地铁盾构隧道施工对地层变形影响的三维数值模拟

以南京地铁玄武门—新模范马路区间隧道盾构施工工程为背景,使用FLAC3D软件在考虑盾构隧道施工中的开挖、排土、衬砌等步序的前提下,进行盾构隧道掘进施工对地层变形影响的三维数值模拟.结果表明,在盾构掘进施工过程中,地层沉降具有明显的时间效应;地表沉降量随之逐渐增大;地层横向沉降变形随着地层埋深的增加,最大沉降值逐渐增大,沉降槽宽度逐渐减小;地层沉降历时曲线呈现出反"S"形.     

软弱地层环境下地铁盾构下穿铁路框架桥影响分析及应对措施

以杭州地铁 9 号线一期工程下穿沪杭铁路框架桥为背景, 建立盾构下穿施工三维数值模型, 分析软弱地层环境下地铁盾构隧道下穿施工对铁路框架桥的影响, 提出多种确保铁路安全运营应对措施, 并在施工过程中进行现场监测。 数值分析表明, 盾构隧道下穿施工中铁路框架桥最大沉降量为 6. 72mm, 进行洞内注浆加固后, 最大沉降量降为 4. 76mm, 说明在软弱地层环境下及时进行洞内注浆对抑制铁路框架桥的沉降变形具有显著效果; 监测结果表明, 盾构右线施工对框架桥沉降变形的影响大于左线, 铁路框架桥最大沉降达到 6. 9mm, 采取应对措施及时进行洞内二次注浆, 可有效控制框架桥的持续沉降变形, 铁路框架桥处于安全可控状态。     

盾构施工下穿既有建筑物沉降变形分析与控制

为了控制盾构近接施工区既有建筑物的沉降变形,以福州地铁某线下穿文化街区的隧道盾构施工为例,采取全过程分阶段风险控制措施,并建立其隧道盾构的数值仿真模型,分析盾构施工对建筑物和地表沉降的影响.模拟结果表明:盾构下穿建筑物的最大沉降为4.9mm,地表最大沉降为5.5 mm,均满足规范要求.同时将数值模拟结果和现场监测结果进...     

地铁盾构双线隧道施工地层变形及衬砌结构应力数值分析

为预测盾构双隧道施工周围土体的变形及衬砌结构管片应力规律,以石家庄地铁1号线07标段北宋—谈固站区间双线隧道为工程背景,在考虑各土层材料性质及盾构施工工艺的基础上,利用FLAC3D建立了盾构双隧道的三维精细数值模型,研究了盾构双隧道衬砌管片的应力规律,并与现场实际监测数据进行了对比分析.结果表明:盾构隧道开挖造成的地层沉降大致沿隧道轴线与水平线夹角45°向地表扩散.横向地表沉降的影响距离距隧道中心约为30m.随着隧道埋深增加,对应地表监测点位累计沉降值变小,与隧道埋深成反比对应关系.隧道附近土体的第一主应力存在应力集中现象,应力集中系数约为1.3.衬砌管片应力分布存在差异性,靠近双隧道共同扰动的管片侧的拉应力和剪切应力集中现象较为明显.衬砌管片横断面形变以"椭圆化"变形为主,兼有断面收缩变形.     

土压平衡盾构隧道引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题。以广州地铁3号线某盾构区间隧道为研究对象,运用三维有限差分法对盾构施工过程中影响地面沉降的因素——土舱压力、盾尾注浆压力和地层损失率进行较为系统的研究,可得出结论：影响盾构隧道地表沉降最大的因素为地层损失和注浆压力,增大土舱压力对降低隧道地表沉降的作用非常有限。     

盾构隧道重叠下穿地铁隧道施工变形规律研究

为研究近接重叠下穿既有隧道的盾构施工对地表和既有隧道的影响,以长沙地铁3号线下穿地铁1号线的盾构隧道工程为依托,采用Midas/GTS NX软件建立三维模型,考虑土仓压力、注浆压力、注浆量和掘进速度影响下,探究新建隧道施工对地表沉降和既有隧道位移的影响。研究结果表明：土仓压力增大会减少地表沉降量,且掌子面前、后各3.5倍隧道洞径区间内完成了90%的竖向变形;增大注浆压力和注浆量均可减少既有隧道的竖向位移,但注浆量对既有隧道竖向变形的控制作用较注浆压力的大,当研究区间的注浆压力和注浆量分别提高了1.5倍、0.6倍时,既有隧道竖向变形分别降低了0.5、0.9 mm;盾构掘进速度增大,地层所受扰动增大,地表最大沉降量和既有隧道最大竖向位移也增大。研究成果可为类似工程施工提供技术指导。     

地铁盾构隧道下穿停机坪的地表沉降研究

以某地铁线机场延伸线盾构隧道下穿某机场停机坪为工程背景,通过二维数值模拟盾构施工过程,对地表沉降槽曲线特性进行了研究,同时计算了不同注浆压力值与地表最大沉降量的的关系。计算结果表明:单线开挖结束后,横断面的地表沉降近似呈现V型的正态分布曲线,盾构下穿对地表沉降的影响范围约为洞径的5倍,双线开挖结束后,地表沉降槽沿横断面方向近似呈现U型,注浆压力与地表沉降近似成反比关系。     

盾构区间下穿铁路框构桥有限元计算与应力分析

沈阳地铁9号线皇姑屯站-北一路站区间为双线盾构隧道,盾构隧道左线和右线下穿兴华街铁路框构桥。采用Midas-GTS大型有限元计算软件,建立三维地层-结构模型,对盾构穿越既有框构桥施工过程进行模拟计算,分析得出盾构隧道下穿时对既有框构桥的应力影响。     

盾构隧道侧下穿既有水塔施工安全性影响分析

以珠三角城际轨道交通广佛环线东环隧道侧下穿既有水塔为工程背景,通过数值模拟手段分析新建盾构隧道上下行线施工对既有水塔建筑物安全性的影响.研究成果表明:①盾构隧道施工完成后既有水塔基础最大沉降值为14.1 mm,水塔最大水平变形为13.2 mm,最大基础倾斜tanθ=0.0040.②既有水塔结构最大压应力2.92 MPa...     

土压平衡盾构双线隧道施工引起的地表沉降规律研究

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到了广泛的应用，由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中非常关注的问题。以广州地铁三号线某盾构区间的两条水平平行隧道为研究对象，运用三维有限差分法对盾构隧道施工引起的地层移动和地表沉降进行了较为系统的研究，得出了两条盾构隧道开挖面距离、注浆压力的大小对地表沉降的影响规律，取得了一些新的认识和具有实用价值的研究成果。     

盾构隧道下穿有轨电车路基影响分析

盾构隧道下穿有轨电车路基时,会对周围土层造成扰动并造成路基沉降.路基沉降可能会给有轨电车运营安全带来较大影响.为研究盾构隧道下穿有轨电车路基过程中路基的沉降变化规律,以沈阳地铁4号线沈创区间为例,采用Midas-GTS-NX有限元软件对盾构隧道下穿有轨电车路基施工过程进行三维数值模拟,研究结果表明:本工程最大沉降量约为1.4mm,小于有轨电车路基沉降控制值10mm,无需采取其他处理措施即可满足变形控制要求;左右线盾构隧道同时开挖时,路基沉降量最大.在实际工程中,盾构隧道下穿重要构筑物时应尽量避免同时施工;左右线盾构隧道前后错开一定距离后施工可减少路基沉降,也可缩短工期.     

大直径越江盾构隧道穿堤施工变形影响分析研究

大直径水下盾构隧道通常需要穿越河道两岸的堤防,掘进过程中易造成堤防的地层沉降,危害堤防及重要建构筑物安全。以某大直径越江盾构隧道为依托,通过经验法和有限元方法对盾构穿堤施工过程中堤防的变形规律进行了分析研究,结果表明：堤防在盾构隧道下穿过程中会产生地表变形,经验法计算所得最大沉降为16.43 mm,有限元计算所得最大沉降为14.78 mm,均在变形控制允许范围内。     

盾构参数对复合地层损失率和地表沉降的影响

为研究土压平衡式盾构机穿越复合地层过程中,不同盾构掘进参数对地表沉降值和地层损失率的影响,依托湖南商学院站至白鸽咀站区间盾构工程已有的施工沉降监测数据,利用Peck公式反推得到盾构施工在此类地层条件下的地层损失率,并通过三维有限元数值模拟分析了盾构各参数对地表沉降值和地层损失率的影响程度。研究结果表明：在掘进推力增大时,沉降槽宽度减小,沉降值增大,地层损失率增大;在土舱压力增大时,沉降槽宽度减小,沉降值增大不明显;在注浆压力增大时,沉降槽宽度减小,沉降值也减小,地层损失率减小。在盾构穿越上软下硬复合地层条件下,进行了盾构掘进参数对地层损失率和地表沉降的影响敏感度的排序,以期为此类地层盾构掘进施工的变形控制提供参考。     

浅埋暗挖车站上穿施工影响的既有隧道变形规律

北京地铁5号线东单站近距离垂直上穿既有1号线地铁区间隧道.对既有隧道底板实测位移进行研究,分析受浅埋暗挖车站上穿施工影响的既有隧道变形规律.结果表明：受新建车站上穿施工扰动,既有隧道呈上浮变形且无明显扭转现象;采用Peck公式对既有隧道底板上浮变形进行拟合,结果与实测值较吻合,说明在上穿施工扰动下既有隧道变形与天然地层变形类似,符合Peck曲线变形规律;拟合得到地层损失率为0.034％～0.097％,地表处沉降槽宽度系数值为0.34～0.68.     

粉质黏土层盾构施工地表沉降规律分析

粉质粘土层土体的含水量较高、渗透性较弱、粘性强,在盾构施工中土体扰动较大,地面沉降很难控制。鉴于此因,利用数值模拟的方法研究盾构施工时地表的沉降规律,通过计算分析,研究了地面的横向沉降、纵向沉降及水平位移的变形规律及特征。结果表明:隧道正上方的地面处的沉降量最大为15.98mm,地表横向沉降的影响范围主要在3倍的隧道直径范围内,其沉降量大概占最终值的90%;盾构通过后的地表沉降,地表沉降值由9.45mm增大到14.71mm,其沉降值约占地表沉降值的60%～90%;地面最大横向水平位移为5.8mm,发生在离隧道轴线垂直距离7～8m范围内。     

既有桥桩对盾构引起地表沉降槽的变形影响

针对预测盾构开挖引起的地表沉降槽变形曲线,通常采用Peck公式或其修正公式,但该公式没有考虑邻近桥桩刚度对地表沉降槽变形的影响。采用Midas GTS NX建立三维有限元模型,分析不同桩径和桩-隧道间距对地表沉降槽曲线的影响,提出一种适用于预测盾构近距离侧穿桥桩时地表沉降槽的偏态分布曲线。以长沙地铁5号线圭塘站至高桥南站区间为工程背景,将有限元计算结果和现场实测值与偏态分布曲线值进行对比分析。研究结果表明：当L/D<1.8时,地表沉降槽变形曲线会呈现明显偏态分布,整体地表变形会在桩基附近出现“绕桩”现象。采用偏态分布曲线可以较好地预测邻近桥桩影响下盾构开挖引起的地表沉降槽变形,可为此类工况修建盾构隧道提供参考。     

双线盾构隧道施工沉降影响因素分析

盾构隧道施工引发的地层沉降一直是困扰工程界的难题。以北京地铁14号线方庄—十里河站区间双线隧道为背景,构建三维数值计算模型对先后线路隧道开挖和注浆过程进行分析。采用修正的剑桥模型计算地层土体,采用刚度迁移法模拟盾构掘进过程和同步注浆的施工过程。分析了壁后注浆压力、注浆量、浆液随时间固结硬化及先后掘进施工对地表变形的影响。结果表明:合理确定注浆量和注浆压力能够有效控制地表沉降,考虑浆液硬化的沉降计算结果要大于不考虑硬化因素的结果;在最优注浆压力和注浆量的条件下,用体积应变法模拟注浆并考虑浆液硬化的计算结果更与现场监测值非常吻合;后期线路施工不仅引起地层进一步沉降,还增大了先施工隧道的结构变形。     

地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准

基于浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降的时空效应和沉降机理分析,综合运用模糊聚类分析方法对北京地铁5号线和10号线24个区间隧道的1497个地表沉降测点的数据进行统计分析,得出了地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降值的分布规律和地表沉降槽宽度参数反弯点距离、地层损失率的一般特征,给出了地表沉降槽曲线反弯点距离与等效轴向埋深的关系,提出了较为合理可行的地标沉降控制标准,并提出预警、报警、极限3级控制的管理方法.研究成果为认识地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降及地表沉降控制标准制定等具有一定的参考价值.     

回填土区浅埋盾构隧道开挖地层响应分析

为分析回填土地层中浅埋盾构隧道的土舱压力设置对地层变形的影响问题,根据重庆轨道交通五号线北延伸段工程区间隧道施工过程建立盾构施工数值模型,设置监测断面,对不同开挖阶段和不同土舱压力下的地层变形情况和沉降曲线进行了提取和分析。研究结果表明：在依托工程条件下,盾构隧道掘进施工过程中引起的地表沉降槽幅宽在3倍洞径左右,土舱压力取值为0.125MPa左右时对地层变形的影响最小。     

盾构施工引起的地层变形分析

针对地铁盾构施工的地层变形特征,分析引起地层变形的因素和变形机理,介绍地层变形预测分析方法,结合广州地铁具体实例,对地铁盾构隧道施工中地层变形进行了预测和分析,提出了盾构前方的隆陷控制、盾构通过时的沉降、固结沉降的控制等控制地层变形措施。