新建与既有地铁隧道正交段施工力学行为研究

研究目的:以深圳地铁3号线盾构隧道下穿1号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行有限元数值模拟施工三维力学行为,探讨施工过程地层应力的变化幅度及影响范围、结构内力及结构安全性,提出确保新建隧道施工和既有隧道运营安全的措施和建议。研究结论:在施工阶段既有隧道附加应力的分布均为以下洞中心线为中心对称轴成左右对称状态,下洞施工过程中会引起既有隧道的沉降和附加应力的增大,目标面盾构隧道管片衬砌最大内力值的位置都在下洞两侧拱腰管片衬砌,应对上下两洞间的地层及时注浆进行加固。当施工结束时,目标面盾构隧道管片的主应力值达到最大。     

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。     

既有地铁隧道上方新建明挖隧道施工控制方案研究

紧邻既有建(构)筑物的新建工程施工是当前城市建设中常见的工程难点之一.以长沙湘府路明挖隧道为例,针对既有地铁隧道上方新建明挖隧道施工控制方案及其可靠性问题,采用数值模拟和现场测试的方法开展了实践研究.首先,结合依托工程实际情况,拟定板凳法和管幕法2种保护方案,分别从技术、经济等方面对比分析2种方案的优缺点;分别建立2种保护方案的数值模型,从新建工程诱发的既有地铁隧道结构变形和受力2方面开展施工力学响应对比.研究结果表明:采用板凳法保护方案具有施工难度小、对交通影响小、造价低、工期短等优点,且对既有地铁隧道的扰动影响能够满足控制指标的要求,具有可行性.最后,通过依托工程施工全过程的现场监测,证明所提出的保护方案是可靠的.     

考虑隧道掘进过程的新建隧道下穿既有隧道力学响应研究

为有效评估新建隧道下穿施工对既有隧道的影响,确保既有隧道运营安全,将既有隧道简化为放置在Pasternak地基模型上的Euler-Bernoulli梁,基于两阶段分析法提出新建隧道下穿施工引起既有隧道力学响应的计算方法。通过与现场监测和既有方法的结果进行对比,验证了本文方法的准确性。研究结果表明：当新建隧道开挖面位于既有隧道中点时,既有隧道差异沉降达到最大值,转角曲线关于既有隧道中心线对称;在新建隧道掘进过程中,既有隧道的最大正弯矩和最大负弯矩分别出现在既有隧道长度的2/5和3/5位置附近,最大负剪力出现在既有隧道中点处;当新建隧道开挖面到达既有隧道长度的1/4和3/4位置时既有隧道产生最大正剪力;随着隧道轴线夹角和相对弯曲刚度增大,既有隧道的内力显著增大;增大隧道竖向净距有利于控制既有隧道的力学响应。本文方法考虑了新建隧道掘进过程和新建隧道与既有隧道的不同相对位置,可为类似穿越工程风险防控提供理论依据。     

城市地铁区间隧道洞群开挖顺序优化分析

根据动态规划最优化原理,以地表沉降作为目标函数,建立城市地铁区间隧道洞群开挖顺序优化分析数学模型。针对深圳地铁大剧院站～科学馆站区间三连拱隧道工程,基于ANSYS软件平台进行隧道洞群开挖顺序的选优工作。计算初始位移场,根据假定和约束条件,进行隧道洞群分步开挖的自动排序,得出可能的顺序组合,以地表沉降值增量作为报酬函数,以累计的地表沉降量作为目标函数,对每个开挖阶段目标函数值进行比较分析,得到施工优化顺序。这种方法在选出了最优和次优路径的同时,从理论上证明了采用中洞法施工是科学的、合理的。     

新建黄土隧道开挖及支护对既有隧道影响的数值模拟分析

新建隧道临近既有隧道时,隧道施工会引起围岩的应力重分布,从而对既有隧道产生影响。为了研究新建隧道施工对既有隧道的影响,以黄土地区某隧道工程为依托,利用有限元软件,通过数值模拟计算,分析开挖方法及支护措施对既有隧道最终位移场、应力场分布及围岩塑性区演化的影响,得出如下结论:采用台阶法时会对既有隧道产生扰动,引起既有两隧道的最大位移分别为0. 97 mm和2. 56 mm,均出现在拱顶处,总体位移较小;采用3种不同的支护措施时,最大应力均出现在距离最近既有隧道的仰拱处(不超过600kPa);塑性区主要分布在最近既有隧道的仰拱处,但不会引起塑性破坏;3种支护方案对应的整体模型最大总位移分别为80. 3 mm、77. 8 mm和89. 2 mm,管棚超前支护对变形控制效果明显。     

新建隧道近距离上穿既有隧道的力学分析及工程处理措施

依据深圳市丹平快速路猫公坝隧道近距离上穿布吉供水隧道和东部引水隧道,三条隧道叠置的工程设计实例,运用有限差分数值计算软件FLAC3D进行三维模型数值分析,研究了新建隧道施工时,既有隧道的变形及内力变化规律;提出了使既有隧道安全性得到保证的数量化指标;论述了猫公坝隧道修建过程中对既有隧道的影响和工程安全性.本文将数值分析结果与工程实例相结合,提出在地质条件允许的情况下,尽量避免爆破施工;如必须采用爆破施工,应严格控制既有隧道处的振动速度,采用分段微差爆破等一系列措施最大限度地降低爆破振动对既有隧道的影响.阐述了新建隧道与既有隧道之间中隔岩体的加固措施;拟定出施工过程中既有隧道的监控量测方案并提出了既有隧道安全一旦受到影响时的补救措施.     

新建隧道平行既有隧道施工及爆破影响研究

在隧道工程领域中,平行近接是当下存在且亟待解决的一类问题。以既有分离式隧道中间新建隧道为研究对象,基于FLAC3d有限差分软件,采用全过程施工模拟的方式在静力和动力两方面对既有隧道受到的影响进行研究,结果表明:静力开挖造成地层应力的改变对既有隧道影响很小,位移和主应力增量曲线具有显著的规律性,表现为"S"型曲线,可划分为3个阶段;动力分析中,各监控点的振动速度均较小,采用爆破施工对既有隧道结构几乎无影响,同时,说明新建隧道施工中应主要控制迎爆侧既有结构的振动速度。该成果可为类似工程提供借鉴和指导。     

新建双洞TBM隧道与既有钻爆法隧道近接分区研究

依托重庆轨道交通5号线歇台子—石桥铺区间双洞TBM隧道,采用FLAC 3D软件模拟TBM隧道施工,运用摩尔-库伦准则,综合考虑围岩塑性区分布、隧道间夹土层应力变化,分析了双洞TBM隧道与既有钻爆法隧道的近接分区。结果表明:TBM隧道先行洞对钻爆法隧道的影响范围约为钻爆法隧道等效直径的1.5倍;TBM隧道后行洞对钻爆法隧道的影响范围约为钻爆法隧道等效直径的1.0倍。据此,对新建隧道近接影响区域设计与施工时可采取增强配筋20%、回填灌浆、超前注浆等措施来保证施工安全。     

复杂环境下既有隧道改扩建断面力学行为研究

为满足规划、客流、线路、运营效益、运输能力等要求,部分已建成的既有线路需在附近增设新建线路;新旧线路局部位置根据行车组织、应急救援的需求增设联络线,以满足两处线路互连互通的要求。以地铁联络线位置暗挖既有隧道改扩建断面工程实例为依托,重点对联络线位置既有隧道改扩建断面的力学行为进行分析,对两种改扩建断面从力学状况、施工工期、工程造价等方面进行综合比选,提出合理可行的技术方案。其研究结果可为联络线位置暗挖既有隧道改扩建断面设计与施工提供有益参考。     

多目标规划理论在新建隧道开挖顺序中的应用

研究目的：对于多分区断面隧道开挖，不同的开挖顺序有着不同的应力释放、叠加路径，从而导致不同的结果，尤其在接近施工时，开挖引起地层的变化将直接影响到既有结构的位移和变形。因此，对多分区断面隧道开挖顺序的研究就显得尤为重要。本文以北京地铁10号线国贸站一双井站区间暗挖下穿既有地铁1号线为实例，介绍多目标规划理论在新建隧道开挖顺序优化问题中的应用。研究结果：通过采用多目标规划理论对开挖顺序进行计算优化，并在施工中依靠多项合理技术措施，北京地铁10号线国贸站一双井站区间下穿地铁1号线的既有线沉降得到了有效的控制，最大沉降值为4．83mm，小于5mm的极限值，确保了施工安全和既有地铁的正常运营。     

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。     

多目标规划理论在新建隧道开挖顺序中的应用

研究目的:对于多分区断面隧道开挖,不同的开挖顺序有着不同的应力释放、叠加路径,从而导致不同的结果,尤其在接近施工时,开挖引起地层的变化将直接影响到既有结构的位移和变形.因此,对多分区断面隧道开挖顺序的研究就显得尤为重要.本文以北京地铁10号线国贸站-双井站区间暗挖下穿既有地铁1号线为实例,介绍多目标规划理论在新建隧道开挖顺序优化问题中的应用.研究结果:通过采用多目标规划理论对开挖顺序进行计算优化,并在施工中依靠多项合理技术措施,北京地铁10号线国贸站-双井站区间下穿地铁1号线的既有线沉降得到了有效的控制,最大沉降值为4.83 mm,小于5 mm的极限值,确保了施工安全和既有地铁的正常运营.     

基坑开挖对既有隧道的影响与支护方案对比研究

为研究基坑开挖时不同支护方案对既有铁路隧道的影响,本文通过MIDAS-GTS有限元软件进行分析建模,模拟在基坑开挖的过程中,地下连续墙支护方案与钻孔灌注桩支护方案下对既有铁路隧道的影响。计算结果表明,随着开挖的进行,地下连续墙方案中,隧道衬砌上的最大主应力值、最小主应力值和剪力值均小于钻孔灌注桩方案下的应力值;同时,地下连续墙支护方案中的隧道沉降量也明显小于钻孔灌注桩支护方案下的沉降量。可以得出结论,在基坑开挖过程中,地下连续墙支护方案更加稳定,要优于钻孔灌注桩支护方案。研究成果可为相似的工程施工提供参考。     

不同断面形式双洞隧道开挖顺序对地表沉降的影响

地铁暗挖区间通常采用双洞双线相同断面的隧道结构形式,而当某条线路局部存在渡线、停车线等情况时,该段区间需采取大断面的结构形式,即左右线隧道采用2种不同断面,施工方法也不尽相同。若大断面隧道采用双侧壁导坑法施工,小断面隧道采取CRD法施工,不同的开挖顺序对地表沉降的影响不同。结合北京地铁14号线东管头站—丽泽商务区站工程实例,利用有限元计算软件对施工过程模拟计算,将地表沉降计算结果与现场施工监测数据对比分析;验证模拟计算结果与实际工程影响的符合程度;得到双洞隧道不同开挖顺序对地表沉降的影响趋势,提出调整开挖顺序的合理化建议。该分析对实际工程中施工顺序的选择具有一定指导意义。     

既有地铁隧道上方基坑开挖特性研究

基于长沙轨道1号线隧道上方的某地下空间开发工程案例,通过Plaxis 3D有限元软件对基坑开挖引起下方隧道结构变形以及管片内力进行数值模拟分析,研究每一开挖工况下隧道结构的变形以及管片结构的内力,并据此提出合理的分仓开挖宽度等施工措施。得出在此类基坑中,减小基坑一次性开挖暴露的隧道长度对减小下卧隧道的隆起量至关重要,并详述分仓开挖后基坑以及盾构区间的变形形态。     

邻近既有隧道的新建隧道稳定性控制对策研究

从新建隧道与既有隧道之间的合理岩柱的留设、新建隧道的施工方法以及支护方式等方面,采用数值模拟的方法,分析邻近既有平风岭隧道的新建新平风岭隧道的稳定性控制问题,提出留设8m岩柱、采用单侧壁导坑施工方法、侧向45°超前小导管加固的一体化稳定性控制对策。     

紧邻既有隧道的新建隧道衬砌裂缝发展及整治方案研究

中国西南地区某隧道在施工期结束后衬砌结构右边墙出现一条长度约百米的纵向结构性裂缝。针对此现象,通过现场调查、裂缝监测、数值模拟多种手段对衬砌开裂的主要原因进行了分析。分析结果表明,倾斜状岩层与既有邻近高铁隧道是裂缝产生的主要原因。基于衬砌开裂原因和结构安全性的综合考虑,拟定采用拆除重构和锚杆注浆的方式进行整治。加固补强之后对重构段二次衬砌内力的监测结果显示,整治效果良好,衬砌结构安全性得到较大提升。     

新建隧道旁既有隧道的检测、加固与效果分析

通过地质雷达法对既有天池峡隧道进行检测,针对检测结果对既有隧道进行了小导管注浆加固与预应力锚杆锚固处理。从监控量测数据的规律分析,可知此加固处理方法效果良好。     

新建隧道施工对邻近既有隧道的影响及对策

由于受地形地质条件等因素的限制,相当一部分新建隧道与既有隧道之间设计距离较近,新隧道施工会对既有隧道造成不利影响,同时也妨碍了新建隧道的顺利施工.实践证明,充分考虑新旧隧道的相互影响,并采取有效措施,能够确保既有隧道结构的安全和新建隧道的质量.