下穿某高速公路隧道桥梁加固技术和施工工艺研究

下穿隧道施工会对公路桥基及其周围的地质环境产生扰动,引起邻近隧道的桥梁发生变形、开裂、沉降、倾斜等安全问题,以广州某下穿广深高速公路桥梁的隧道工程为例,分析了隧道施工对桥梁结构和周围土体的影响,并提出了桥梁加固措施。     

斜向双线隧道近距离开挖诱发土体位移研究

为研究斜向双线隧道近距离开挖对周围土工环境的影响,依托上海市轨道交通11号线徐家汇站-上海体育馆站区间隧道盾构开挖工程,基于Mohr-Coulomb弹塑性土体模型,采用有限元数值计算软件,模拟斜向双线隧道盾构施工相互影响工况。以隧道相对位置为变量,对隧道施工引起的周边地层变形进行模拟,分析双线隧道斜向3种工况下隧道施工对周围土体变形的影响,得到以下结论： 1）地表沉降曲线在双线隧道水平距离较小时,主要呈单峰状态,且两隧道竖直距离越大,单峰效果越明显; 随着其水平距离增大,逐渐出现双峰效果。2）埋深较浅的隧道施工对地表沉降的影响较大,且隧道中心线以上的土体受扰动程度较大。3）3种斜向工况均在土体表面及较浅隧道附近出现较大的水平位移。     

试论盾构隧道施工地表沉降规律及控制措施研究

在使用盾构法进行隧道施工时,常常会导致隧道上部的地表出现沉降,并在隧道的运营过程中,这种沉降现象依然会持续发展,对隧道的地下设施以及隧道四周的地面建筑都会造成较大的影响。所以,降低施工对周围土体的干扰,分析隧道施工时地表的沉降规律至关重要。基于此,对盾构隧道施工地表沉降规律以及控制措施进行探讨研究。     

大直径竖井井口段施工过程受力性状分析

大直径竖井施工过程受力复杂,论文以秦岭终南山公路隧道2号竖井为例,根据设计提供的支护参数,采用FEM程序模拟了隧道竖井井口段施工全过程。有限元分析表明:隧道施工各阶段围岩及支护结构应力符合安全施工要求,2号通风竖井采用混合作业法施工,一掘一喷循环方式切实可行;井筒周围围岩开挖卸载过程中应密切注意底板向上隆起而产生拉应力和井壁底部由于周围土体侧向压力作用导致张拉应力。     

盾构隧道施工对既有桥梁基础的影响分析

针对采用盾构法进行隧道施工时对临近的既有桥梁安全性造成威胁的情况,以城轨线盾构隧道近距离下穿京沪高速铁路桥梁的实际工程为背景,分析盾构隧道施工对既有桥梁基础的影响。采用大型有限元软件ABAQUS建立铁路桥群桩基础、隧道及周围土体的三维有限元模型,模拟盾构隧道开挖过程,并对铁路桥基桩的位移、倾斜及内力的变化情况进行分析。分析结果表明:隧道盾构掘进过程中,邻近的既有桥梁基桩沿水平方向及隧道掘进方向产生了位移,同时发生倾斜;隧道盾构掘进引起的地层扰动,不仅使周围土体及基桩产生沉降,而且导致基桩产生一定的附加力,降低了桩基础的承载力。     

不同桩基长度对隧道开挖地层变形影响试验研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,不同桩基长度对隧道开挖导致地层变形规律,通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在不同桩基长度下,隧道施工过程中的地层变形规律。研究结果表明:随着桩基长度的增加,隧道开挖引起的隧道周围土体的变形区域先增大,然后减小,中长桩基的存在对隧道顶部土体竖向变形和水平变形均有遏制作用。     

盾构隧道施工地表沉降数值分析研究

隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制，是隧道工程领域重要的研究课题之一。以盾构隧道开挖引起地表沉降变形为研究对象，采用有限元数值分析软件模拟盾构隧道施工过程，分析盾构隧道引起的土体应力场、位移场变化，对比分析不同的地层损失、不同的土体本构模型、土体排水和不排水条件下隧道施工引起的地袁沉降变形规律，并进行了不同影响因素的敏感性分析。结果表明，地表沉降槽近似正态分布曲线，地表沉降的主要影响因素依次为隧道埋深、内摩擦角、压缩模量、粘聚力和泊松比；提出了盾构隧道施工引起的地表沉降计算模型，并采取有针对性的措施来减少地表沉降，减小对周围环境的不良影响。     

基于统一解的盾构隧道施工引起地下管线竖向位移计算

盾构隧道施工会对周围土体产生扰动,当土体沉降和变形过大时,会对邻近地下管线产生危害。采用统一土体移动模型解计算盾构隧道施工引起的土体自由位移场,通过能量方法建立变分控制方程,得到盾构隧道施工引起地下管线竖向位移的计算方法,将计算结果与刘晓强方法计算结果及实测数据进行对比,并分析土质条件、管线轴线埋深、管线材质等因素对管线竖向位移的影响。结果表明:与刘晓强方法相比,基于统一解的能量变分法计算结果与实测值更加吻合;双线盾构隧道施工引起的管线竖向位移在两隧道中轴线两侧呈不对称分布;不同土质条件对管线的竖向位移和沉降槽宽度有较大影响,而不同管线埋深、材质的影响较小。     

土质地基道路引起既有隧道变形的解析估算法探索

城市地铁迅猛发展引发道路建设期及运营期对既有地铁隧道的保护问题,以提供简便实用的方法对道路施工影响既有隧道进行分析为目的,基于等效原理和连续性原理并运用弹性力学和土力学理论,确定隧道变形与周围土体变形之间的关系,建立附加荷载作用下土质地基中隧道变形的解析算法,导出道路施工对隧道变形影响程度的验算判别式。     

富水松软地层浅埋暗挖隧道MJS预加固支护技术研究

以杭州市某隧道南口浅埋暗挖段工程为依托,分析进洞30 m段浅埋暗挖施工出现的变形沉降大的不利因素,提出MJS超前预加固支护技术对于改良隧道周围土体力学特性的新思路。通过数值模拟分析MJS超前预加固法对隧道位移、受力的影响,并研究加固参数的敏感性,对土体进行MJS加固改造应用,沉降变形得到改善和提高。     

基坑工程明挖对下卧软土公路隧道的影响分析

软土地区公路隧道受上方开挖卸荷作用产生受力变形是城市基础设施建设面临的热点和难点问题。提出了基坑开挖引起下卧盾构隧道横向响应的简化计算模型,假设隧道横断面上下方土体抗力的分布形式为不相等的三角形分布,利用力法求解了隧道横断面变形与内力。通过有限元分析验证解析模型的可靠性,并分析了地基基床系数、隧道半径及隧道衬砌厚度等因素对隧道横断面响应的影响。研究表明：隧道拱顶土体基床系数变化对隧道衬砌附加内力有较大影响;隧道变形主要受衬砌厚度与隧道外径的比值影响,而衬砌附加内力则主要与隧道外径相关。     

不同土质围岩条件下隧底围岩脱空规律与结构受力特征研究

针对铁路隧道隧底围岩脱空病害问题,采用室内试验与数值模拟方法,探明不同土质围岩类型、隧底结构形式条件下隧底围 岩脱空演变规律,给出不同土质围岩类型条件下隧底围岩脱空类型;进而,明确不同脱空类型条件下隧底结构受力特征。研究结果 表明: 1)在相同隧底围岩类型条件下,底板结构形式比仰拱结构形式更易发生围岩脱空现象;相同隧底结构条件下,黏性土、卵石 土、砂质土3 种隧底围岩的脱空程度依次降低。2)隧底围岩脱空类型主要与围岩类型有关;卵石土、黏性土和砂质土围岩最终脱空 类型依次为多处小范围局部脱空、整体性脱空、隧底中心区域大范围脱空。3)在相同围岩脱空类型条件下,底板结构受力特征变化 比仰拱结构更为剧烈,应力集中现象更为明显,更易引发隧底结构损坏。4)随着脱空范围增大,隧底结构弯矩变化量、轴力减小量 均呈增大趋势,轴力分布逐渐呈“中间大,两端小”的不均匀分布形态。     

隧道浅埋软弱围岩段双下侧导坑施工性态

针对某隧道软弱围岩下穿公路段在原台阶法施工中出现地表下沉、开裂等问题,提出双下侧导坑施工方法,分析其传力机制,并应用MIDAS软件建立仿真模型,进一步研究该工法的施工性态。结果显示:(1)该工法能改善隧道的受力,施工的关键步为环形土的开挖,核心土对隧道受力是有利的;(2)隧道的薄弱位置是侧导坑的坑脚、侧导坑和隧道的搭接地方、隧道的墙角和拱脚位置;(3)在有侧导坑条形基础的条件下,局部加固其下方的地基对改善围岩变形与结构受力的效果不明显。从经济及加固效用的角度考虑,施工时加固重点应在侧导坑的条形基础本身,如基础的厚度、侧坑与隧道的搭接地方、侧坑的拐角等;若围岩不稳定,应保证在有核心土的存在下进行处理。     

卵石层小净距隧道关键参数研究

针对卵石地层小净距隧道围岩整体性与稳定性差、施工中易坍塌、围岩相互扰动大的问题,通过FLAC 3D数值模拟和现场监测,对卵石层小净距隧道左右洞合理净距和先后行洞掌子面安全纵向间距进行了研究。得到如下结论： 1）当净距不大于6 m时,隧道地表沉降槽呈“V形”,沉降最大点位于中夹岩顶部;随着净距大于6 m,隧道拱顶部位地表沉降逐渐超过中夹岩顶部,地表沉降槽呈 “W形”。2）当2洞间净距不大于6 m（约1倍洞跨）时,2洞开挖后围岩压力叠加效应明显,极易发生失稳;当隧道净距大于18 m时,可按分离式隧道进行设计; 3）随着先后行洞间掌子面纵向距离的增加,后行洞施工对先行洞的影响逐渐减少,当纵向间距达到30 m（4.6倍洞跨）时,这种影响基本可以不予考虑。     

Construction Behavior of Double Down?side Drifts in a Weak Tunnel with Shallow Cover

Confronted　with　accidents　in　a　shallow?buried　weak　tunnel　using　the　bench　excavation　method,such　as　great　subsidence　and　cracks　in　the　ground　surface　as　well　as　those　in　the　preliminary　support,a　double　downside　drifts　construction　method　was　presented　The　drifts　were　used　to　detect　geological　conditions　and　reinforce　the　lower　parts　of　the　tunnel　Its　construction　procedures　and　load　transiting　mechanism　were　then　described　Its　Construction　behavior　was　also　studied　by　numerical　simulation　using　software　MIDAS　The　results　show　that　(1)　double-side　drifts　can　improve　tunnel　load,the　key　construction　step　is　arch　ring　excavation　and　core　soil　is　good　to　keep　tunnel　steady;　(2)　weak　parts　mainly　l ocate　at　wall　foot　of　drifts,wall　foot　and　crown　foot　of　tunnel,and　the　connections;　(3)　reinforcement　of　soil　under　the　drifts　has　no　apparent　effect　on　improving　rock　deformation　and　support　load　Advice　on　construction　was　proposed　that　main　parts　to　be　reinforced　are　drifts　(its　foot　depth,connection　parts　with　tunnel,and　its　corners)　and　core　soil　should　be　kept　if　rock　is　unsteady　and　needs　reinforcing     

不等高三连拱隧道衬砌变形分析及控制措施

为找出不等高三连拱隧道衬砌变形的原因和特点,提出相应的施工对策。以京石线DK278+824～DK279+389里程段明挖施工的不等高三连拱隧道为工程依托,针对跨高不相等的特殊结构形式,分析其受力情况,指出该段不等高三连拱隧道衬砌变形的原因及特点。结果发现:高跨隧道混凝土衬砌受到覆土压力及侧向土压力的扭转,衬砌有逆时针整体转动的趋势,隧道底部通过换填片石混凝土可以有效地控制隧道衬砌的竖向位移。通过数值模拟计算,证实了该控制措施的可行性。     

桥梁桩基础施工对既有明挖隧道变形影响研究

以某桥梁跨越隧道工程为研究背景,运用有限元软件模拟桥桩基础施工过程,并针对桩基础不同开挖深度对地铁隧道的影响展开对比分析,研究表明:在桥梁桩基础施工过程中,东西双向隧道拱底、隧道左、右拱腰以及桩基础周边土体变形规律均呈对称分布;靠近隧道附近施工对隧道拱底和拱腰的变形影响最大;桩基础开挖深度未超过隧道时,地表沉降与桩周土体水平位移均随着开挖深度的增大而变大,当开挖深度超过隧道位置后,地表沉降与桩周土体位移将不再受开挖深度的影响,其结论可为类似桥梁跨越隧道工程研究提供参考与借鉴。     

土质地层公路隧道大断面快速施工技术研究

随着交通工程建设的快速发展，公路长大隧道越来越多，常规施工方法效率较低，无法满足工期要求，这对公路隧道快速施工技术提出了新的挑战。以东天山特长公路隧道为背景，提出土质地层隧道大断面开挖工法，通过力学分析及现场对比试验，分析论证了该工法的可行性。结果表明：土质隧道大断面开挖时，采用超长小导管能够减少上部围岩压力对掌子面滑动土体的荷载作用，预留核心土则能够为掌子面滑动土体提供支撑反力，通过这2种控制措施能够实现土质围岩隧道掌子面稳定；相比台阶法，大断面开挖时围岩应力释放速率较快，变形快速发展，拱架和喷混凝土受力快速增长，支护封闭成环后可得到有效控制，但需进一步提高初期支护早期承载性能，即提高喷混凝土早期强度；采用大断面工法能够提升机械作业空间，简化工序，实现多组设备同时作业，相比两台阶施工，隧道施工效率提升约22%。综合评价，土质地层隧道采用大断面快速施工工法能够实现掌子面稳定，支护结构安全，且相比台阶法施工效率可得到显著提高。     

同水平面地铁隧道与既有人防隧道相交段施工影响分析

哈尔滨市轨道交通1号线地铁隧道与既有人防隧道位置冲突,地铁隧道在同一水平面垂直穿越既有人防隧道时存在安全隐患。结合工程实际,对相交段隧道土体变形情况进行数值模拟。与单线地铁隧道开挖相比,相交段的地表及拱顶沉降均有所增大。由于相交段施工,其受影响的土体区域远大于隧道直径。通过既有人防隧道预加固处理,模拟结果与施工监测数据均显示地层变形得到了有效控制,保证了安全。     

软土地层大断面矩形隧道结构施工力学行为监测与分析

为确保软土地层大断面矩形下穿隧道施工时的安全,以昆明轨道交通3号线区间浅埋暗挖隧道为依托,采用中导洞法,将全断面分成6个导洞按照先中间后两侧、先上面后下面的顺序施工,并采用现场监测和理论分析的方法对隧道支护结构受力进行全过程监控与分析。监测分析结果表明:在矩形隧道顶部与侧面设置超长大管棚条件下,隧道初期支护内力变化较小,因受不同导洞开挖扰动影响,隧道结构底部出现受拉现象,导洞(2)(中下导洞)、导洞(4)(左下导洞)和导洞(5)(右上导洞)对整体结构安全起决定性作用,需要重点监控;最大围岩接触应力出现在导洞(4)(左下导洞)底部,隧道4个角的围岩应力明显大于其他部位,需要加强隧道底部基础注浆,以提高地基承载力;临时支护应力受不同导洞开挖影响出现明显的波动,很好地反映各导洞施工过程中围岩应力释放的特征。