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。     

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...     

软土地区盾构隧道地表沉降规律研究

在地铁施工中采用盾构法不可避免地会对周围土层产生扰动,过大的地面沉降会影响周围建构筑物的安全使用,因此加强盾构开挖过程中对地表沉降的监测及理论研究尤为重要。首先根据绍兴市地铁盾构隧道镜湖站—凤林路站区间,利用 Midas GTS NX(New eXperience of Geo-Technical analysis System)软件建立数值模型,得到地表沉降变化曲线,将模拟数据与实测数据进行对比,由数值模型得出的沉降曲线与实测数据变化趋势较为吻合。随后对实测数据进行统计分析,利用线性回归方法,引入地表最大沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β对原始Peck公式进行修正,计算得出当α数值在0.16~0.68、β数值在0.55~1.14 时,根据修正的Peck公式绘制的曲线更加接近地表实测沉降数据。研究结果表明:绍兴软土地区盾构开挖后地面沉降曲线符合高斯分布规律,修正后的Peck公式在绍兴软土地区具有一定的适用性,相关计算结论可供富水软土中的盾构施工参考。     

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。     

盾构施工参数对土体及单桩的影响

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化注浆压力及推进力研究盾构施工对周边土体及单桩基础的影响.增加注浆压力是减小盾构推进对周围土体影响的最有效的措施.当注浆压力足够大,推进力、盾尾脱离及浆液硬化对土体的影响程度相同.若使隧道顶点的沉降及隧道底部土体的回弹减小相同的数量,底部注浆孔的压力要大于顶部注浆孔的压力.当推进力大于临界值时,推进力对隧道周边土体的影响明显增加.隧道周边及地表处各点的位移变化主要发生在盾构机通过这些点所在位置时,衬砌生成后,随后的开挖步对其影响很小.桩侧隧道洞室衬砌生成后,随后开挖步施加的注浆压力可以明显减小桩顶沉降,注浆压力越大,桩顶最终沉降越小.推进力对桩顶沉降影响不明显.盾构施工引起的桩顶和桩底的沉降始终相同,即桩整体下沉.桩顶无荷载及桩顶施加工作荷载时,开挖引起的桩顶沉降相同;桩顶施加极限荷载时,开挖引起的桩顶沉降明显增加.     

对不同土体参数盾构施工地表沉降数值分析

以盾构法施工隧道为研究对象,采用Flac3d软件模拟盾构开挖过程,基于摩尔-库伦屈服模型,应用控制变量法分别对不同弹性模量、内摩擦角、粘聚力、膨胀角和泊松比土体进行模拟。结果表明:地表沉降槽近似正态分布曲线,隧道围岩的弹性模量和黏聚力越大,地表沉降越小;泊松比、内摩擦角和膨胀角越大,地表沉降也越大,提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法。     

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。     

地铁盾构隧道下穿既有构筑物沉降分析及对策

以国内某盾构隧道下穿既有构筑物为工程依托,运用有限元分析软件Plaxis模拟盾构隧道开挖的全过程．对施工所引起的沉降进行数值模拟分析。研究结果表明：隧道下穿住宅楼时,桩基础会产生较大的不均匀沉降;隧道下穿锅炉房时,左右线开挖后引起的基础沉降都超出了可控范围;隧道在先后下穿住宅楼和锅炉房的施工过程中都存在较大风险。通过研究提出了盾构施工期间技术措施,有效地控制构筑物沉降,以达到相关安全性要求。     

三洞并行盾构隧道开挖引起的地表沉降研究

针对三洞隧道开挖引起的地表沉降规律，以南通轨道交通1号线孩-环区间盾构隧道工程为依托工程，采用现场数据监测、理论分析和数值模拟，研究了三洞并行盾构隧道施工对地表沉降规律的影响。研究结果表明：提出一种计算三洞并行隧道开挖地表沉降曲线的“三阶段分析法”，综合比较“三阶段分析法”得到的沉降预测曲线、现场沉降实测数据的拟合曲线及数值模拟的沉降计算曲线可知，提出的“三阶段分析法”和数值模拟方法均能较好地反映三洞并行盾构隧道的真实施工情况。     

曲线盾构隧道下穿机场输油管道施工风险分析

依托于长沙磁悬浮盾构隧道下穿机场输油管道工程，基于Mindlin解和镜像法，考虑掌子面推力、盾壳摩擦力、盾尾注浆压力和土体损失影响，推导出输油管道的变形计算公式，并结合数值模拟方法验证理论计算方法的适用性。研究结果表明：理论计算结果和数值模拟结果吻合程度高，满足工程精度要求，验证了理论计算方法的正确性；地表和输油管道的变形在右线隧道掘进过程中呈“U”型，左线隧道掘进过程中逐渐变成“W”型，且沉降变形的最低点分别位于左线和右线隧道上方；输油管道沉降变形曲线的最低点会朝着弯道内侧发生偏移，在进行监控量测时需要将监测重点朝弯道内侧部分的输油管道进行偏移。     

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。     

盾构隧道施工对富水软弱地层的扰动分析

为研究盾构隧道施工对富水软弱底层的扰动影响,以大连地铁某标段盾构隧道施工为例,首先基于修正剑桥模型建立土体本构关系,利用Shell结构单元模拟盾构初衬;然后采用流固耦合方法研究土体固结过程对盾构开挖引起软弱地层扰动问题;最后根据仿真结果与现场实测数据,绘制地表沉降对比分析曲线,给出盾构施工引起地表沉降的动态变化趋势.结果表明：孔隙水在盾构开挖完成后仍持续向隧道方向渗透,并引起距隧道较近区域的扰动趋势大于周围较远区域.本研究对提高富水软弱地层条件下盾构施工过程建模的准确性和实效性、指导盾构施工具有指导作用.     

土压平衡盾构近距离侧穿高架桥桥墩的受力与变形

城市地铁隧道开挖往往会下穿、侧穿建(构)筑物。为保证隧道顺利开挖,有必要对既有结构进行受力与变形研究。以西安地铁四号线某区间盾构侧穿高架桥施工为例,通过数值模拟和实时监测分析盾构侧穿高架桥桩所引起的受力与变形,并将数值计算得出的沉降值与实际监测值进行对比。结果表明:盾构在砂层环境下,土压力的大小对地表沉降的影响较大;桥墩对地表沉降有一定的约束作用,盾构施工中在合适的地方布置桩基,能有效的减小既有结构的沉降。研究结果可供类似盾构侧穿风险源参考。     

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...     

砂卵石地层盾构隧道地表最大沉降量预测

为了精准预算地表最大沉降量,对成都地铁17号线白机区间地表沉降监测数据进行回归分析得到沉降槽宽度i,分析了隧道埋深H与i的相关关系;提出了有效注浆率n2参数,修订了单位地层损失体积V的计算式;提出了用已知盾构刀盘半径、管片外径、总注浆率、出渣量、注浆量、渣土松散系数和隧道埋深等现场数据计算地表最大沉降量Smax的公式,并在成都地铁17号线机终区间进行了验算.研究表明:当隧道埋深H = 10～19 m时,H与i的关系符合Allometricl模型;实例验算证明所提出的地表最大沉降量计算公式的计算结果更精确.     

复合地层盾构施工泡沫剂与同步注浆参数研究

为降低近接线盾构施工对周围环境的影响,对南京城际轨道交通盾构隧道下穿句容河区间段复合地层的注浆参数进行研究。通过分析现场施工实测的土仓压力与注浆压力、注浆量之间的关系,确定以土仓压力为依据的注浆压力和注浆量的预测公式。研究结果表明:以土仓压力为依据的盾构注浆压力和注浆量可以很好地指导盾构注浆施工。     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

下穿高速铁路桥梁的U型槽大体积基坑开挖方案优化研究

为了保证高速铁路结构和行车安全,需要对下穿高速铁路桥梁U型槽的大体积基坑开挖方案进行严格计算控制和合理施工组织设计。以某市政路采用U型槽下穿某高速铁路桥梁的大体积基坑开挖过程为例,分析了其对高速铁路桥梁的响应,对该大体积基坑开挖方案进行优化研究,可为同类工程提供参考。     

土压平衡盾构施工模块化分步缩尺模型试验设计与应用

为提高对盾构施工相关问题试验研究的针对性，提出了土压平衡盾构施工模块化分步缩尺模型试验方法，并设计了模型试验相关装置；为避免多个关键影响因素相互影响，将盾构隧道施工过程中开挖掘进、管片拼装、同步注浆等关键操作环节分开依次进行模拟；为降低刀盘开口率试验研究相关成本，研制了几何相似比为1∶10且刀盘开口率可调的模型盾构机；为确保模型盾构隧道的纵、横向刚度相似性，设计了几何相似比为1∶10且纵、横向刚度可分别按需设置的模型盾构隧道，其管片环采用修正匀质圆环模型，管片环之间采用垫有压缩弹簧的螺栓连接；为方便试验并节省成本，模型盾构隧道采用外部拼装后再放入钢套筒内，以避免在狭小空间内进行管片拼装，且不加工管片拼装机；为实现注浆压力与注浆量的精准控制，设计了适用于室内模型试验的恒压同步注浆装置；利用模型盾构机开展了掘进施工过程中渣土输出控制对地表沉降影响的试验研究。分析结果表明：单位掘进距离的渣土输出量直接关系到盾构掘进过程中的超挖控制，从而影响地表沉降，当出土率小于1时，出土率变化对地表沉降影响较小，当出土率大于1时，出土率增大将显著加大地表沉降。为了最大程度地发挥整个模型试验的科研价值，在盾构...     

管棚支护下CRD法施工对浅埋隧道上覆地层的影响研究

以杭州地铁三号线小和山站暗挖段隧道工程为背景,基于Pasternak弹性地基梁理论及数值模拟计算,研究了软弱破碎地层CRD法施工过程中管棚的挠度变化和地表沉降规律。研究表明,开挖面处管棚挠度最大,管棚挠度变化曲线呈“凹”型;管棚支护下地表沉降值约为无管棚支护的1/4;有管棚工况下,隧道上断面开挖时地表沉降速率远大于下断面开挖时。从理论与计算层面均证明了浅埋松软地层中管棚注浆加固技术的优越性。