复合地层盾构穿越机场诱发地层沉降计算及控制研究

依托南京轨道交通盾构施工穿越禄口机场段工程,针对上软下硬复合地层盾构施工诱发地层沉降及控制技术进行研究,建立穿越机场前试验段地层沉降初步预测的数值计算模型,通过现场监测数据进行模型参数调整,用于穿越机场时地层沉降的地表沉降的计算;并提出适用于上软下硬复合地层穿越重要建（构）筑物区间的施工控制技术。研究结果表明：隧道横向不均匀沉降影响范围在隧道两侧1．5D范围内;采用“欠土压推进”的模式,穿越重要构筑物区间时地面沉降可控制在允许的范围内。     

R/S分析法在盾构下穿机场过程中的地表变形规律研究

为保证机场的正常运营,在盾构下穿机场的施工过程中,对地表沉降变形控制的要求较高,因此对穿越过程中的施工控制和变形规律研究具有重要意义。首先,基于盾构下穿机场的工程条件,分析盾构下穿过程中的风险,并提出相应的控制措施;同时,根据现场监测数据,分析盾构下穿机场过程中的地表沉降变形规律,并利用R/S分析法对地表沉降的发展趋势进行研究。结果表明:盾构施工引起的机场地表变形均在控制值范围以内,且各监测点在不同序列条件下的Hurst指数均大于0.5,具有沉降持续减弱的趋势,验证下穿过程中风险控制措施的有效性,为类似下穿机场的盾构施工提供一定的实践经验,也为盾构施工引起的地表沉降变形规律研究提供参考。     

软土地层小净距叠交盾构隧道施工方案研究

以无锡地铁3号线出入段隧道上穿地铁3号线长江路站—机场站区间隧道及既有电力隧道为工程背景,利用FLAC 3D 5. 0软件进行数值计算,对比分析不同施工顺序的地表沉降及隧道结构竖向变形。分析结果表明:先开挖下部长机区间隧道后开挖上部出入段隧道地表最大沉降为9. 33 mm,隧道结构最大竖向变形为23. 0 mm;先开挖上部出入段隧道后开挖下部长机区间隧道地表最大沉降为13. 10 mm,隧道结构最大竖向变形为33. 8 mm。建议采用先下后上的顺序施工,叠交段施工时应保持土仓压力稳定,严格控制同步注浆压力及注浆量,必要时可在下部隧道施工后设置临时支撑,并做好监控量测。     

超大断面暗挖隧道双侧壁导坑法施工沉降预测及控制

地铁工程暗挖大断面隧道分多导洞施工时,群洞效应对沉降控制影响较大,为将地表及拱顶沉降量控制在监测预警值及控制值以内,需将监测预警值及控制值分解至每个导洞,来分别控制每个导洞开挖引起的地表及拱顶沉降。针对本工程双侧壁导坑法施工大断面6导洞施工顺序,根据经典的Peck公式将地表及拱顶监测预警值14 mm及控制值20 mm分配至每个导洞,确定本工程停车线隧道各个导洞沉降控制指标,得出与工程施工同步的各导洞监测控制值,绘制了导洞施工时其横向及纵向影响曲线,并在施工中采取一定的措施抑制大断面隧道最终的沉降。     

R/S分析法在盾构下穿机场过程中的地表变形规律研究

为保证机场的正常运营,在盾构下穿机场的施工过程中,对地表沉降变形控制的要求较高,因此对穿越过程中的施工控制和变形规律研究具有重要的意义。首先,基于盾构下穿机场的工程条件,分析盾构下穿过程中的风险,并提出相应的控制措施;同时,根据现场监测数据,分析盾构下穿机场过程中的地表沉降变形规律,并利用 R/S 分析法对地表沉降的发展趋势进行研究。结果表明：盾构施工引起的机场地表变形均在控制值范围以内,且各监测点在不同序列条件下的 Hurst 指数均大于 0.5,具有沉降持续减弱的趋势,验证了下穿过程中风险控制措施的有效性,为类似下穿机场的盾构施工提供一定的实践经验,也为盾构施工引起的地表沉降变形规律研究提供参考。     

R/S分析法在盾构下穿机场过程中的地表变形规律研究

为保证机场的正常运营，在盾构下穿机场的施工过程中，对地表沉降变形控制的要求较高，因此对穿越过程中的施工控制和变形规律研究具有重要的意义。首先，基于盾构下穿机场的工程条件，分析盾构下穿过程中的风险，并提出相应的控制措施；同时，根据现场监测数据，分析盾构下穿机场过程中的地表沉降变形规律，并利用 R/S 分析法对地表沉降的发展趋势进行研究。结果表明：盾构施工引起的机场地表变形均在控制值范围以内，且各监测点在不同序列条件下的 Hurst 指数均大于 0.5，具有沉降持续减弱的趋势，验证了下穿过程中风险控制措施的有效性，为类似下穿机场的盾构施工提供一定的实践经验，也为盾构施工引起的地表沉降变形规律研究提供参考。     

小净距重叠盾构隧道下穿铁路线施工安全技术研究

为了解决小净距重叠隧道下穿准高速铁路的安全施工问题,采用数值计算的方法,对上下重叠隧道不同施工顺序引起的地层变形、管片结构位移和受力情况进行分析。结果表明,采用"先下后上"开挖方式时,地表沉降、隧道管片结构竖向位移及其弯矩均小于"先上后下"开挖方式。当采用"先下后上"盾构掘进时,上隧道引起的最大地表沉降为13. 934 mm;采用"先上后下"时,最大地表沉降为15. 516 mm(沉降控制值为10 mm)。对铁路线路、上下隧道间夹层土体和铁路路基软土进行加固后,地表沉降数值计算值为9. 525 mm,实际观测最大值为5. 9 mm(均在控制值范围内)。该研究结论为重叠隧道顺利下穿准高速铁路施工提供了关键技术支持。     

北京地铁16号线区间隧道下穿4号线施工变形模拟分析与控制

以北京地铁16号线下穿4号线为工程背景,通过数值计算及现场监测研究城市地铁隧道中新旧地铁间的穿越施工的相互影响,并对既有地铁变形进行了安全评估。研究结果表明:既有隧道沉降计算值与实测值吻合较好且变化规律一致;隧道穿越施工导致的既有隧道沉降最大值发生在新建隧道的正上方,既有隧道最终累计沉降曲线呈W形;既有区间隧道结构内力变化较小,满足结构承载能力要求;既有区间隧道上下行结构最大累计水平位移变化量分别为0.35,0.39 mm,水平位移均未达到预警值。根据隧道变形的安全性评价提出了相应的施工防控措施,为类似双线盾构隧道下穿既有隧道的变形影响提供借鉴。     

铣挖机在城市暗挖隧道施工中的应用

长株潭城际铁路树木岭隧道湘府路站~汽车南站站暗挖区间埋深较浅,地面房屋与构造物密集,多次穿越市政道路及河流,采用矿山法开挖,如何控制围岩变形及地表沉降是本工程的一个技术难点。结合工程实际,重点从铣挖机的选型、开挖方法、施工步骤进行了论述,并总结分析了铣挖机在隧道施工中的优缺点。现场采用铣挖机开挖与弱爆破相结合的施工方法,通过监控量测表明能很好地控制围岩变形、地表沉降,可为以后城市暗挖隧道施工提供借签。     

城际铁路下穿南水北调干渠设计方案研究

城际铁路下穿南水北调中线干渠工程,国内尚属首例,干渠沉降变形控制要求严,工程实施难度及风险大。基于新郑机场至郑州南站城际铁路的工程背景,从对机场与航空港区规划及机场电磁环境影响等方面,比选确定城际铁路下穿干渠的交叉方案。考虑工法对地层的适应性、干渠结构变形、风险可控性、工程投资等因素,研究确定大直径盾构下穿干渠的施工工法。提出盾构以2D埋深下穿干渠的沉降变形控制标准,即渠道坡顶、坡脚最大变形差≤1 mm/m,渠道位移(+10～-5) mm、变形速率≤2 mm/d。采用有限元软件对盾构穿越干渠过程进行数值模拟,干渠沉降可控、不影响结构安全。对盾构下穿干渠风险进行系统分析,提出切实可行的工程对策措施,以降低或规避风险,确保隧道施工及干渠运行安全。     

矿山法地铁隧道施工对既有铁路影响研究

以厦门地铁3号线小东山站—安兜站区间隧道采用矿山法下穿既有鹰厦铁路为背景,采用有限元法研究不同施工工况下地表变形规律。研究结果表明,右线施工结束后,地表X向位移约为6.2 mm,Y向位移约为3 mm,地表Z向(最大沉降)约为7.5 mm;左线施工结束后,X向位移增大至8.0 mm,Y向位移增大至5.22 mm,地表Z向沉降增大至9.6 mm,地表Z向沉降接近10 mm的控制标准。为确保施工安全,提出保护控制措施。     

新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道的变形控制

以机场线东直门站上跨下穿既有地铁13号线东直门站站后折返线工程为背景,研究新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道时既有地铁结构变形控制的标准及技术。施工前对既有地铁结构进行检测加固。根据检测评估、模拟计算和安全检算等结果制定既有地铁结构变形控制标准,并将沉降控制值按关键施工工序进行分解。施工过程中,采用加垫方法和PLC液压同步控制顶升技术等主动控制沉降。监测数据表明:隧道结构与轨道结构保持密贴;线路的轨距、水平、变形缝开合度均未超出控制值;开挖中导洞阶段及盖挖法施作下穿结构边墙和底板阶段既有地铁结构沉降占总沉降的50%左右,是施工控制的关键阶段;变形缝差异沉降超出控制值,是施工控制的重点位置;变形缝附近沉降、差异沉降等受环境温度影响较大,是监控的重点区域。     

地铁盾构穿越复合地层地表变形规律研究

依托苏州地铁首次穿越凝灰岩软硬不均地层工程实际情况,采用数值模拟的手段对盾构隧道连续穿越软硬不均地层及全断面硬岩时的地表变形影响进行了分析研究。通过分析得到地表的横向、纵向变形规律以及施工过程对地表变形观测点的影响,在软硬不均地层中地表变形最大值达到14.2mm,最大沉降槽宽度达到60m,远大于在全断面硬岩地层中掘进对地表影响;同时在复合地层中掘进时,盾构开挖面在通过目标面里程前后15m范围内时,施工对地表变形影响十分明显,在有施工沉降控制性要求时,应格外注意。     

双线隧道盾构掘进对地表沉降影响的数值分析

研究目的:在双线隧道盾构掘进过程中,先开挖隧道地层变形会对后开挖隧道地层变形产生不可忽视的影响,导致双线隧道盾构掘进完成后地表沉降存在差异性。依托天津地铁某盾构区间隧道掘进工程,基于FLAC3D软件建立隧道掘进过程的有限元模型,从隧道开挖变形、地表沉降的角度分析先挖线路对后挖线路变形特征的影响,验证双线隧道盾构施工导致地表沉降的叠加效应。为保证盾构掘进过程中地表沉降不超标,通过数值模拟分析盾构土仓压力、同步注浆量和出渣量等因素对地表最大沉降量的影响,有效指导盾构隧道施工参数的选择,最后通过现场监测数据验证数值模拟结果的正确性。研究结论:(1)前序次开挖隧道对后序次开挖隧道的隧道拱顶沉降与地表沉降均存在叠加效应影响,后序次开挖隧道的拱顶沉降及地表沉降均略大于前序次隧道的对应沉降值;(2)数值模拟结果与现场实测结果的对比显示,实测地表沉降值相比数值模拟计算值分别高出5. 78 mm、4. 97 mm,隧道的管片沉降实测值与计算值误差均在5%以内,数值模拟计算误差均处于可控范围内,一定程度上验证了数值模拟结果的正确性;(3)本研究结论在城市地铁盾构(TBM)法施工领域,对地表沉降控制方面的机理研究和实践操作有较好的应用效果。     

北京地铁10号线草桥站至纪家庙站区间盾构隧道施工监测与分析

北京地铁10号线2期工程草桥站—纪家庙站区间属盾构法施工区间,该区间地下管线多,管径大,覆土深,内压大,水文地质、工程自身及周边环境风险极大。对盾构隧道施工过程中的地表、管线、建(构)筑物沉降监测数据进行分析,探讨了盾构施工过程沉降槽分布形式、沉降随时间发展规律及其影响范围和程度。结合实际监测数据分析了砂卵石地层盾构通过时地表沉降变形的特点,可供类似工程参考。     

深圳地铁隧道邻接施工沉降数值模拟研究

研究目的:针对深圳地铁新建隧道邻接既有隧道工程,利用FLAC3D软件进行施工过程模拟,探讨新建地铁区间隧道施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道施工沉降、地面沉降、新建与既有隧道的安全等问题.研究结论:在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面最大沉降12.9 mm,最大隆起值0.7 mm,变形量满足设计要求;既有隧道施工结束并完成相应固结沉降最终沉降值为1.8 mm,地表沉降槽宽度约60 m,沉降曲线相对平坦,满足既有隧道横向差异沉降要求.     

地铁盾构区间穿越砂层及下穿既有建筑物影响分析

以青岛地铁1号线汽车北站-流亭机场站盾构区间穿越软弱砂层及下穿建筑物为背景,分别建立两个数值模型进行模拟分析,并与监控量测结果进行比对,研究盾构施工引起围岩扰动的变形情况和既有建筑物的沉降情况。数值计算结果表明,盾构掘进过程中,两个模型的沉降峰值均发生在隧道拱顶正上方,各施工步序中,拱顶的下沉量大于地表沉降量和建筑物下沉量。监测数据表明,地表累计沉降的最大值发生在隧道左线和右线正上方,分别为-11. 9 mm、-13. 1 mm,建筑物累计沉降值为-13. 1 mm,符合安全控制标准。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。     

新建地铁车站近距离上穿既有地铁区间隧道施工方案的选择

北京地铁新建5号线东单站垂直上穿既有地铁1号线区间隧道,采用浅埋暗挖法施工,基于Peck公式预测施工引起的地表最大沉降为-34.5～-69.0 mm.为了严格控制地表沉降和既有地铁区间隧道上浮,采用工程类比法和FLAC3D有限元法,对柱洞法、中洞法和侧洞法3种地铁车站施工方案进行对比分析,结果表明柱洞法引起的地表沉降、既有地铁区间隧道上浮及结构内力变化均明显小于中洞法及侧洞法,因此施工方案选用柱洞法,并且洞室1、洞室3和洞室8的开挖以及中部梁柱体系施作阶段是柱洞法施工的关键控制步骤.施工完成后,实测地表最大沉降为-53.2 mm,既有地铁区间隧道底板最大上浮为7.7mm,均在控制标准之内.     

盾构诱发的地表及邻近建筑物变形规律研究

研究目的:以北京地铁八号线某区间隧道盾构工程为依托,采用FLAC模拟预测盾构施工引起的地表及其附近建筑物的变形规律,为盾构隧道施工安全通过地表建筑物时的合理施工参数确定和现场监测方案的制定提供技术支撑。研究结论:(1)采用数值模拟得到北京地铁隧道盾构施工引起的地表变形规律,地表横向沉降曲线在水平方向上基本对称,建筑物对其周围区域地表变形影响较大,对其所在区域地表变形影响相对较小,最大差异沉降为8,09 mm;(2)数值模拟预测结果表明两隧道开挖对地表影响的范围主要在两隧道中心左右各36 m,开挖面影响区域为开挖面前方24 m及开挖面后方20 m范围内,施工时应重点监测;(3)实践表明实测曲线与数值模拟曲线吻合较好,数值模拟是预测盾构施工对地表及邻近建筑物变形影响规律的有效手段;(4)研究成果可用于地铁盾构施工对地表邻近建筑物的变形控制方案的制定。