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。     

地铁隧道开挖对临近桥桩影响的二阶段法分析

地铁隧道穿越城市立交桥下时,不可避免地引起周围土体发生位移,从而使临近桥桩基础产生附加变形和内力。为维护桥梁上部结构安全,必须预先估计隧道施工对桥桩的影响程度,采用基于Winkler地基模型的简化二阶段分析法讨论这种影响。研究结果表明,对于浅埋暗挖地铁隧道,应当采用隧道变形非均匀收缩模型;通过工程类比,采用实际量测数据推导地层损失比及间隙参数是一种简便可行的方法;提出桥桩与隧道临界距离的概念,并指出判断桩隧临界距离对于保护桥梁结构安全具有重要意义。根据此推荐的方法,可以确定不同地层条件下的桩隧临界距离。经与工程实测数据对比得知,计算结果能够准确地反映隧道开挖对临近桩基的影响。     

地铁施工对邻近桥桩变形和受力影响研究

以南京地铁11号线下穿南京长江大桥北引桥为工程背景,利用数值模拟软件研究地铁施工过程中临近桥桩的变形和受力变化规律。研究结果表明,当桥桩底标高和隧道底标高平齐时,地铁施工会使得桥桩产生竖向刚体位移1.15m m,在与隧道轴线平齐处桥桩侧向位移最大达到2.06mm;桥桩中部竖向正应力最大达到0.64MPa,相比开挖前增长了276%;隧道开挖扰动影响桥桩变形和受力的范围为桥桩距隧道掌子面水平距离前后20m。为确保桥桩的稳定,需采取相应的加固措施减小隧道开挖扰动的影响。     

盾构近距离侧穿桥桩数值模拟与施工控制技术研究

为保证地铁沿线建筑物的安全,对近距离侧穿桥桩的地铁盾构施工,先通过有限元软件进行数值模拟,施工过程中从盾构姿态、掘进参数、同步注浆与二次注浆等方面进行分析与控制,地表隆降量最大值分别为0、-5.6 mm;桥桩隆降量最大值为1.1 mm、-0.7 mm;墩柱倾斜率最大为0.06‰,地表沉降值与桥桩沉降值均控制在目标值范围内,保证了盾构施工过程中桥梁的安全。     

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。     

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。     

地铁列车振动荷载作用下近接隧道动力响应分析

地铁列车振动引起的动力响应是地铁营运期间的重点问题。为研究地铁列车振动荷载作用下近接隧道的动力响应,依托工程实例,以激振力函数法模拟列车振动荷载,利用FLAC3D软件建立隧道及周围土体三维数值模型,对近接隧道结构不同位置的振动加速度、应力、位移响应进行模拟分析。结果表明：(1)隧道底板的加速度响应大于顶板,左侧壁、中板和右侧壁,中部位置的测点加速度峰值最大;(2)隧道左侧壁和右侧壁上测点距底板距离越大,应力响应越小,而中板上测点的应力响应基本不随距离变化;(3)隧道底板上各测点竖向动位移均随时间不断增大,并且大致可分为3个阶段,随着底板上测点与地铁隧道的距离增加,其竖向动位移量呈线性减小。     

三管隧道开挖对周边构筑物影响分析研究

为保证三重隧道施工安全,在建立复杂三维数值模型的基础上,对地铁盾构隧道与铁路出入线隧道施工进行模拟,获取施工过程中地铁隧道所引起的轨道沉降位移曲线。通过分析施工过程中近接地下空间的位移响应趋势,判断地铁盾构隧道、铁路隧道对周边桥桩与地表铁路轨道的影响。同时,对于采用CD法与预留核心土台阶法两种工法进行对比研究,并且提出此两种方法对地表铁路股道的影响。根据计算结果得到隧道开挖施工对股道影响范围,为宽44 m、纵向36.5 m的区域。根据影响范围区域,提出监测方案。根据监测可知,沉降最大值仅为0.5 mm,采用目前的设计方案施工可以保证成花铁路的运营安全。研究所得结论对复杂地下空间中的多重隧道施工具有一定的参考价值。     

盾构隧道下穿城市立交桥影响性分析

北京地铁16号线木樨地站～达官营站区间下穿木樨地桥,木樨地桥临近北京地铁1号线和京密引水渠,盾构穿越存在较大风险。根据国内外情况,提出了桥梁位移控制标准。在风险控制措施的基础上,建立了盾构下穿木樨地桥的三维有限元分析模型;以桥桩为对象,分析了不同模拟施工步下桥桩竖向及水平位移变化规律;以承台为对象,分析了不同模拟施工步下承台竖向位移及差异沉降结果。分析表明:区间下穿木樨地桥时风险较大,在盾构施工控制措施外,需要辅助以洞外隔离保护措施;通过三维数值计算,桥梁位移满足控制标准,结构处于安全状态;南桥4轴处桥梁结构是桥梁位移控制的关键位置。研究结论可为类似工程提供一定的借鉴与参考。     

邻近市政桥梁深基坑隔离桩支护尺寸优化研究

地铁深基坑邻近桥梁施工,会对桥梁结构产生不利影响,深基坑开挖如何确保桥梁安全性是需关注的重点问题。本文以南京地铁某项目为依托,基于深基坑隔离桩支护方案,采用数值模拟软件研究桥桩力学响应并对支护结构进行优化分析,获取最优隔离桩尺寸参数及其力学特性。结果表明：相较于未施作隔离桩(桩径D=0),施作隔离桩后水平位移和弯矩分别减小37%和33%;随隔离桩桩径增加,桥桩水平位移和弯矩均有所减小,隔离桩桩径大于0.5 m时,可有效阻止桥桩变形,满足施工要求。现场监测结果表明,隔离桩可有效阻止桥桩水平位移,是一种有效邻近桥梁深基坑施工支护方式。     

黄土地区基坑近接施工变形控制标准数值模拟研究

为得到湿陷性黄土地区基坑近接既有地铁结构的位移规律和控制标准,基于西安地铁5号线车站基坑临近区间隧道和车站施工,采用数值模拟手段,分析不同净距状态下新建基坑开挖引起的地表位移、新建基坑结构位移及既有结构位移,研究新建基坑开挖对既有车站、既有隧道的影响。结果表明:地表沉降值仅在新建基坑与既有结构之间的范围受水平净距影响较大,新建基坑围护结构位移仅在与既有结构邻近的一端受净距影响较大;既有结构向着新建基坑方向发生整体水平移动,且随着净距减小,水平位移增加;应尽量避免净距小于12 m的情况,当净距为18 m时,应控制新建基坑与既有结构邻近侧围护结构的水平位移最大值在15 mm以内。     

膨胀土深基坑开挖对邻近地铁设施变形的影响

随着全国各大城市地铁以及城市轻轨交通项目的快速兴建,在膨胀土分布区域,一系列的膨胀土深基坑工程位于地铁线路周边,对地铁隧道及车站的安全产生影响。膨胀土作为对工程危害严重的特殊土,膨胀土深基坑的开挖对邻近地铁设施的影响分析显得尤为重要。为此,以邻近成都地铁2号线洪河站某膨胀土深基坑工程为背景,运用FLAC3D数值软件建立计算模型,采用膨胀土抗剪强度折减的方法,对膨胀土深基坑分层开挖对邻近地铁设施的变形影响进行分析计算。计算结果表明:地铁隧道及车站的最大位移符合控制要求,数值计算结果与现场测试结果相近,表明考虑膨胀土抗剪强度衰减的方法可以用于膨胀土基坑分析计算,成果可为类似工程的设计和施工提供参考。     

大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响分析

以厦门地铁1号线集美中心站站后停车线隧道工程为背景,采用FLAC3D三维有限差分软件,对此大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响进行了三维数值分析。分析了CRD(交叉中隔墙)四步开挖法、CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)及CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分先开挖)对盾构隧道的影响,揭示了盾构隧道位移和管片弯矩的变化规律:大断面矿山法隧道开挖时对先施工的小净距盾构隧道产生4~9 mm的位移值,盾构管片产生80~170 kN·m的弯矩值。另外,CRD四步开挖对盾构隧道不利,盾构隧道的位移和弯矩分别增大约33%和6%,并且靠近盾构隧道的部分对盾构扰动更大,因此,推荐使用CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)。最后对比分析了盾构隧道的现场监测位移值和数值模拟结果。     

新建隧道施工对临近既有隧道结构安全性影响分析

新建隧道与既有隧道间距较近时,新建隧道的开挖导致围岩应力发生重分布,对既有隧道的结构产生影响,为此针对包西铁路通道新宝塔山隧道出口端,用有限元方法进行了数值模拟分析,并进行施工监控量测,对计算结果和监控量测结果进行分析,结果表明:新建隧道开挖将引起围岩应力重分布,使既有隧道衬砌结构的安全系数有所降低,其降低程度与两隧道间距有关,间距越小其影响程度越大。新建隧道的开挖对既有隧道临近开挖一侧的衬砌结构影响最大。     

大跨地铁风道导洞开挖的地表沉降分布规律研究

北京地铁8号线大红门桥站-和义站区间附属风道为跨度16.2 m的单跨结构,采用暗挖洞桩法(PBA工法)施工。为有效控制导洞开挖引起的地表沉降,必须合理安排导洞施工顺序。基于三维数值模拟方法对不同的导洞开挖方案地表沉降分布规律进行研究,并与地表沉降监测结果进行比较分析。结果表明:不同的导洞开挖顺序的地表沉降发展路径差别显著,但最终的沉降值基本一致;随着导洞的开挖,地表沉降槽宽度增加并不明显,但是由于导洞开挖的群洞效应,地表沉降速度发展较快。因此在后续的拱部开挖支护中,必须通过调整支护措施和开挖方案来严格控制地层沉降。     

地铁出入段线防排烟系统 设计方案优化研究

对于地铁出入段线防排烟系统设计方案,常采用在靠近洞口处设置射流风机辅助排烟的方式,这种方案 中射流风机的配电成本远高于射流风机本身成本。采用 FDS 数值模拟方法,研究郑州地铁 10 号线出入段线隧道 5 种防排烟系统设计方案的隧道风速和排烟效果,并对各方案进行经济性分析。研究结果表明：作为非载客区间 的出入段线,其排烟风速低于 2 m/s 时仍可满足有组织排烟的要求;取消洞口处射流风机,仅采用出入段线所接 车站的 4 台 60 m3 /s 事故风机,仍可较好地控制该出入段线隧道火灾烟气,防止火灾烟气威胁车站的运营安全, 不影响地铁列车司机的安全撤离;条件允许时可以在出入段线靠近车站侧设置一组射流风机,用于加强排烟效果、 提高运营安全水平;同时,火源靠近车站时,靠近出入段线侧两台事故风机比其余事故风机晚启动 30 s,可以有 效改善车站隧道内烟气滞留的问题。     

有轨电车与地铁并行段的暗桥设计研究

针对软土地区某新建有轨电车线下结构部分区段与既有运营地铁隧道线路近距离平行的情况,从有轨电车线路的桥式选择,以及桩基施工方法和运营期两者对地铁隧道的影响等方面进行了计算分析,确定了有轨电车的暗桥设计方案及参数。     

基于紧邻隧道变形深基坑支护方案优化

以典型工程为依托,借助有限元软件,开展基坑施工过程模拟,对基坑开挖过程支护结构与周边环境进行响应评价,以此为基础优化基坑支护方案,并通过现场实测验证。研究表明:采用原有支护方案基坑开挖对既有地铁结构产生明显的影响,存在安全隐患,有必要进行优化;基于计算结果作支护方案调整后,车站与隧道最大位移较原有方案减小29%和27%;紧邻地铁侧采用灌注桩围护引起的位移小于连续墙,究其原因是连续墙成槽影响产生可观的变形;同时采用灌注桩围护能显著降低工程造价,实际工程设计施工应引起重视。与实测结果对比表明,实例基坑采用的计算模型具备合理性。     

广州地铁明暗挖结合车站设计特点

以广州地铁6号线一德路站、海珠广场站为工程背景,通过介绍车站的地理位置、周边建筑物情况、明挖法结构与暗挖法隧道的位置关系、隧道的断面尺寸、隧道的最大及最小埋深、施工的先后顺序、与既有建筑物的距离等,阐述两个车站的设计思路,采用站台与站厅分离的建筑布置,解决了在复杂条件下的地铁设站问题,可为类似条件下的地铁车站设计提供参考。