普遍偏高。针对传统桩板墙受力变形特点，提出一种基于承台消弯作用的新型桩板墙结构，并采用矩阵传递法分析其力学性能及经济效益。结果表明：新型桩板墙结构在桩身锚固点引入承台，利用填土自重大幅度降低锚固段弯矩，可有效减小桩顶水平位移；结构尺寸相同时，与传统桩板墙结构相比，新型结构锚固段最大弯矩降低67%，桩顶水平位移减小61%，桩身所受最大土反力减小57%；土质地基条件下，新型结构最大填高由传统结构的12 m提升至16 m，承台设计长度宜为0.46～0.48倍填高；新型桩板墙结构综合工程造价仅为传统结构的50%，经济效益显著；新型结构锚固桩桩井可由人工挖孔优化为机械成孔，在提高施工效率的同时可降低安全风险。     

某地铁深基坑桩撑支护结构施工力学行为分析

研究目的:特殊红砂岩地层严重影响兰州地铁车站深基坑支护施工安全,因此研究特殊红砂岩复杂环境下深基坑施工力学行为迫在眉睫。本文以兰州地铁1号线东方红广场站深基坑桩撑支护结构为工程背景,依据现场监测结果和数值计算模型对比分析了围护结构、周边建筑物及地表沉降的位移变化规律。研究结论:(1)数值模拟结果和现场监测结果对比分析表明,两者的结果相近,变化趋势基本一致,说明运用生死单元法对基坑开挖支护分析的结果可以为深基坑的设计与施工提供有效指导;(2)现场监测桩顶水平位移最大值为10.51 mm,小于30 mm的控制值,这说明咬合桩+钢支撑的支护结构可以有效地控制兰州特殊红砂岩地层基坑位移;(3)随着基坑开挖和支护的持续进行,桩身的前倾型变化曲线逐渐成为"鼓肚"形,最大测斜值为10.56 mm,发生于2/3倍的开挖深度附近;(4)随着基坑的不断开挖,周边建筑物距离车站越远,其竖向沉降位移越小;(5)基坑周边的最大沉降发生于距离基坑边缘1/3倍坑深处;(6)本研究成果可为兰州地区类似特殊地层地铁深基坑的设计与施工提供指导。     

考虑工程桩效应的滨海深基坑变形特性分析

为探究基坑底部工程桩(抗拔桩和立柱桩)的作用效应,基于实测数据分析珠海某深基坑的变形特性,并通过三维有限元仿真计算,研究坑底工程桩直径、长度和纵向间距对基坑变形和地连墙内力的影响机制。研究结果表明：1)受滨海深厚软弱淤泥质地层影响,该深基坑变形相较上海、苏州和我国台湾地区的典型基坑偏大,且基坑封底后变形仍有较大增长,地下连续墙水平位移和周边地表沉降最大增量可达30%～40%。2)工程桩可有效抑制基坑变形,相较无桩工况,直径0.4 m的工程桩可使地下连续墙最大水平位移减少18%,坑底最大隆起量减少20%。3)工程桩长度对基坑变形的影响存在明显的边际效应,当桩长大于1.4He时(He为基坑开挖深度),增加桩长对地下连续墙水平位移的抑制作用不再明显,而当桩长超过2He后,增加桩长并不能有效减小坑底的隆起变形。4)工程桩纵向桩间距对基坑变形的抑制效应存在有效域,约为10D～6D(D为桩径),其中尤以桩间距由7D减小至6D时的效果最为显著。5)与变形影响机制类似,工程桩可减小地下连续墙的弯矩,最大弯矩随桩径增大而持续减小,桩长对弯矩的影响存在边际效应,桩间距对弯矩的影响存在有效域。研究成果可为基...     

盾构隧道侧穿高层建筑物时隔离桩的作用研究

以武汉市轨道交通8号线一期工程赵家条—黄浦路区间隧道穿越邻近高层建筑物为例,采用数值计算方法,分有、无隔离桩2种工况分析了盾构侧穿施工对桩基础的影响。结果表明:与无隔离桩时相比,有隔离桩时桩基础的最大水平位移、最大竖向位移分别减少了95%和80%。隔离桩的设置对建筑物桩基础的位移有较好的限制作用,可减小盾构隧道开挖对建筑物的影响。     

地铁盾构隧道下穿既有高铁桥数值模拟及实测施工影响分析

为研究地铁盾构隧道下穿既有高铁桥引起的地面建(构)筑物沉降机理及施工方案的合理性，以广州地铁18号线下穿广深港高铁桥为例，采用三维有限元分析软件MIDAS-GTS对盾构隧道开挖的全过程进行数值模拟，研究由地铁盾构隧道下穿高铁桥造成的地面沉降及桥桩变形影响。同时，将桥墩墩顶位移及地铁隧道结构变形的现场监测数据和数值模拟结果进行对比分析，研究了造成二者差异的主要因素。研究结果表明：场地工程地质条件良好且围岩自支撑能力强，采用盾构法直接下穿沙湾水道特大桥，在采用隔离桩加固措施后，桥桩沉降及其水平变形均在可控范围内；盾构施工对桥梁桩基的附加内力较小，既有桥梁的结构刚度能满足其抵抗变形的要求；区间地铁与桥梁桩基净距较大，同时地层情况以中风化粉砂质泥岩为主，当采用隔离桩加固措施后，区间地铁开挖对桥梁影响较小；桥墩最大实测沉降是其数值计算结果的1.15倍，监测结果与数值模拟结果保持了较好的一致性。     

基于Midas/gts的基坑开挖方式对比

围护体系相同的情况下,不同的基坑开挖方式对基坑围护结构及土体变形量的影响有很大差异。以某海相软土深基坑工程为依托,通过三维有限元模拟分析,对比分层开挖与阶梯式开挖所引起的围护结构侧向位移、排桩弯矩、基坑水平位移等参数。结果表明,阶梯式开挖能够有效控制其空间效应并减小基坑支护结构与土体的位移。     

隔离桩施工对邻近铁路桥墩位移影响分析

地铁盾构近距离穿越既有桥梁时可采取隔离桩作为地基加固措施,但当隔离桩距离既有桥梁较近时,需分析隔离桩施工对既有桥梁结构的影响。以南京某城际铁路高架桥为研究对象,采用数值模拟和现场监测分析了隔离桩(钻孔灌注桩)施工对铁路桥墩的影响。研究表明:隔离桩钻孔引起铁路桥墩上浮,隔离桩浇筑引起铁路桥墩下沉,隔离桩施工最终导致铁路桥墩下沉;隔离桩施工过程中,铁路桥墩向加固区轻微偏移,最终水平位移较小,在可控范围内;在南京地区采用施一隔五的施工顺序进行钻孔灌注桩施工时,对铁路桥墩的位移影响较小,也在可控范围内。     

三心圆隧道拱顶沉降的群桩效应及其防护措施

利用MIDAS/GTS有限元程序分析了深圳地区中软土地层中群桩荷载对三心圆类马蹄形隧道的影响,研究群桩布置以及桩与隧道间距的变化对隧道拱顶位移的影响情况。研究结果表明:隧道拱顶位移随桩与隧道间距以及沿隧道走向和法向桩间距的增加而减小,沿隧道走向桩间距的变化对隧道拱顶位移的影响大于沿隧道法向桩间距的变化。隧道因群桩荷载引起的位移的防护措施有:隧道拱顶位移随受荷桩桩长的增加而减小,且受荷桩桩长与隧道埋深比值应大于1,应避免受荷桩桩端处于隧道所在平面,否则将引起最大的隧道位移;采用设置隔离桩的方法减小隧道拱顶位移时,宜增加隔离桩与隧道间距,当隔离桩桩长与邻近桩桩长之比大于1.2时能起到更好的遮拦效果。     

复合地层曲线盾构隧道对邻近桩基变形影响研究

南京地铁 7 号线万寿村站—丁家庄站区间线路多段穿越上软下硬复合地层,且以曲线隧道先后近接经五路高架桥和涂家营桥,最小水平净距 1.26 m,复合地层、曲线隧道和近接桥梁桩基是该区间工程的重大风险源。文章采用数值模拟方法,建立复合地层曲线盾构隧道近接桥梁桩基三维数值仿真模型,计算复合地层曲线盾构隧道开挖后,邻近经五路高架桥桩基和涂家营桥桩基的横向位移、竖向位移和曲线隧道的超挖量。计算结果表明,经五路高架桥桩和涂家营桥桩的横向位移均超出桥桩横向位移控制值,需采取控制措施保证施工安全。依据计算结果,提出监测隧道纠偏量、控制壁后注浆量等控制措施,进而控制桩基变形,保证施工安全。