深圳地铁隧道邻接施工沉降数值模拟研究

研究目的:针对深圳地铁新建隧道邻接既有隧道工程,利用FLAC3D软件进行施工过程模拟,探讨新建地铁区间隧道施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道施工沉降、地面沉降、新建与既有隧道的安全等问题.研究结论:在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面最大沉降12.9 mm,最大隆起值0.7 mm,变形量满足设计要求;既有隧道施工结束并完成相应固结沉降最终沉降值为1.8 mm,地表沉降槽宽度约60 m,沉降曲线相对平坦,满足既有隧道横向差异沉降要求.     

新建盾构隧道施工对既有铁路路基的影响研究

结合武汉地铁区间盾构隧道下穿合武铁路工程,采用数值模拟计算的方法研究盾构施工过程中路基及地层的变形,分别从埋深、地层加固措施方面对铁路路基沉降的影响规律进行分析。研究结果表明:盾构掘进过程中,盾构开挖面距路基中心线约6 m时,既有路基就已产生明显的沉降,且先行隧道施工对路基产生的扰动尤为显著;路基沉降槽宽度随隧道埋深的增大而增大,沉降槽曲率及峰值逐渐减小,在此地层条件下,隧道埋深增大到一定程度后路基沉降仍超过了限定值;对隧道周围土体采取注浆加固措施能够有效控制地层的沉降,保证列车安全正常运行。     

盾构隧道近距离侧穿污水泵站的施工控制技术

结合郑州地铁1号线工程实例,论述了盾构隧道近距离侧穿I级风险源污水泵站的施工难点和风险,提出了高压旋喷桩加固措施和盾构施工控制措施。采用有很元分析软件FLAC3D计算了盾构掘进过程中泵房和地表的沉降,验证了高压旋喷桩加固措施的可行性。对盾构侧穿泵房时的泵房和地表沉降进行了实时监测,结果表明采取加固措施和盾构掘进控制措施后,盾构侧穿污水泵站施工引起的沉降完全满足规范要求。研究成果可为今后类似工程提供参考。     

大直径盾构下穿既有地铁车站的施工模拟

大直径盾构铁路隧道下穿已经建成的某地铁4号线车站及近邻的地铁2号线车站,为确定设计方案可行性,保证车站结构安全及运营正常,采用三维有限元对盾构近邻施工过程及后期变形沉降进行分析。盾构外径11.97 m,与既有地下车站最近距离约4 m。通过三维模拟盾构掘进、同步注浆及管片脱出盾尾后受力情况,分析盾构施工对地铁的影响,提出降低施工影响的工程措施建议,为确定方案提供了依据。     

黄土地区地铁盾构下穿铁路变形控制技术

研究目的:黄土地区某城市地铁2号线盾构施工下穿既有陇海铁路线是一个盾构施工中的I级风险源,为保证地铁盾构施工安全下穿陇海线路,开展了盾构施工穿越既有铁路的变形控制技术研究,以为盾构安全施工提供技术支撑。研究结论:(1)黄土地区地铁盾构下穿既有陇海线路的地表沉降规律:不采取控制措施盾构施工时,路基右线隧道轴线正上方的沉降量为20.48 mm,左线隧道轴线正上方的沉降量为12.85 mm,左右线隧道的轴线上的沉降量均超出了沉降允许值;采取严格控制土压力、盾构匀速通过、严格控制注浆量、减少盾构推进方向的改变等减小地铁盾构下穿既有铁路施工风险的措施盾构施工时,右线隧道轴线正上方的沉降量为5.44 mm,左线隧道轴线上方的沉降量为4.95 mm,均小于变形允许值。(2)FLAC计算预测的变形规律与实际值基本一致,地表和铁路路基的变形量在允许范围内;减小地铁盾构下穿既有铁路施工风险的措施合理有效。(3)该研究成果可应用于黄土地区地铁盾构下穿铁路施工变形控制。     

盾构与浅埋暗挖隧道小间距并行施工技术研究

成都地铁5号线为满足车辆调度需求,在九兴大道站小里程端采用左线盾构隧道与右线大断面浅埋暗挖隧道的双线并行布设方案,双洞净距2.9m。本文以该超小净距隧道为背景,采用数值模拟方法对隧道开挖时地表沉降规律及夹层土体应力状况进行了分析。结果表明,无论何种开挖次序,先行隧道的开挖均会导致后行洞开挖引起的地表沉降曲线向先行洞偏移并有所增大;由于左线小断面盾构隧道施工扰动理论上较小,因此先施工右线大断面浅埋暗挖隧道后再进行左线盾构隧道的施工顺序更为合理;先浅埋暗挖后盾构隧道施工造成的地表沉降值在两洞中间区域略小于先盾构后浅埋暗挖隧道施工;双线隧道通过后地表沉降槽呈现出"U"形状态,盾构隧道的通过造成地表沉降影响范围增加了约1/4;双线开挖过程中中间土体在浅埋暗挖隧道一侧受施工的影响更为明显,应重点关注。     

旋喷桩与袖阀管注浆在桥梁桩基加固中的应用

长沙市地铁盾构隧道下穿新中路立交桥,MIDAS有限元分析结果表明,若不采取加固措施桥梁桩基沉降可达5 cm。采用旋喷桩与袖阀管注浆相结合的方式对盾构隧道影响范围内52座桥梁桩基进行加固,介绍旋喷桩加固及袖阀管注浆加固的原理、工艺流程和参数选取。所选用的加固方案施工方便、快捷,成本较低。监测结果表明,加固后避免了桩基的不均匀沉降,整体沉降控制在允许范围。     

盾构掘进施工引起的地表沉降分析与研究

结合沈阳地铁1号线某区间隧道工程的盾构施工,采用刚度迁移法对盾构在无附加荷载和下穿构筑物两种工况下的掘进施工进行数值模拟,研究盾构隧道掘进施工对地表构筑物沉降的影响规律。结果表明:盾构掘进施工时地表微量隆起,盾构通过时其上方地表略有沉降,约占总沉降量的40%;盾构通过后,引起的沉降约占总沉降的55%;后续沉降量约占5%;地表最大沉降量发生在线路中线地表处。结合分析结果,优化盾构机掘进参数,现场监测表明地表沉降控制在允许范围,确保盾构施工时地表建筑物的安全和铁路线路的顺利运营。     

地铁区间隧道下穿福厦铁路风险分析

厦门地铁4号线厦门北站至同安食品工业园区间隧道下穿福厦铁路,地铁盾构隧道施工期间必须确保铁路正常运行,这对地铁设计与施工提出较高要求。对区间隧道下穿福厦铁路路基重大风险源的施工过程进行三维有限元分析,通过采取相应的工程措施确保福厦铁路行车安全。分析结果表明:通过采用土压平衡式盾构施工并严格控制施工参数,对一定范围内的土体进行改良、采取D24型钢便梁加固轨道等措施,可以有效地控制福厦铁路路基沉降;铁路路基沉降槽随区间隧道的开挖而发生动态变化,左线开挖时呈三次抛物线,再开挖右线时呈二次抛物线;采取措施后的工程风险等级可降为Ⅲ级。     

大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究

以北京地铁14号线高家园站-京顺站区间大直径盾构隧道工程为背景,基于北京轨道交通工程施工安全风险监控系统开展地层变形监测试验,研究在大直径土压平衡盾构施工诱发的地层横向和纵向变形规律。研究结果表明:大直径盾构施工诱发地层变形规律总体符合Peck沉降曲线,但由于地层差异和施工控制等原因,沉降槽两侧并不完全对称,横向影响范围约为隧道两侧20 m,纵向影响范围约为盾体前后60 m,变形值在0~-25 mm之间;盾构通过和盾尾脱离管片时地层变形较大,两者之和通常大于总沉降的60%;同步注浆控制地层变形效果显著,但有一定时间的延滞,必须根据风险要求控制好浆液的凝结时间。     

多因素影响下顶管施工引起土体变形计算研究

为解决圆形顶管施工穿越特殊地层(如下穿切割塑料排水板)时引起地层变形的影响分析等问题,考虑刀盘挤土效应产生的正面附加压力、顶管与土体之间非均匀分布的侧向摩擦力,因塑料排水管的切削而不能忽略的顶管机刀盘的正面摩擦力引起的地层变形,基于Mindlin解得到在顶管施工阶段地表竖向位移计算公式;最后结合顶管工程项目实例验证计算...     

某管棚盾构结构的优化设计研究

管棚盾构用于地下桥涵暗挖、顶进工程的掘进支护与导向。根据施工工期、场地条件、相关工程效果,某工程原管棚盾构方案必须进行优化。优化设计后,盾构顶板采用钢筋混凝土结构、伸出箱身前端3.8 m、在墙身位置设支撑墩,支撑墩为悬臂结构,其下净空便于出土,顶板梁前端预留顶部子盾构箱位置,盾构钢结构部分主要采用工字钢、槽钢和钢板制作。根据顶部盾构梁、支撑墩和顶部盾构的荷载计算、结构受力计算、配筋计算等计算结果,优化设计满足有关规范的受力和配筋要求,增加了安全储备,提高了工效,节约了成本,确保了安全质量。     

特拉维夫浅埋微间距盾构双线始发技术研究

以色列特拉维夫"红线轻轨"工程东标段盾构双线从Depot车站始发到EM Hamoshavot车站接收,盾构始发间距仅为0.69m,拱顶埋深约5m。针对此浅埋微间距隧道盾构始发施工,从洞门密封、地下连续墙与中隔墙浇筑、推力计算、降水等关键技术进行系统研究。结果表明,洞门密封环和Bullflex止浆袋技术有效解决了洞门密封的问题,中隔墙的设置可以防止后行隧道对先行隧道产生不利影响;合理计算并设定盾构掘进参数,可有效降低浅埋隧道在掘进过程中引起的地表变形。     

广州地铁岩溶区盾构施工地层变形特性研究

以在建广州地铁盾构穿越岩溶填充区为依托,采用FLAC3D三维数值模拟程序,研究盾构施工力学行为,总结穿越岩溶填充区过程中围岩和管片变形特性。结果表明:围岩变形主要集中在岩溶填充区范围内,其位移明显要大于周围岩土体,特别是地质界面处前后2 m范围内,容易导致管片错位破坏,因此要加强设计参数;掌子面挤出变形基本上下对称分布,主要影响范围是掌子面前方6 m,其地层加固有效距离为6 m;盾构穿越地层发生变化时,管片纵向不均匀变形相当明显,主要表现为竖向位移,管片主要承受竖向力的作用,其力学行为表现为仰拱和拱顶向内弯折,而两侧变形向外弯折,应进行不对称配筋设计,以利于结构的安全性和经济性。     

富水砂砾地层盾构液氮冻结常压开仓施工技术

为了解决富水砂砾地层中盾构区间前盾范围的土体加固,使得盾构机具备常压开仓换刀的条件,考虑到液氮气化时剧烈吸热的原理,提出了采用液氮冻结技术快速冻结土体的解决思路。通过地面施工垂直钻孔,并下放液氮冻结管,液氮气化吸热,直至冻结面及周围土体,对盾构机前盾1.5 m范围的土体加固。实践证明,在富水砂砾地层中其它封水措施效果达不到安全要求的情况下,液氮快速冻结技术取得了理想效果。     

北京地铁10号线盾构小曲线避让障碍始发施工

介绍北京地铁10号线国贸站一双井站区间隧道施工中,为避让建筑围护桩而采取的盾构曲线始发方案.在施工中,调整始发角度,利用盾构机的自身转弯最小半径达到250 m的极限值,采取一系列洞内、洞外措施,通过精心组织和施工,取得小半径曲线始发的成功.     

京张高铁清华园隧道建造关键技术创新与应用

京张高铁清华园隧道位于北京城市核心区,频繁穿越地铁、城市主干道和重要市政管线,周边建(构)筑物密集。存在周边环境复杂、环保要求严格、盾构始发接收难度大、安全风险高、工期紧张、防灾救援难度大等工程难题,设计及施工采用大直径盾构隧道、机械化全预制拼装、泥浆高效环保处理、大直径盾构变形控制及安全保障等技术,实现了盾构隧道施工可视化动态预测、动态监控与动态管理、盾构隧道结构机械化预制拼装,泥浆处理采用绿色快速絮凝压滤,形成了一套盾构隧道智能建造技术体系。     

地铁盾构区间穿越既有铁路技术措施研究

依托地铁盾构下穿既有铁路的工程实例,对盾构施工和上部运营铁路的影响进行了分析研究,介绍了不同规程、规范对铁路路基和轨道沉降的管理规定,采用有限元分析计算了地层加固前后的沉降,结果表明采用地层加固可有效减少地面沉降,提出了地层加固的实施方案,对地层加固、盾构施工、监测等方面提出了控制要求。     

浅埋矩形顶管施工对临近管线与地表的影响研究

矩形顶管施工引起的地表变形特征与圆形顶管或盾构隧道存在显著差异。为了明确浅埋矩形顶管施工过程中的地表沉降特征以及顶管施工对下方既有盾构隧道的影响,根据现场矩形顶管施工监测结果,分析矩形顶管施工过程中地表的变形规律,以及顶管下方既有盾构隧道的变形情况。传统的Peck公式适用于圆形顶管或圆形盾构隧道,因此采用改进的Peck公式来描述矩形顶管引起的地表变形特征;根据现场监测分析顶管施工引起的地表变形、管线变形和下卧隧道沉降规律。研究表明：改进的Peck公式相比于传统的Peck公式可以准确描述矩形顶管施工引起的地表变形规律;顶管施工引起地表和上方管线的沉降规律是一致的,但与下卧隧道的变形规律存在显著差别。     

岩溶地层中的盾构隧道施工

研究目的：岩溶地层中采用盾构法施工在国内尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工，以保证施工及运营安全。研究方法：采用多种勘查手段分析岩溶地层，充分注重盾构机及盾构施工的特点，比选、优化设计施工方案。研究结果：顺利完成岩溶段盾构隧道施工，验证了勘查及加固方案，填补了国内的空白。研究结论：综合运用多种探测方法对探明溶洞的分布很有成效；根据盾构施工特点制定地层加固方案并有效实施以及对盾构机设计进行针对性的改进并采取相应的掘进技术措施都是适宜的。