侧方基坑开挖对盾构隧道的影响研究

为了研究侧上方基坑放坡开挖对盾构隧道的影响,利用FLAC3D建立三维数值模型,模拟轨道交通侧方基坑开挖的施工全过程,从盾构管片内力及模型位移等角度分析基坑开挖对盾构隧道的影响,并将数值计算结果与现场观测数据进行对比。结果表明,随基坑开挖深度的不断增加,盾构管片及基坑边坡水平位移不断增大,当基坑开挖至坑底时,基坑中部位置处盾构管片变形最大,管片拱肩位置处水平位移最大(为5. 24 mm),拱顶最大竖向隆起为1. 01 mm,拱腰最小曲率半径达482 690 m,管片拱肩位置处存在压应力集中(最大压力为3. 58 MPa)。当基坑内部结构施工完成后,管片水平位移量减小。为减小基坑开挖对盾构隧道的影响,基坑开挖至坑底后应尽快施作内部结构,有利于控制盾构管片变形。     

基坑开挖对既有盾构隧道的影响研究

为分析基坑开挖对既有盾构隧道的影响,通过数值计算软件模拟盾构隧道施工过程,得到基坑开挖前盾构隧道的应力状态;并以此为基础,进行基坑开挖对盾构管片变形与应力影响的全过程研究。结果表明,双排桩支护方式下,基坑开挖至坑底时,区间隧道距坑底最近的拱肩位置处变形最大,以水平位移为主,最大达6. 77 mm;管片竖向隆起量较小,最大值为1. 31 mm,管片拱肩部位存在一定的应力集中,最大应力达3. 52 MPa;管片拱腰部位X向应力较小,最大值为0. 3 MPa。随基坑内部结构的施工,盾构管片变形逐渐减小。依据变形、应力等控制指标,对最不利条件下管片位移、应力及曲率半径等参数进行安全影响评估,认为该工程条件下,基坑开挖对区间隧道影响较小。     

长距离上叠并行的基坑开挖对既有下卧隧道的施工影响与变形控制

目的：上叠并行的基坑合理加固和开挖是保证基坑稳定和下卧的既有隧道位移控制的关键。合理选择基坑开挖施工方案，可以有效控制既有隧道变形并保障施工中基坑的安全稳定。方法：依托深圳岗厦北枢纽南区基坑工程实例，采用有限元数值模拟的方法对施工过程进行模拟，分析了不同降水深度和不同加固范围条件下的基坑开挖方案对既有下卧隧道变形规律的影响；根据对下卧隧道变形控制效果的分析，对施工方案进行比选，优选了合理的施工方案；最后经现场实测数据加以验证。结果及结论：研究结果表明：长距离上叠并行的上方基坑开挖易引起既有下卧隧道产生较大竖向位移；现场监测结果与对应的数值模拟结果较为一致，推荐的降水至隧道底部及坑底以下抽条加固的方案可有效控制既有下卧隧道的位移。     

宁波地铁盾构隧道上方基坑开挖影响案例分析

针对宁波软土地区在刚建成盾构隧道结构上 方进行基坑开挖的工程实例,采用三维有限元数值模 拟和残余应力法,计算分析基坑开挖施工对已建盾构 隧道结构的影响。分析坑底加固措施对控制基坑隆起 及盾构隧道上浮的作用,同时在上部基坑施工过程中, 对刚建成的隧道进行变形监测,并对监测数据进行分 析,认为坑底加固有利于提高坑底土体的抗隆起稳定 性,可保证基坑的安全。     

考虑蠕变的邻近地铁隧道深基坑开挖工序优化

研究目的:针对现有软土地层邻近地铁深基坑开挖工序研究没有考虑软土的流变特性且缺乏系统性的情况,以深圳地铁11号线前海湾车站为工程背景,通过考虑淤泥地层的蠕变特性,模拟研究基坑不同横向、纵向分块和竖向分层开挖对基坑和邻近地铁隧道的变形影响,以期为前海湾站基坑的开挖工序选择提供理论依据。研究结论:(1)当基坑水平向只横向分块时,应先开挖远离隧道一侧的基坑土体;(2)基坑竖向分层开挖、只纵向或横向分块开挖时,桩最大水平位移与分块数呈指数关系;水平方向不分块时,竖向分层开挖厚度控制在1.5~2 m之间可使基坑靠近隧道一侧桩体最终变形值减小9%;(3)在分块数相同且不改变支撑架设的条件下,基坑横向分块且远离隧道一侧先开挖的效果最好,其次为横向和竖向都分块,最后为纵向分块;(4)研究结果对前海湾车站基坑以及类似深基坑工程的施工具有指导意义。     

非连续模型下桩基对既有盾构隧道变形的影响

基于非线性接触理论,在管片间简化设置挤压与摩擦关系模拟管片接头结构,以贵州省某市实际工程为背景,建立非连续接触盾构隧道模型,分析桩基施工与承载阶段对既有盾构隧道变形的影响。研究结果表明：本工程中,桩基承载阶段对土体竖向的主要影响范围约为桩径的15倍、桩长的1.7倍,对土体侧向的主要影响范围约为桩径的5.5倍、桩长的0.6倍。综合变形较大值主要集中在拱顶、拱腰以及拱底处,盾构隧道在非连续模型下受力变形时,管片间出现明显错台,这表明本模型能较好地模拟出既有盾构隧道在桩基施工承载时的受力变形。桩基施工阶段,竖向变形最大值出现在拱顶部位,约为0.21mm。桩基承载阶段,竖向变形最大值仍出现在拱顶部位,约为0.73mm,盾构隧道在竖向变形上主要受桩基承载阶段影响。桩基施工与承载阶段,横向变形最大值均出现在线内拱腰处,分别约为0.21mm与0.23mm,横向变形值增量不大,盾构隧道在横向变形上主要受桩基施工阶段影响。     

大型深基坑开挖对旁边地铁盾构隧道影响的实测分析

杭州地铁2号线旁边某深基坑开挖工程,采用"坑中坑"和"地下连续墙外再增设一排同深度的隔离桩并用连梁连接"的特殊加固控制措施。对基坑开挖引起临近隧道的水平位移、竖向位移和水平收敛进行监测,分析大型深基坑开挖对旁边地铁隧道的影响规律以及支护加固措施的效果,并提出隧道水平位移的预测经验公式。研究结果表明:基坑开挖导致隧道产生明显的正态分布水平向变形,隧道横向直径增大,呈现"横椭圆"形状,但变形符合规范要求;隧道沉降未超过工程报警值。本工程采用的加固控制措施适用于大型深基坑工程,建议土体必须采取"分块开挖、随挖随撑、分层浇筑"的方式,减小靠近隧道侧的基坑开挖暴露宽度。     

地表大范围开挖卸载引起下卧盾构隧道管片碎裂机理研究

针对地表大范围开挖卸载引起下卧盾构隧道管片出现大量裂缝与碎裂掉块现象,以成都地铁某盾构隧道为例,从地层条件、土方开挖与施工顺序、管片拼装质量以及管片开裂掉块情况出发,运用有限元仿真方法,对地表大范围开挖卸载过程中下卧隧道的位移和内力的变化规律进行分析。结果表明:下卧盾构隧道的整体隆起变形呈现水平向直径变小、竖向直径增大的规律;隧道拱顶和拱底的弯矩减小、轴力基本不变,拱顶处局部区域由内侧受拉转变成外侧受拉,拱顶接缝由内侧张开转变为外侧张开、内侧挤压;隧道安全的威胁主要来自隧道拱顶处内侧挤压、隧道竖向椭圆度增加以及接缝两侧管片不平整接触(错台),而非结构内力变化。由此提出采用改性环氧树脂灌注、环氧砂浆填充和粘贴碳纤维对隧道管片的裂缝和破碎处进行修补的方案,修补后管片的承载能力完全满足地铁运营的要求。     

长距离共线基坑下卧隧道 上浮控制措施及效果研究

上方基坑开挖引起下卧隧道上方土体卸载,易诱发隧道上浮,影响结构正常服役。依托深圳桂庙路快速 化改造工程,针对不同区段基坑开挖期间下卧隧道上浮,提出差异化的变形控制措施,并通过实测数据验证措施 的有效性。结果表明：距基坑中心越近,下卧隧道上浮量及土体卸载率越大;当开挖区域距离隧道大于 30 m 时, 土体开挖卸载对隧道变形基本无影响。对不同区段针对性地采取了“纵向分段分步+竖向分层+左右分幅”、“纵向 分段分步+竖向分层+左右分幅+旋喷桩加固”,以及“竖井跳挖+抗隆起框架”3 种差异化控制措施。实测数据表 明：土体最大卸载率为 0.52,隧道最大上浮量为 13.4 mm,表明隧道变形控制效果较好。本研究可为类似长距离 共线基坑下卧隧道工程提供重要参考。     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。     

基坑开挖引起下卧既有隧道变形的简化计算方法

为得到基坑开挖对邻近下卧既有隧道变形受力影响，提出一种可预测基坑开挖对下卧隧道竖向变形影响的简化计算方法。采用Mindlin解获得基坑开挖引起既有隧道轴线处的附加应力，将隧道假定成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在Vlasov地基；引入隧道侧向土体的影响，考虑既有隧道两端约束，进一步得到隧道竖向变形差分解。工程案例研究表明：与既有文献中有限元数据和实测数据对比，验证了该方法计算结果的合理性；与将隧道搁置在Vlasov地基模型(EB-V模型)和Winkler(EB-W模型)地基模型的解析计算结果比较，本文方法计算结果更贴近实测数据。进一步参数研究表明：隧道与基坑中心间距、隧道埋深以及土体模量的增大会引起隧道竖向变形及内力减小；随着既有隧道抗弯刚度逐渐增大，隧道竖向变形会逐渐减小，但会引起既有隧道内力增大。     

人行地道上跨地铁盾构区间隧道影响分析研究

地面基坑位于地铁区间隧道上方时,由于基坑开挖的卸荷作用会对下方地铁隧道的变形内力产生一定影响。以昆明某人行地道基坑上跨地铁盾构区间隧道为例,模拟基坑开挖过程,分析了各工况下基坑开挖对下卧地铁盾构隧道的变形和内力变化规律。分析研究表明基坑开挖会引起盾构隧道整体上浮,盾构隧道轴力、弯矩均有一定减小,剪力增大,但盾构隧道位移及内力的变化量相对较小,对地铁的安全运营影响较小。     

既有盾构隧道上方基坑群开挖顺序优化研究

以珠海市海琴桥承台基坑群工程为背景,利用MIDAS/GTS有限元软件建立该基坑群工程的三维数值模型并优化基坑开挖顺序,分析4种不同开挖顺序引起的下卧盾构隧道竖向位移与地表沉降。结果表明:最优开挖顺序为3组对称间隔式开挖,能最大程度减小盾构隧道的竖向位移及地表沉降,即第一步开挖面积较大的1#基坑。     

地铁隧道盾构施工对桩箱建筑物影响研究

为保证地铁双线盾构隧道下穿桩箱基础建筑的安全,采用abaqus有限元软件建立计算模型,模拟不同桩长、桩径、土体损失率及不同工况下桩基和基础底板附加变形及附加内力变化规律,从而对隧道下穿桩箱基础建筑的设计提供借鉴作用。结果表明:(1)随桩长增加,底板竖向附加变形和附加弯矩逐渐变小,底板竖向附加弯矩在桩顶出现极大值;3号基桩(右线隧道左侧)随桩长增加,桩身最大水平位移、附加弯矩和附加轴力均逐渐减小。(2)随桩径增大,底板竖向附加变形逐渐减小,3号基桩附加弯矩逐渐增大。(3)随土体损失率增大,底板竖向附加变形逐渐变大,3号基桩附加弯矩逐渐变大。(4)施工完毕后,除4号桩(两隧道之间)外,其余各桩水平变形规律为靠近隧道的两排桩累积变形最大,离隧道越远,桩体变形越小,4号桩体最终附加水平变形倾向于先期开挖的左线隧道。     

砂卵石地层盾构多次下穿连拱桥稳定性分析

研究目的:砂卵石地层具有显著的弱胶结、高灵敏度、受扰动后自稳能力差等特点,在类似于这样的砂卵石地层进行盾构小净距多次下穿连拱砖桥的相关工程案例和研究较少。本文以成都地铁5、6号线隧道多次盾构下穿连拱桥为工程背景,运用三维有限元法分析砂卵石地层盾构隧道近接施工对连拱桥结构位移和内力的影响,并与地层注浆加固工况进行计算结果对比分析,从而为砂卵石地层盾构隧道修建技术提供理论指导。研究结论:(1)未经加固连拱桥在盾构多次近距离下穿下产生了较大的竖向、横向位移,最大位移值分别为3.92 mm和0.52 mm;桥墩的不均匀沉降及盾构隧道施工会引起拱桥结构的轴力、剪力和弯矩发生变化,拱桥内力最大值均出现在拱脚处;(2)对连拱桥基底及隧道周围地层进行注浆加固后,能够显著减小连拱桥的整体位移,桥体最大竖向、横向位移分别为2.96 mm和0.39 mm,比无加固工况减小了24.5%和25.0%,同时隧道多次下穿连拱桥对拱圈内力的影响也得到了控制,桥体拱圈轴力和剪力变化较小,弯矩值显著减小,降低了13.1%;(3)该注浆加固方法能够确保盾构隧道修建时连拱桥结构的运营安全,研究成果可为砂卵石地层盾构隧道修建技术提供理论指导。     

基坑开挖引起旁侧运营隧道三维变形特性研究北大核心

针对基坑开挖对旁侧隧道的影响问题,建立考虑土体小应变刚度特性的三维有限元数值模型,系统研究了软黏土地层基坑-隧道相互作用机理,分析了隧道埋深和隧道与基坑水平间距对隧道三维变形的影响规律。结果表明:新建基坑在运营隧道旁侧施工时,隧道拱顶和基坑侧拱腰的变形最大;当隧道埋深与直径之比从0.5增至2.5时,隧道的最大竖向位移和最大水平位移降幅分别为69%和34%;当隧道与基坑水平间距与直径之比从0.5增至2.5时,隧道的最大竖向位移和最大水平位移降幅分别为46%和21%;基坑施工时应选择合适的避让距离,降低新建基坑施工对运营隧道的不利影响。     

砂卵石地层基坑开挖对下卧运营盾构隧道结构变形研究

砂卵石地层中进行基坑开挖会对周边环境产生较大影响,而基坑工程下方存在既有运营地铁线路时,基坑开挖将严重威胁到既有线路的安全运营。为研究砂卵石地层U形槽基坑开挖对盾构隧道的变形影响,以北京首条有轨电车西郊线上跨既有运营地铁10号线为工程背景,通过对监测数据进行分析,得出基坑开挖过程中既有结构的变形规律,并提出相应控制手段和措施。结果表明:U形槽开挖会造成下方隧道和轨道结构产生不均匀隆起变形,经采用深孔注浆进行土体加固后,隆起值控制在1.5 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形值在±0.5 mm以内;开挖卸荷导致隧道受水平压缩、竖向拉伸的力,收敛为"竖椭圆"形状;轨距先拉开后缩小,最后再拉开,曲线呈"M"形,轨距值在±2 mm以内。     

基坑开挖对下卧隧道变形影响分析及合理加固范围研究

在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海段下沉式隧道需要采取明挖基坑的方式长距离平行上跨既有的地铁11号线隧道,而基坑开挖会使下卧隧道产生结构变形和附加受力,从而影响隧道的运行安全。借助数值分析软件,对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同旋喷桩地基加固情况下基坑开挖对下卧隧道的受力和变形影响。在此基础上,提出了合理的地基加固宽度和深度,把地铁隧道变形控制在规定范围内。最后,通过对现场监测数据的分析,验证了所提地基加固方案能有效控制下卧隧道的变形,并为以后类似工程的设计与施工提供了借鉴和参考。     

上盖物业软土基坑开挖中城市轨道交通隧道变形的控制与优化

宁波市矮潘地块项目中的上盖物业基坑存在开挖面积大、距下方城市轨道交通隧道较近等问题。因此,隧道变形控制在允许范围内是该工程的重中之重。为合理预估和控制该上盖物业基坑施工对城市轨道交通隧道结构的影响,基于Plaxis 3D软件,对软土基坑施工及辅助措施进行了优化分析。结果表明:城市轨道交通隧道上浮量主要受隧道埋深的影响,在相同基坑开挖深度下,下卧隧道埋深越大,对应的隧道上浮量越小。为减小上盖物业基坑施工引起的城市轨道交通隧道变形,宜选用基坑分步开挖及由两侧向中间开挖的施工方式,并对隧道上方土体采取加固措施;当分坑数量划为9个且施加在垫层上的临时压重应力为上方开挖土体总重应力的20%时,工程效果较好。     

地铁隧道上方长距离并行基坑开挖的施工影响及变形控制

在深圳市桂庙路快速化改造工程施工过程中,前海下沉段需要长距离并行既有的地铁11号线隧道。这不可避免地会使下卧地铁隧道产生结构变形和附加受力,进而影响地铁隧道的运行安全。借助数值分析软件对基坑施工过程进行动态模拟,对比分析了不同工况下的坑顶土体放坡开挖、坑内土体开挖、主体结构施工等不同施工步序对下卧地铁隧道结构的受力和变形影响。在此基础上,提出了基坑分段开挖、控制基坑一次纵向开挖长度、前一段基坑开挖完毕后迅速施工底板等施工控制措施。现场监测数据验证了所提施工方法能有效控制下卧地铁隧道的变形。