隧道修筑对区域地下水位的影响分析

隧道的修筑往往会引起区域地下水径流条件改变，导致地下水位下降，影响洞顶生态环境。以地下水动力学为理论基础，对隧道修筑区域地下水位变化进行分析预测，对保护洞顶生态环境、减少后患具有重要意义。同时，通过地下水位豪华的动态分析，为隧道堵、排水提供参考意见。     

潮位变化对上海某越江盾构隧道变形的影响规律研究

为了探究潮位变化与越江盾构隧道的沉降和收敛变形之间的关联性,采用数据统计分析、相关性分析和周期性分析方法,对上海某越江盾构隧道的监测数据与同时期隧道上部的潮位变化进行研究分析。研究表明:1)江中段隧道在潮位变化的作用下产生均匀沉降,其波动性与潮位起伏具有近似的周期性;2)陆域段隧道沉降变化的波动性程度与河流的距离有关;3)潮位变化引起隧道管片断面的横径和竖径产生循环的收敛变形,其横径收敛变形大于竖径收敛变形。以上研究可为越江盾构隧道设计、施工和运维提供参考。     

下穿盾构隧道施工对铁路的影响研究

盾构隧道开挖对邻近建筑物的扰动是必然存在的,此类问题已得到了愈来愈广泛的关注。以佛山市三水区下穿盾构隧道工程为依托,利用数值摸拟法,计算分析了近距离下穿盾构隧道施工对既有铁路的影响规律。基于弹性地基梁理论,将盾构开挖影响等效成一位移,推导了盾构隧道开挖引起的既有铁路竖向位移理论计算公式。分析结果表明:盾构隧道开挖引起的轨道沉降近似呈正态分布曲线,主要影响范围为隧道轴线两侧约2.5倍隧道直径范围内,与Peck估算公式计算所得影响范围一致,且其分布规律与实测结果吻合。对比数值与理论计算结果表明,采用弹性地基梁法可以有效地计算既有铁路受下穿盾构开挖影响后的位移。     

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。     

桩基荷载对既有大直径盾构隧道的影响分析

桩基施工有可能导致临近大直径盾构隧道结构变形和渗漏水等运营风险。借助平面有限元程序,建立桩基对大直径盾构影响的数值模型,通过实测数据和数值计算对比得到了指导意义的结论。成桩过程中临近隧道产生相对少量的位移。隧道向下和向桩基方向发生变位。当桩基受荷后,隧道位移量明显加大,隧道向下和向远离桩基方向发生变位。桩基成孔过程引发的土层损失,是前期地层变位的主要原因。合理提高泥浆配比,甚至在成孔时采用全程钢护筒,可以有效减少土层损失,降低隧道变形的风险。桩基受荷后,桩周形成一定范围内的剪切带。剪切效应引发结构与土的共同作用,进而使地层和结构产生应力应变响应。当桩基与隧道间距在2倍隧道结构外径以上时,隧道沉降和侧移可得到有效控制。桩基长期荷载作用下地层仍然会产生蠕变位移,对隧道结构依然存在一定的影响。     

道路荷载及地下水渗流对盾构隧道围岩稳定性影响

以郑州航空港线地铁为工程实例,基于FLAC3D的有限差分的数值模拟方法,模拟分析了道路荷载下盾构隧道施工过程中围岩稳定情况,并分别采用不考虑地下水和考虑地下水渗流分析时,围岩稳定性的异同,分别从洞室水平竖向变形以及地面沉降等方面对比了围岩的稳定情况,重点分析了盾构隧道施工过程中围岩变形及对既有高速公路的影响和地下水对盾构隧道施工过程中围岩稳定性的影响,为盾构隧道的施工提出了建议。     

盾构水平偏角变化对盾构-土相互作用影响

为了探明盾构掘进过程中机-土相互作用的机理,指导盾构姿态的控制和调整,针对水平偏角变化对盾构与土相互作用的影响这一问题,对作用于盾壳周围土压力的理论计算方法以及水平偏角预测模型进行研究。首先基于地基反力曲线,通过等效弹簧近似建立盾构与土的相互作用模型,同时基于几何分析可计算盾构水平偏角变化过程中周围土层发生的位移,从而得到作用于盾构外壳的周围土压力的理论计算方法。然后引用改进的松动土压力计算方法,得到盾构初始土压力的计算方法,解决盾构水平偏角计算的初始边界问题,并结合土对盾构作用荷载的计算方法得到盾构水平偏角计算方法。基于所建立的理论计算模型,对盾构机质量、地层类型以及地层开挖损失率等因素对盾构-土相互作用的影响进行分析和讨论。最后,结合济南地铁R2线盾构隧道工程,对盾构的水平偏角以及相关掘进参数进行实时监测,并与盾构水平偏角理论值进行对比分析。研究结果表明：盾构质量以及地层开挖损失率对盾构在水平面上进行姿态的影响较小;不同地层类型以及地层的土压力系数对盾壳与土相互作用的影响较大;通过工程应用发现盾构水平偏角理论值的变化趋势与实测值基本一致,但由于盾构自身施加的调姿弯矩无法完全作用于盾构机,因此理论值普遍大于实测值。     

地铁盾构隧道施工对拱桥桥墩的影响分析

以城市地铁区间盾构隧道下穿老式砖拱桥为对象,采用三维有限元方法研究了隧道开挖对拱桥桥墩位移和受力的影响.研究结果表明,隧道开挖将会引起拱桥各桥墩产生不均匀沉降,;桥墩自身及桥墩间的不均匀沉降引起了桥墩自身应力的改变,同时由于拱桥结构的特殊性,还将引起拱圈结构受力的改变.建议在施工中采用地层加固等措施以减小隧道施工对拱桥的影响.     

盾构隧道施工对邻近桩基的影响研究

以杭州地铁隧道二号线某区间盾构下穿桩基建筑为研究对象,通过数值模拟方法分析了盾构隧道布置位置对邻近桩基变形的影响,并与土层变形传统预测公式进行比较。研究结果表明:当隧道位于桩基正下方时,隧道开挖造成上部桩基及周边土体较大沉降;随着隧道和桩基水平距离增加,隧道开挖对桩基和周边土体影响逐渐减小;当水平距离与桩径的比值（L/D）大于6时,隧道开挖对桩基及周边土体影响较小,数值模拟结果和传统公式预测值接近。     

盾构瓦斯隧道掘进技术

根据武汉地铁2号线范汉区间直接穿越瓦斯储气层的情况,分析瓦斯对盾构隧道施工的影响及危害,以及国家规范尚未对地铁盾构隧道的掘进技术做出量化的情况下,对在瓦斯隧道掘进中施工参数做出主动调整,重点研究控制盾构螺旋出土、盾尾密封、同步注浆及二次注浆质量等方面的技术措施,总结出了1套较为成熟的盾构瓦斯隧道掘进技术方法。     

高炉水泥在潜盾隧道地盘改良之应用与研究

为疏解都市交通拥挤问题,近年来台北、高雄2大城市持续兴建大众捷运系统。潜盾工法常采用于捷运系统之隧道工程,其工作井与隧道结构接触部分之地盘改良工程较易发生地层下陷、坍塌等不利状况,实为风险较高之工作项目。本研究在试验室仿真现场状况做一系列试验,并与现场钻心取样试体做一比较分析,探讨各种土壤与高炉水泥之特性,以提供工程界之参考。     

软硬不均地层盾构隧道纵向差异沉降相似模型试验研究

为探明不同海水水位、地层损失作用下穿越软硬不均地层盾构隧道结构纵向变形与发展,依托厦门地铁2号线跨海区间隧道工程,采用相似模型试验,以堆载模拟上覆水位荷载、漏砂法模拟下卧地层损失,分析上覆荷载、下卧地层损失下隧道沉降和曲率半径分布规律。结果表明： 1）上覆海水水位荷载下,隧道纵向沉降呈“勺形”分布,沉降过渡区范围为20环,原型长度为30 m; 2）随上覆荷载增大,沉降过渡区差异沉降呈二次函数增大,曲率半径呈指数形式减小,当上覆海水水位荷载为7.50 kPa时,原型水压为60 kPa（历史最高水位6 m）,曲率半径最小,对应原型曲率半径为156 450 m,远大于《规范》控制值（15 000 m）; 3）下卧地层损失下,隧道纵向沉降呈“高斯”分布,沉降槽范围为24环,原型长度为36 m; 4）随下卧地层损失增加,沉降槽差异沉降值呈三次函数关系增大,曲率半径呈三次函数关系减小,当地层损失率为4.57%时,原型沉降槽曲率半径达到《规范》规定控制值（15 000 m）。     

北京地铁大卵石地层采用开敞式盾构机施工的可行性

针对大卵石地层盾构施工的难点,从地质适用性、结构可维护性、自身性能特点、处理大卵石或孤石的优势、施工安全性与质量、施工速度等方面进行分析,阐述开敞式盾构机的可行性,给出了北京地铁开敞式盾构设计方案及施工工艺;针对大砂卵石地层中盾构施工,从掘进速度、经济特性、综合性能等方面对土压平衡盾构机与开敞式盾构机进行了对比,表明了在大卵石地层采用开敞式盾构机是值得考虑的。     

桃园机场捷运联络通道施工探讨

台湾桃园国际机场联外捷运系统于桃园国际机场路段主要系以潜盾隧道方式通过,全长约7.2 km,共设置7处联络通道,其中最长之CP1联络通道开挖长度约29 m,为目前台湾最长之潜盾隧道联络通道。因其长度较长且邻近有南崁溪经过,对于联络通道之地盘改良、开挖支撑及袪水等均造成不利影响。本文说明CP1联络通道施工过程遭遇问题与解决对策,以提供后续类似工程参考。     

穿越赣江盾构法输水隧道的设计

为了探讨盾构法输水隧道的设计难点,以南昌市城北水厂盾构法输水隧道工程为背景,对隧道的受力分析与设计进行详细论述。主要研究内容与结论如下： 1）在考虑隧道抗浮及地层特点的基础上,对隧道的平面线形、纵断面、管片及接收井的设计方案进行研究; 2）盾构法输水隧道与公路、铁路等其他用途盾构隧道的最大区别在于内水压的存在,其设计难点在于合理内水压力的确定; 3）在设计过程中,需要考虑隧道所受的外部最高、最低地下水位,隧道运营阶段的平常内水压力与异常内水压力等因素进行多工况组合,得到隧道的内力包络图后进行配筋,才能得到安全经济的设计结果; 4）穿越赣江盾构法输水隧道的实施可增加国内为数不多的在岩层中单衬砌盾构法输水隧道的工程案例,可为小断面输水隧道的建设提供新的建设途径。     

土压平衡盾构开挖面压力取值及对地表沉降的影响

土压平衡盾构广泛应用于地铁隧道施工中,其施工过程产生的地表沉降及相关问题直接影响隧道施工安全。以成都地铁3号线某区间盾构隧道工程为例,应用理论方法计算盾构开挖面压力取值范围。结合工程地质条件、施工参数、不同开挖面压力和地层损失率,利用嵌入了土应力路径本构模型的ABAQUS软件进行盾构开挖三维模拟,得到了卵石地层盾构施工引起的地表沉降规律,并通过与现场地表沉降监测结果对比,验证了此模型的合理性,确定了合理的开挖面压力取值范围。最后,进一步分析了实际盾构施工开挖面压力值与地表沉降值之间的规律,评价施工时设定的开挖面压力值的优劣。     

浅埋大直径盾构隧道施工期衬砌上浮及地表隆起的模型研究

为解决大直径盾构隧道施工过程中出现的浅覆土段隧道衬砌上浮与地表隆起问题,以上海虹梅南路越江隧道工程为背景,对该问题开展理论研究。将引起隧道上浮的上浮力作用分解为基于浆液时变性的静态上浮力和由注浆压力产生的动态上浮力;分别定义上浮力分布段及浆液凝固段的等效地层弹簧刚度系数,基于Winkler地基梁理论建立衬砌上浮模型;由衬砌上浮位移量计算开挖面上部土体的挤压宽度,土体经挤压隆起引起地层“反向损失”,继而求解隧道轴线上方地表横断面隆起曲线及沿隧道长度方向地表位移曲线。结果表明： 1)模型计算所得地表横断面的隆起曲线呈正态分布,与实测数据吻合较好;2)沿隧道长度方向地表位移计算值能够较准确地预测地表最大上浮位移,且在地表上浮位移隆起量减少前与实测数据吻合较好;3)地表隆起位移只在盾尾离开后一段时间内存在,其值先增大后减小,最终趋于0。     

狮子洋隧道盾构地中对接技术及实施

对广深港客运专线狮子洋隧道盾构施工所采用的\"相向掘进、地中对接、洞内解体\"技术方案进行介绍,重点对\"地中对接\"技术及实施过程进行阐述和总结。通过加强\"地中对接\"实施过程控制和采取辅助措施,解决了对接精度要求高、对接面地层涌水量大及洞内拆机空间狭小等技术难题,从而达到精准、安全对接,实现了盾构在洞内安全拆机,取得了很好的效果。     

佛山地铁盾构隧道深厚软土地层预处理方法探究

穿越深厚软土地层的地铁盾构隧道在长期循环荷载作用下,面临不均匀沉降、结构变形超限及其引起的渗漏水、局部结构劣化等病害难题,影响隧道结构全寿命使用功能。以佛山地铁3号线工程为背景,从施工风险、环境影响、投资及运营期结构安全角度出发,对国内地铁工程常用的软土地层土体加固工法进行分析,提出采用格栅式三轴搅拌桩加固作为地层预处理措施。对2种三轴深层水泥搅拌桩加固布置方案进行数值计算分析,对比管片内力与变形差异,确定推荐方案,并通过工程实践进行验证。数值计算与现场监测结果表明： 1）盾构隧道穿越深厚淤泥层时的加固宽度应不小于拱腰外侧3 m,深度应进入下部较好持力层0.5 m左右; 2）与未加固地层相比,地基加固处理后隧道变形可减小30%~40%,结构未发生明显的应力集中。