旁侧基坑开挖偏心卸载下盾构隧道横断面受力变形研究

为了研究基坑开挖导致旁侧既有盾构隧道产生偏心卸载而带来的不利影响,采用MIDAS/GTS NX软件建立精细化的三环盾构管片模型。基于修正惯用法计算的盾构衬砌环初始围压和Mindlin公式计算得到的基坑开挖卸载产生的附加围压,通过将总围压施加在盾构管片模型上,模拟计算得到盾构衬砌的横向变形和内力;采用椭圆度作为评价隧道安全状况的指标,研究基坑开挖偏心卸载对盾构隧道的影响规律。结果表明： 在基坑开挖偏心卸载过程中,衬砌结构会产生斜向“压扁”的效果,呈现“斜椭圆”变形;由于应力集中的原因,在管片与管片的接缝处应力较大,混凝土应力最大值处在邻接块与标准块之间;混凝土和螺栓的最大应力值会随着椭圆度的增大而增大;随着基坑围护结构位移增大,基坑侧壁应力释放系数β值逐渐增大,隧道的水平位移值也随之增大;在基坑开挖过程中要严格控制围护结构的位移量,以保证盾构隧道安全。     

有限土体条件下基坑近接地铁施工案例分析

建筑基坑工程近接既有已运营地铁车站和区间施工,车站渡线地下结构与新开挖建筑基坑之间形成有限土体,有限土体中有已运营地铁盾构区间隧道。在基坑开挖施工过程中,区间隧道管片开裂,多次出现漏水、漏砂。结合既有工程工况、监测数据分析,认为在有限土体情况下,由于侧向卸载,改变了盾构区间土体应力场和区间周边土压力分布,土体对区间隧道的侧向约束降低,区间隧道在水平方向上产生扩张,区间管片接头张开。对区间隧道的加固进行了简要介绍。目前关于有限土体条件下基坑近接盾构区间施工的工程案例的介绍较少,机理仍处于研究阶段,而工程实践中遇到类似情况的概率越来越高,本文可为类似工程参考。     

砂卵石地层地铁隧道上方基坑开挖卸载影响与对策分析

在富水砂卵石地层条件下,地铁盾构隧道上方基坑大范围开挖卸载会对下卧盾构隧道产生不利影响。为确保地铁运营安全,对下卧盾构隧道隆起与变形趋势进行研究,从减小基坑开挖卸载的影响程度与增大隧道纵向刚度2方面着手,通过在盾构隧道内设置预应力锚索、轨道道床内设置暗梁结构并与管片叠合处理以及临时槽钢纵向固定等措施的综合应用,减小纵向不均匀变形趋势,同时采用管幕法超前支护形成压顶梁,并对上方基坑开挖采用"竖向分层、纵向分段、先支后挖"的基本原则,将盾构隧道的变形控制在毫米级范围,满足了地铁正常运营要求。     

基于地基回弹因素的盾构隧道管片上浮预测

针对软弱地层盾构隧道管片脱出盾尾后出现的上浮问题,分析盾构施工过程中管片上浮的诱因,得出软弱地层中管片的上浮主要是地层应力重分布产生的地基回弹力引起的。在此基础上建立隧道开挖动态模型,分析隧道上浮量变化规律以及地层特性对管片上浮量的影响规律,得出地层弹性模量和管片上浮量呈一定的指数关系,且弹性模量对管片上浮量的影响远大于地层黏聚力和内摩擦角。通过力平衡理论计算盾构开挖引起的地层回弹力、管片上浮量以及隧道上浮影响的地层高度范围,并通过对珠江狮子洋工程管片上浮量的计算与实测对比,证明该公式的合理性,为盾构隧道工程中考虑地基抗力引起的管片上浮量预测提供一种新的方法。     

地铁盾构隧道弯矩和变形控制值研究

为评估紧邻基坑施工对地铁盾构隧道结构安全和运营安全的影响,需确定盾构隧道结构的弯矩和变形控制值。以广州地铁一号线黄沙车站地铁上盖基坑工程为背景,首先,根据盾构管片尺寸、配筋和接头螺栓情况,计算盾构隧道管片的弯矩控制值,评估依托工程盾构隧道结构的应力水平;其次,通过等效轴向刚度模型理论和简易接缝张开量计算方法,分析盾构隧道纵向变形曲率与管片环缝接头张开量的关系;然后,结合地铁盾构隧道保护经验和管片环模型试验结果,提出盾构隧道变形的控制值;最后,通过依托工程地铁盾构隧道结构的三维变形实测数据分析,评估目前盾构隧道结构的安全现状,并对隧道变形的监测工作提出建议。研究成果可为今后类似工程地铁盾构隧道的安全保护提供指导。     

盾构区间上方大面积开挖影响分析

随着国内轨道建设的迅猛发展,在盾构区间上方进行基坑开挖的情况时有发生,大面积土体卸载会对既有盾构区间产生较大影响。运用有限元分析软件对基坑开挖施工工况进行计算,可分析既有区间的变形程度,并指导基坑开挖的分层分步顺序。现结合沈阳某新建道路框构桥与既有运营地铁区间平行上下设置的工程,运用有限元软件MIDAS GTS,对区间上方大面积基坑开挖工程给已建盾构结构带来的影响进行数值模拟。由于采用了坑底注浆加固及分步分层开挖的方式,该工程实例有效地控制了既有盾构区间的水平及竖向位移,能给国内其他类似基坑工程实施提供对比参考。     

港渠开挖卸载对既有下卧地铁盾构隧道影响分析

通过对位于既有下卧盾构隧道的港渠渠底开挖卸载工程案例介绍,采用卸荷比和基坑卸荷影响深度分析方法,定性判断渠道卸载影响深度,同时对卸荷后所产生的隧道抗浮稳定性进行了验算,并采用大型岩土与隧道有限元分析Midas/GTS对卸荷所引起的隆起变形进行了数值计算。依据多项分析结果,推荐采取土体加固处理、渠道底部硬化、分层分段卸载,以及信息化监测的措施。并且,其措施的有效性也在工程实施中得到了验证。     

基坑开挖施工对超近距离下卧既有盾构隧道的保护技术研究

为确保超近距离下卧既有盾构隧道的安全,以实际工程为背景,采用结构分析、理论计算和监控量测等方法,针对基坑开挖施工对下卧既有盾构隧道的保护技术进行了研究,主要包括:1)结合上部基坑开挖施工工况,利用计算软件分析不采取措施时下卧隧道的内力转换及变形,发现随着基坑开挖施工,管片结构内力虽先增大后减小,但增大的幅度有限,对安全不起控制作用,下卧隧道的安全主要受变形控制;2)为有效抑制基坑开挖施工引起的超近距离下卧既有盾构隧道的变形,分别研究隧道内设置抗浮锚杆、隧道侧设置隔离桩、隧道内增设临时支撑及配重等技术措施对抑制隧道变形的作用,发现隔离桩+临时支撑+配重措施效果最好,隔离桩措施次之,抗浮锚杆措施效果最差;3)根据研究成果,提出下卧隧道保护设计方案,并应用于工程实际,以期能为类似工程提供参考。     

市政隧道基坑开挖对既有下卧地铁盾构隧道影响分析

以西安南门外综合改造工程环城南路市政隧道上跨既有地铁2号线盾构隧道为依托,根据拟定的设计方案,采用FLAC3D有限差分程序对市政隧道基坑开挖对下卧地铁盾构隧道的影响进行数值分析,并对隧道抗浮进行验算。计算分析结果表明:采用跳槽、分段、分层、对称开挖并结合"板凳桩"加固区间隧道的设计方案能有效控制基底土体的隆起和隧道的变形,盾构隧道变形值和抗浮满足相关保护标准和规范的要求,基坑开挖不会影响地铁2号线的正常安全运营。同时,在施工过程中对区间隧道进行了自动化实时监测,监测结果验证了设计方案的合理性和可行性。设计方案对类似工程的设计和施工具有一定的借鉴和指导意义。     

邻近深基坑工程地铁结构位移现场监测与数值模拟分析

以天津市某工程为背景,采用有限元分析方法,对地铁隧道管片和车站结构的位移进行计算,并与现场实测结果进行对比,以此来研究基坑开挖施工对地铁结构的影响。研究结果表明:基坑开挖过程中地铁结构产生了一定的水平和竖向位移,其中,隧道管片的位移大于车站主体结构的位移;数值模拟结果与现场实测数据变化趋势基本一致,数值比较接近,二期基坑顶板施工完毕时,隧道管片水平位移最大实测值和模拟值分别为-3.91,-4.97 mm,竖向位移分别为-3.02,-3.41 mm,模拟结果与实测数据均在变形控制标准之内;基坑开挖过程中,隧道管片水平和竖向位移均呈现出两端小、中间大的抛物线变化趋势,最大值出现在邻近基坑开挖侧隧道管片位移监测区段的中点处。     

泥水平衡盾构过江隧道监控量测技术

对城陵矶长江穿越隧道盾构段地表变形以及管片隆沉、收敛、表面应力进行监测分析,总结在岩层中盾构修建小断面隧道监控量测控制技术,并对类似工程提供借鉴。     

基坑开挖对邻近公路盾构隧道变形影响分析

盾构法公路隧道已成为拥有主干河流城市越江通道的主要手段之一。运营公路隧道周边基坑开挖将引起隧道的附加变形,从而影响隧道的正常安全运营。针对工程实例,采用有限元分析软件PLAXIS,分步进行基坑开挖过程对公路盾构隧道的影响分析,力求掌握在基坑开挖过程中,隧道的变形发展规律。并针对是否采取辅助加固保护措施进行分析论证,从而指导施工,确保临近公路隧道的安全。     

基坑分块开挖参数对邻近地铁盾构隧道的变形影响分析

合肥市某交通枢纽广场工程存在大面积基坑开挖,施工区域底部和侧部存在地铁4条盾构隧道下穿和侧穿,其中一条盾构隧道距离东区基坑底部4.5m,距离西区基坑侧部11.3m,且已运营,为了基坑开挖过程中对隧道结构变形进行控制,拟基坑内开挖保护区采用"双排桩+斜撑"方式支护、"分段+跳挖+底板封闭"方式开挖,该文采用数值模拟技术,通过不同开挖方案的对比分析,得到开挖参数对隧道变形的影响规律,从而确定开挖参数的合理范围。     

隧道管片拼装常见问题分析

管片拼装是盾构施工中的一个关键环节.由于管片拼装与隧道开挖同时进行,隧道设计轴线、盾构轴线、管片轴线三者在施工中存在不同的位置关系,压浆的作用荷载和土压力荷载,在盾构后方的衬砌环中引起变形,管片环面的平整度、千斤顶与管片的接触角度等因素都会造成管片拼装的工程问题.结合工程实际,总结了管片拼装中易出现的6类工程问题,对每一类工程问题从现象人手认识问题,剖析产生的原因,在此基础上提出预防的方法和治理措施,进而确保隧道管片的拼装质量,提高隧道使用的安全性与耐久性.     

大断面地下通道结构施工对既有下卧盾构隧道影响研究分析

针对软土地区实际工程设计,采用整体有限元方法,研究了大断面开挖地下通道结构基坑对既有近距离盾构隧道的影响问题。考虑了设置分隔墙、抗拔桩长度、封堵墙深度对基坑开挖产生的隧道最大隆起的影响,并根据现场实际情况和结构特点,分析了对应的施工控制措施。从实际工程设计的角度提出了针对大面积基坑开挖对下卧盾构隧道影响问题的分析研究方法和一系列保护地铁的措施,以期对相关工程问题有一定借鉴意义。     

意大利Sparvo隧道超大断面盾构施工关键技术

意大利Sparvo隧道采用直径为1555 m、开挖断面达到15615 m的土压平衡盾构进行掘进施工,是当时世界上最大直径的盾构法隧道工程之一,其施工风险高、技术难度大为业界所公认。扼要介绍意大利Sparvo隧道工程所采用的一些关键技术： 1）盾构装备的选型; 2）衬砌管片的设计与生产,包括混凝土配合比设计、配筋设计与调整、管片接头、管片止水带以及管片预制厂情况; 3）超大断面盾构隧道掘进施工关键技术,包括土体改良、易燃易爆混合气体的对策和盾构原地掉头。这些技术较好地解决了该隧道施工中出现的诸多难题,可为今后同类工程提供借鉴与参考。     

基坑贴近地铁盾构隧道的实施方案研究及变形影响分析

围绕地铁盾构隧道周边基坑开挖引起隧道的变形开展研究,结合工程实例,采用有限元分析软件PLAXIS,分析了不同加固条件下基坑与隧道的变形,并针对盾构隧道洞外土体加固与洞内堆载等辅助保护措施进行分析论证,从而选择经济、安全的施工方案,为解决实际工程问题提供了依据。     

长江漫滩地区深基坑施工对盾构隧道影响及应急保护研究

为研究长江漫滩地区深基坑工程对邻近盾构隧道的影响因素,验证在该特殊土层实施针对性综合保护应急措施的可行性,以长江漫滩地区深基坑工程盾构隧道应急保护实际案例为背景,依据前期施工阶段监测资料,分析出该地质条件下深基坑施工对周边盾构隧道结构变形的主要影响因素为降水、侧向卸载及附加荷载。采用修正惯用法对各影响因素进行定量分析,针对后续施工叠加影响采取相应施工控制及隧道加固等综合保护应急措施。实施处置措施前后监测数据对比及反分析得出,长江漫滩地区邻近盾构隧道深基坑在设计、施工期间应着重对基坑降水、卸载及附加荷载进行控制,当盾构隧道出现结构安全问题时,采用综合保护应急措施可取得显著治理效果。     

黄土隧道马蹄形盾构工法选择及应用

目前铁路隧道施工以矿山法为主,但在黄土等软弱围岩隧道施工时风险大、进度慢;而盾构法已在地铁、水下隧道等软弱地层中得到了广泛应用。针对蒙华铁路砂质新黄土隧道:1)通过矿山法与盾构法比较确定采用盾构法施工。2)从开挖内轮廓、刀盘开挖特点、管片拼装方式、管片受力及配筋4个方面对马蹄形盾构隧道和圆形盾构隧道进行对比分析,得出马蹄形盾构隧道的断面利用率更高,马蹄形管片与圆形管片受力有所差别而马蹄形管片配筋量更低。3)介绍马蹄形盾构设备概况,并对马蹄形管片设计进行研究。4)例举马蹄形盾构掘进过程中遇到的防寒防冻、管片底部开裂和遇到含姜石的老黄土掘进困难等问题以及相应的处理措施。经过1年多的施工实践证明,在黄土隧道马蹄形盾构施工风险低,质量高,安全可靠。     

基坑开挖对区间隧道管片结构的受力模拟分析

软弱土层地区基坑开挖对临近地铁隧道影响较大,基坑在施工开挖中,如何保证隧道的稳定和安全是基坑施工必须考虑和重视的问题。本文结合三维有限元软件Midas-GTS数值模拟计算基坑开挖对地铁隧道的影响,结合现场监测结果,来分析基坑设计方案的合理性。分析结果为:基坑开挖后,隧道竖向位移与水平位移整体有上浮趋势,能够保证基坑开挖过程中隧道管片结构的安全性。经过现场监测和实际施工验证,三维有限元软件MidasGTS数值模拟计算与现场监测隧道竖向、水平位移的趋势和结果基本吻合,能够有效指导现场施工,可为后续类似工程提供一定参考作用。