暗挖隧道密贴下穿既有线车站施工关键技术

新建隧道近接下穿既有地铁结构施工已经成为城市地铁工程建设中的一种常见情况,由于既有结构沉降控制要求严格,如何有效控制沉降已经成为目前研究的热点问题。以北京地铁6号线东四站-朝阳门站区间下穿既有5号线东四站为例,介绍了超前注浆加固及止水技术、CRD+千斤顶支护法、辅助深孔注浆及背后回填和补偿注浆技术等暗挖隧道下穿既有车站施工技术,通过对既有5号线东四站结构沉降监测可知,采用上述方法有效地控制了既有结构的变形,确保了隧道施工安全和既有地铁的正常运营。     

新建变截面隧道下穿既有车站施工力学行为分析

新建浅埋地铁区间隧道下穿既有线路相关建筑时的施工力学行为十分特殊,在隧道施工过程中围岩产生扰动,引起地层变形,从而对既有线路相关建筑产生影响,施工过程存在着较大的风险。依托相关工程,为保证施工及既有建筑的安全,通过数值模拟,建立6号线体育馆站—通新岭站区间隧道下穿3号线通新岭站“全暗挖”施工过程有限差分模型,分析变截面全暗挖法通过3号线通新岭站时,6号线区间隧道对其造成的影响。     

盾构下穿既有地铁区间隧道沉降控制研究

为探究既有区间在新建隧道盾构下穿过程中施工沉降控制方法与既有结构沉降变化之间的关系,依托深圳地铁10 号线岗厦北站—莲花村站区间(以下简称岗莲区间)左线隧道盾构下穿既有2 号线工程开展既有结构变形监测,结合现场监测数据,建立模拟隧道施工的计算模型,分析得到既有结构在下穿过程中变形与下穿施工控制方法间的关系。研究表明: 1)同步注浆等施工控制方式对既有结构初期变形影响较大,二次注浆对变形稳定时间及大小影响较大; 2)下穿过程需重视盾构土舱压力的维持,并采取保压措施,在较高水平上维持土舱压力,保持刀盘前方水土; 3)管片脱出盾尾后及时二次注浆,充分充填壁后空隙,在既有结构沉降较大时应及时二次注浆进行补救。     

盾构隧道下穿既有铁路路基及框架箱涵地表沉降分析

为研究盾构隧道下穿施工对地表沉降影响,依托武汉地铁3号线区间盾构隧道工程,运用ANSYS有限元软件对盾构隧道在不同埋深条件下下穿路基和箱涵进行模拟,得到了不同埋深盾构隧道下穿施工对既有的路基和箱涵及对应地表沉降扰动规律,将对应的地表沉降与Peck公式预测的地表沉降进行对比分析,总结了盾构下穿施工与Peck公式预测的地表沉降之间异同。结果表明:①随着埋深的增加,盾构隧道下穿施工导致地表沉降减小,沉降槽宽度逐渐增加;②先行线对地表沉降的影响较后行线大;③盾构隧道下穿箱涵施工的地表最大沉降与Peck公式预测值十分接近,而隧道下穿路基的地表最大沉降比Peck公式预测值偏小。     

新建矿山法隧道近距离下穿既有车站的结构设计及监测分析

为确保新建矿山法隧道下穿成都地铁既有1 号线孵化园车站结构的安全并控制既有车站的变形,采用有限元数值模拟分析的方法对不同衬砌形式的结构受力进行分析,计算得到的隧道内力及变形均能满足设计要求。由现场监测数据分析表明: 1)新建隧道拱顶沉降累计变化量稳定在-1. 5~-5. 0 mm,净空收敛累计变化量稳定在-5. 3~-9. 1 mm,既有地铁1 号线孵化园车站结构累计变化量稳定在+0. 71~+0. 94 mm,远小于控制值,工程设计安全可行; 2)在施工环境复杂且既有车站沉降控制变形要求高的情况下,说明了采用CRD 工法施工的正确性以及在站台层段为截桩单独设计二次衬砌的必要性。     

地铁暗挖站台近距离下穿运营线路施工技术

以珠江三角洲地区某城市地铁11号线暗挖站台隧道近距离下穿地铁运营5号线为例,通过加强超前地质预报,采取超前大管棚、超前小导管对围岩地层进行预注浆加固,主隧道与斜通道CRD法、横通道CD法施工,上半断面悬臂掘进机施工、下半断面控制爆破等相结合的方法,各洞室初支及时封闭成环,顺利穿越了既有地铁5号线,保证了隧道施工安全和地铁运营安全。     

浅埋暗挖隧道零距离下穿既有地铁车站施工方案优化研究

浅埋暗挖隧道近距离下穿施工会对既有结构产生显著影响,解决好下穿施工引起的既有结构沉降变形问题,对城市地下交通的建设和发展具有显著意义。以北京地铁6号线东四站-朝阳门站区间隧道零距离下穿既有5号线东四站为工程背景,在施工过程中开展数值模拟与现场监测相结合的研究工作,对隧道施工方案进行优化并总结分析零距离穿越施工对既有结构的影响。研究成果表明： 1）在隧道开挖轮廓线两侧2 m内进行全断面注浆能够显著提高穿越段的土体强度,有效降低既有地铁车站的沉降变形; 2）千斤顶顶撑能够对既有结构底板提供支撑反力,不仅限制了既有结构的沉降变形,而且减小了穿越施工对既有结构的影响范围,确保既有结构的最大沉降值控制在3 mm以内。     

盾构隧道近距离下穿既有隧道安全性分析

为了充分掌握地铁盾构隧道近距离下穿既有隧道时管片、岩土体的变形,以深圳地铁9号线梅村站-上梅林站区间下穿既有4号线莲花北站-上梅林站区间工程为背景,运用Midas GTS有限元软件对下穿施工过程进行数值模拟,分析下穿时岩土体与既有线隧道管片的变形,对两条线设计竖向距离的安全性进行了验证,得出两隧道竖向最小距离在2.0~2.5 m范围是安全的。同时提出一些技术措施,如对既有隧道进行自动化监测,从既有隧道内注浆,信息化施工等。     

复杂地质条件下土压平衡盾构近距离下穿既有隧道的施工和监测技术

以武汉地铁3号线王家墩北站-范湖站盾构区间为背景,研究在未进行加固承压水粉细砂层中近距离下穿既有隧道施工和量测技术,提出对既有线路隧道进行补充加固体系及相应的参数,同时提出土压平衡盾构在下穿位于软弱地层中的既有地铁线隧道的掘进参数体系和控制难点,采用既有线内沉降监测及隧道结构收敛监测技术对既有隧道进行变形和沉降监测,确保既有隧道的安全。     

软硬不均地层盾构近接下穿施工掘进参数优化分析

盾构法修建城市地铁时,盾构掘进参数对于控制地表沉降、保证施工安全等具有重要影响。以深圳地铁7号线盾构隧道下穿既有2号线为工程背景,针对在软硬不均地层情况下盾构隧道下穿既有隧道及过街通道,运用ABAQUS建立三维计算模型,对盾构施工进行全过程模拟及掘进参数优化分析。研究结果表明:①土仓压力及注浆压力对过街通道沉降相对于地表影响较大,施工过程中应当注意对过街通道底部进行监测;②对于软硬不均地层盾构下穿既有隧道及过街通道采用0.30~0.40 MPa土仓压力以及采用0.25~0.30 MPa注浆压力施工较为合理     

大断面基坑开挖全过程对既有隧道的变形影响分析

以合肥地铁3号线邻近的经开区大学城地下空间开发工程为背景，采用理论分析、数值模拟的方法，分析了基坑围护结构施工、基坑开挖及主体结构回筑过程中基坑对既有隧道的变形响应。研究结果表明:基坑施工对邻近既有隧道的影响主要以水平位移为主，同时大断面基坑开挖对隧道的影响较小；施工过程中，基坑及既有隧道结构的位移在容许的范围内，验证了围护结构的合理性。     

隔水帷幕深度对苏州地铁隧道结构影响分析

随着城市地铁周边建设工程项目越来越多,研究邻近地铁的基坑施工对地铁隧道影响具有重要意义。基于苏州地铁1号线某基坑工程,采用FLAC 3D程序,分析研究在既有地铁隧道周边,基坑采用不同的隔水帷幕深度情况下,地下水渗流作用对地铁隧道的影响。数值模拟中考虑在2种不同的隔水帷幕深度时,基坑降水后隧道的位移场以及隧道管片应力。研究结果表明:1)增长隔水帷幕深度有利于控制隧道周围孔隙水压力降低,有利于减小隧道结构变形。2)随着隔水帷幕深度增加,减小了基坑降水引起隧道结构应力的降低。     

盾构在砂卵石地层中掘进应用土体改良的技术

在成都砂卵石地层中进行盾构施工,由于砂卵石中卵石的强度很高,对盾构机刀盘、刀具的磨损相当大;同时由于砂卵石地层土质级配的不均匀,刀盘及土舱内结泥饼,螺旋机进土口的大颗粒卵石的骨架(骨架拱)效应,直接影响到土压平衡的有效建立,以致盾构在掘进过程中超挖,严重影响隧道沿线周边环境及施工进度。该文重点介绍了成都地铁1号线盾构1标区间隧道施工过程中采用的土体改良技术措施,从而消除了由于砂卵石地层的特殊性质造成的不利因素,保证了工程的顺利进行及周边环境的安全。     

天津地铁盾构隧道四线交汇掘进数值分析

为解决多条近接隧道施工时后行隧道开挖对先行隧道结构造成的不利影响,以天津地铁5、6号线四线交汇隧道为研究对象,选取典型复杂断面,采用数值软件FLAC3D,模拟富水地层中四线交汇隧道开挖时隧道结构之间的相互影响规律。结果表明： 该复杂断面处,后行隧道施工使先行隧道整体位移具有偏向开挖隧道移动的牵引趋势,且先行下部隧道竖向整体位移较横向整体位移变化更为显著。在渗流作用下,先行下部隧道施工产生的地表沉降量及沉降范围相比后行上部隧道较大,验证了富水地层中渗流作用对土体变形影响程度及范围均远大于开挖应力释放的影响。     

深圳地铁并行叠落隧道施工相互影响的数值模拟分析

以深圳地铁9号线银湖站西端五线叠落隧道为例,采用有限元数值模拟分析了不同情况下6号线与9号线叠落施工的相互影响,研究表明:施作二次衬砌后的矿山法隧道在9号线施工影响下拱顶及底板的变形小于未施作二次衬砌的情况;在二次衬砌强度达到60%后即可进行上跨隧道的施工;在6号线与9号线隧道施工符合要求的情况下,由于相互影响而产生的变形在允许范围内,证明盾构法、矿山法叠落隧道施工的可行性。总结了叠落隧道施工的关键技术,指出同期完成深圳地铁9号线与6号线的叠落隧道建设大大减少了后期6号线建设的施工风险。     

广州地铁5号线与6号线交叉段施工力学分析

近接隧道等地下结构由于其空间位置及多条隧道的特殊性,在工程开挖时,影响工程建设的因素比单一洞室和独立结构施工时多,这些额外的影响因素会引起周围岩体应力重分布甚至再次重分布,导致围岩和结构一系列的力学行为变化。交叉隧道是近接隧道中的一种,施工时,其加载、卸载效应,横向、纵向及空间效应等会因隧道开挖的时间先后、空间位置及开挖方式的不同而不同。本文依托广州地铁5号线与6号线交叉段近接施工工程,通过ABAQUS三维建模,对5号线上跨6号线方案进行研究,通过分析发现,既有结构物6号线隧道在新建5号线隧道施工完成后,其永久初期支护内力并未因新建5号线隧道的影响而显著增大,相比,地表沉降的变化要大得多。对此,本文通过比较其相互间内力、变形的影响关系,为实际工作中优化设计方案、选择合理施工顺序提供理论依据。     

深厚软土地层盾构隧道地面加固设计研究

以佛山地铁2号线为实例，基于地层-结构模型的基本原理，简化建立地层-加固体-盾构隧道空间计算模型，结合现场监测数据计算分析不同加固形式及参数对盾构掘进时地面沉降的影响规律。结果表明:采用上部格栅+下部点阵的三轴搅拌桩加固措施，能有效控制地面横向沉降槽沉降宽度≤12 m，最大沉降值≤7 mm；深厚软土地层中先行对后行隧道的影响大于后行对先行隧道，地面加固后隧道开挖对近接建（构）筑物影响较小。     

基于刀盘摩擦扭矩参数的刀具磨损状态识别

盾构在砂卵石地层掘进时,刀具磨损量大一直是困扰施工的难题。从土压平衡盾构的工作原理及砂卵石地层特性2方面分析刀盘扭矩的构成,并通过数学和力学分析建立了摩擦扭矩计算模型。以成都地铁3号线红牌楼南站-红牌楼站区间为研究背景,依托盾构施工安全风险监控系统,对计算模型进行验证;分析刀具磨损时,根据地质条件将摩擦扭矩进行分段计算,同时将摩擦扭矩除以总扭矩得到摩擦比例系数,运用比例系数跟踪判断刀具磨损程度。研究结果表明,砂卵石地层中构成刀盘扭矩的主要组分是刀盘正面、背面和侧面上的摩擦扭矩;摩擦扭矩计算模型符合工程实际;得到的摩擦比例系数与换刀形态具有较好的对应性,可定性判断刀具磨损程度,指导工程实践。