基坑开挖引起的邻近地铁隧道的变形分析

基坑开挖会影响土中应力分布,导致邻近地铁隧道发生变形。给出杭州市解放路过街地道工程实例,为研究基坑开挖对邻近隧道的影响提供数据支持。通过对实例的分析,发现在基坑开挖至底板浇筑完成的过程中,隧道表现为先沉降、后隆起,隧道水平向收敛总体上有向外收敛的趋势,但数值较小,隧道水平方向位移值较小,没有产生明显的整体移动。     

基坑开挖对既有隧道和邻近建筑的影响性分析

随着城市地下空间建设的日益密集和复杂,为保证其结构的稳定性和安全性,评估地下空间与邻近建(构)筑物之间的相互影响,是建设初期非常重要的安全指标之一。以广东省某地下室基坑工程为背景,运用Midas GTS NX数值模拟软件,分析在该基坑开挖过程中周边土体、地铁区间隧道和邻近建筑物的变形规律。结果表明:基坑开挖引起周围土体向上隆起,隆起值随基坑开挖深度的增加而增大;既有隧道越靠近基坑中部的区域变形越大,且隧道拱顶中部的弯矩随基坑开挖深度的增加而减小;建筑物桩基在基坑开挖影响下亦会发生侧向位移和上浮。     

旁侧基坑开挖偏心卸载下盾构隧道横断面受力变形研究

为了研究基坑开挖导致旁侧既有盾构隧道产生偏心卸载而带来的不利影响,采用MIDAS/GTS NX软件建立精细化的三环盾构管片模型。基于修正惯用法计算的盾构衬砌环初始围压和Mindlin公式计算得到的基坑开挖卸载产生的附加围压,通过将总围压施加在盾构管片模型上,模拟计算得到盾构衬砌的横向变形和内力;采用椭圆度作为评价隧道安全状况的指标,研究基坑开挖偏心卸载对盾构隧道的影响规律。结果表明： 在基坑开挖偏心卸载过程中,衬砌结构会产生斜向“压扁”的效果,呈现“斜椭圆”变形;由于应力集中的原因,在管片与管片的接缝处应力较大,混凝土应力最大值处在邻接块与标准块之间;混凝土和螺栓的最大应力值会随着椭圆度的增大而增大;随着基坑围护结构位移增大,基坑侧壁应力释放系数β值逐渐增大,隧道的水平位移值也随之增大;在基坑开挖过程中要严格控制围护结构的位移量,以保证盾构隧道安全。     

基坑开挖对既有桥梁岸坡稳定性影响研究

公路既有桥梁附近基坑开挖可能对桥梁岸坡稳定性产生影响。结合工程实例,查明场区的工程地质条件;建立稳定性计算模型,采用刚体极限平衡法计算基坑开挖前后岸坡的稳定性;基于快速拉格朗日有限差分法(FLAC3D),建立数值模拟模型,模拟各种情况下边坡的应力场、位移及塑性区分布情况。根据上述方法计算分析结果,综合分析基坑开挖对既有桥梁岸坡稳定性的影响。结果表明,基坑开挖后,最不稳定部位均扩展至基坑脚,各断面的稳定性系数均有所降低,但在基坑开挖前后稳定性系数均大于1.3,边坡稳定;基坑开挖仅对桥墩边坡基坑外20m左右范围(2-4号桩8m位置)存在一定的影响,表现为应力重新调整、位移量较小;调节池基坑开挖对边坡整体稳定性及桥梁基础无影响,可不进行特殊处治。     

基坑开挖对既有公路隧道的影响分析和保护措施

昆明轨道交通某地铁车站基坑开挖上跨某高速公路隧道,基坑坑底距隧道拱顶的最小距离为8.0 m,基坑南侧为高陡边坡,环境复杂,施工风险大。为研究基坑开挖对下卧大跨公路隧道结构的影响,提出了考虑土中残余应力和基坑支护结构影响的附加应力计算方法,建立了隧道隆起变形分析的解析计算模型和三维数值模拟验证模型,分别计算了无隧道保护措施、采取地层加固、同时采取地层加固和抗拔桩3种不同工况,研究不同保护措施下隧道附加变形和附加内力的大小、分布形态及其变形控制效果,并与实测结果进行了对比分析。结果表明:隧道附加变形的解析解和数值模拟结果接近,且与实测值吻合较好。基坑开挖对下方公路隧道的影响大,导致隧道出现不均匀纵向隆起变形并明显改变隧道结构受力大小和分布形态,影响范围约4～5倍基坑开挖宽度。注浆加固措施对控制隧道隆起变形和附加内力的效果明显,而设置抗拔桩的效果稍弱。隧道保护措施的改变对隧道结构内力分布形态的影响小。     

大直径浅埋顶管隧道邻近桥桩施工安全控制技术研究

以某顶管隧道工程为背景,基于Abaqus软件建立三维有限元计算模型,研究大直径浅埋顶管隧道邻近桥桩施工对道路路面及桥梁桩基变形受力的影响,并研究袖阀管地表注浆加固与桥桩加固措施对路面沉降及桥梁变形的控制效果,结合现场实测数据分析加固措施的有效性。研究结果表明,顶管隧道施工对桥梁桩基变形及受力影响较大,施工引起桩基向隧道发生侧移,且桩身上部位移要大于下部位移,靠近隧道的桩基易产生较大的侧移与桩身拉应力;未采取辅助措施下隧道施工引起的路面沉降、桥梁桩基变形及应力远超过规范允许值,危及道路及桥梁结构的安全,需采取有效的施工安全控制措施。研究成果可为类似工程施工安全控制提供一定的理论借鉴。     

堆载对明挖隧道基坑围护结构的影响

依托郑州市冀州路明挖隧道基坑施工,采用有限元分析软件建立三维数值模型,研究堆载对基坑周围土体沉降、坑底隆起及桩身水平位移的影响,结果表明：基坑周围土体沉降、坑底隆起变形及桩身水平位移均随基坑开挖而逐渐增大;基坑围护结构的变形量均在设计控制范围内,在该施工条件下,基坑结构整体安全。     

软土地区浅埋顶管电力隧道对临近高铁桥梁的影响分析

依托珠三角地区某电力隧道密集穿越高铁桩基项目,采用大型三维有限元软件,建立电力隧道与邻近高铁桥梁桩基础的三维有限元模型,通过施工过程模拟分析软土地区浅埋电力隧道的顶管施工对周围土体及高铁桥梁桩基础的影响。获得了隧道开挖过程产生的地面沉降、高铁基桩的沉降、高铁基桩的应力分布。分析表明:中小直径电力隧道在软土地层中采用浅埋、顶管方式施工对高铁桩基的影响较小,并建议在工程中对顶管线路两侧的土体采用旋喷桩加固,能有效减小高铁桩基附近的土体变形。     

高架桥骑跨式承台对地下隧道结构变形及受力影响分析

因线形条件制约,滨海大道远期高架道路采用小交角斜向跨越近期实施的市域铁路S2线地下隧道,为避免高架桥梁桩基与隧道结构相冲突,交叉段承台采用骑跨式承台,并使高架桥梁桩基与隧道保持一定距离。建立高架桥梁骑跨式承台基坑开挖及高架桥体加载数值模型,考虑承台与隧道顶板关系、桩基与隧道净距的影响,对隧道结构变形及内力进行数值分析,据此提出相关的设计优化及施工措施。研究结果表明:高架承台基坑开挖对隧道影响较小,但考虑地下水浮力作用,隧道结构局部桩基需按抗拔桩加强配筋;骑跨式承台采取措施与隧道结构隔离后,能极大减小对高架桥梁加载时对隧道结构变形及内力的影响;高架桥梁桩基与隧道净距在3 m左右较为合适,过小或过大均对隧道不利;考虑桥梁加载对隧道的影响无法完全避免,隧道结构设计时应考虑结构加强及局部内空增大,以便在结构变形后满足净空和修复要求;在条件允许时,建议结合远期规划,将高架桥桩、承台与隧道同期实施以避免对隧道结构扰动。     

盾构隧道施工对邻近立交桥桩基位移及应力影响分析

以某隧道工程下穿高架桥为研究对象,分析了隧道开挖对邻近桥梁桩基的位移、剪力和弯矩等的影响规律。结果表明:隧道开挖对桩基的横向位移和纵向位移影响较小,最大横、纵向位移均小于规范规定的4 mm;桩基离盾构开挖面越远,受到的影响越小;隧道掘进过程中对桩体的轴力、剪力和弯矩影响较大,因此,在隧道施工过程中应对邻近桩体采取一定的加固措施以保证施工顺利推进。     

天津地铁盾构隧道四线交汇掘进数值分析

为解决多条近接隧道施工时后行隧道开挖对先行隧道结构造成的不利影响,以天津地铁5、6号线四线交汇隧道为研究对象,选取典型复杂断面,采用数值软件FLAC3D,模拟富水地层中四线交汇隧道开挖时隧道结构之间的相互影响规律。结果表明： 该复杂断面处,后行隧道施工使先行隧道整体位移具有偏向开挖隧道移动的牵引趋势,且先行下部隧道竖向整体位移较横向整体位移变化更为显著。在渗流作用下,先行下部隧道施工产生的地表沉降量及沉降范围相比后行上部隧道较大,验证了富水地层中渗流作用对土体变形影响程度及范围均远大于开挖应力释放的影响。     

模型试验模拟不同工况下基坑开挖对既有隧道的影响

为探讨基坑开挖过程对既有隧道内力及变形的影响,通过室内模型试验模拟三种工况下基坑的开挖对既有隧道截面弯矩、土压力、直径变化规律,同时对比分析了各工况下隧道的内力与变形特点。研究结果表明:基坑开挖引起既有隧道截面纵向弯矩变小,横向弯矩变大,导致既有隧道的横向直径拉长,纵向直径压短;基坑开挖过程中,既有隧道横向土压力减小,导致横向内径增大,纵向土压力有所增大,导致隧道截面纵向内径减小;基坑开挖过程中,隧道的深度越大,开挖影响隧道结构的弯矩与位移越小;隧道与基坑的水平间距越小,基坑开挖影响隧道的弯矩与位移变化越大。     

考虑流固耦合效应的基坑开挖施工对地铁隧道结构影响分析

邻近地铁沿线的建设工程施工不可避免地会对已建成的地铁结构设施的安全和运营产生影响,为确保地铁结构设施的稳定和运营安全,需要对建设工程的设计、施工方案进行审查,评估工程施工对地铁结构设施的影响。以某工程为例,运用流固耦合分析方法研究了在地下水作用下,考虑水和岩土体耦合作用的基坑开挖过程对地铁隧道结构的影响,并分析了桩基础施工对地铁隧道结构的作用效应。基坑开挖过程中降水会引起基坑范围内较大幅度的地表沉降,该过程与基坑开挖卸荷效应联合作用,对地铁隧道结构的变形应力产生复杂的影响;另外,邻近地铁隧道结构的桩基施工加载也会引起隧道结构的下沉变形,需要在实际工程中予以重视。     

不同基坑开挖顺序下地铁变形特性数值分析

为了研究深大基坑开挖对临近地铁变形的影响，以天津某基坑为研究对象，运用PLAXIS3D数值分析软件，模拟分析了三种开挖工况下地铁变形特性。结果表明:深大基坑开挖导致的地铁车站及隧道水平位移大于竖向位移，但竖向位移的不均匀变化是导致车站及隧道开裂的主要原因；不同的卸载路径会导致不同的地铁变形特性，按照由远及近的开挖原则，选择合理的基坑开挖顺序，可以有效地减少地铁变形。     

暗挖电力隧道对邻近既有桥梁桩基的影响分析

对成都市某暗挖电力隧道穿越邻近桥梁桩基问题建立二维有限元模型,分析了隧道开挖在不同的隧道埋深、隧道与桩基中心距下对邻近桥梁桩基的影响规律。分析结果表明:在桩隧中心距小于一定范围时,开挖对桩基的影响很大;桩身最大水平变形和最大弯矩的位置随着隧道埋深变化而变化,且当隧道埋深位于桩中上部时,桩身最大水平变形和最大弯矩相对较大。     

深圳地铁11号线车公庙综合交通枢纽工程两相邻基坑开挖对下卧运营隧道的影响

以深圳地铁11号线车公庙站交通枢纽工程为研究背景,分析西端风道基坑开挖和紧邻西端风道的11号线车站基坑开挖对既有深圳地铁1号线隧道的影响,采用三维有限元软件ABAQUS对隧道无保护措施和对土体加固措施2种工况进行计算,分析基坑开挖引起既有隧道的变形规律和旋喷桩的加固效果。同时在隧道内安装自动化监测系统,对隧道变形进行实时监测,通过反馈的监测数据对隧道变形情况进行分析,确保运营隧道的安全。结果表明:旋喷桩加固可以有效地减少隧道隆起的位移。     

隔离桩对双线盾构近距离侧穿高铁桥梁桩基的变形控制分析

以武汉市轨道交通7号线某盾构区间下穿沪蓉汉高铁桥梁桩基为背景,使用FLAC 3D数值模拟软件建立了双线盾构近距离侧穿高铁桥梁桩基的数值模型,分析了隔离桩对高架桥下地层及桥桩变形的控制效果。研究结果表明:隔离桩可有效隔断土层破裂面的发展方向并减小影响规模,对地表沉降具有良好的控制作用;当桥墩处在双线隧道单侧时,双线隧道开挖对桥桩变形产生的叠加效应是同向的;当桥墩处在双线隧道中间时,叠加效应是反向的,桥桩首先向先施工隧道方向位移,然后向后施工隧道方向位移,设置隔离桩可大幅减少双线隧道开挖对桥桩所造成的叠加效应的影响。     

成都市凯德商用天府项目基坑开挖对桥梁桩基的影响研究

采用大型通用有限元软件ANSYS对成都市凯德商用天府项目基坑及其周边桥体桩基础进行三维数值仿真分析,研究了有限元模拟的几个关键问题,并对基坑开挖过程进行模拟。结果表明:基坑开挖完成后,桥梁桩基最大水平位移2.80 mm,最大竖向位移1.00 mm,最大压应力7.88 MPa;基坑中心土体上拱8.91 mm,桩基周围靠基坑侧土体下陷最大值4.53 mm;桥梁桩基和土体的各项指标均在限值之内,在监控状态下可继续进行基坑开挖。     

浅埋盾构隧道近接桩基础渗流应力耦合安全性分析

对于岩土结构,水流的渗流作用往往会造成结构受力发生变化,进而引起变形。如水域中的桥梁桩基础在盾构隧道近距离侧穿施工时,地层的扰动会对群桩基础及上部结构产生不利影响。为研究渗流作用下盾构隧道侧穿桥梁基础施工的安全性问题,以某市穿越河流施工的地铁盾构隧道为对象应用有效应力原理,借助数值仿真法建立水域三维动态盾构隧道施工有限元计算模型。结果表明,浅埋盾构隧道推进过程中会使影响范围内的土体产生部分地层隆起。开挖完成后,桥面中部沉降位移较大,双线开挖最终沉降位移沿横桥向轴线对称分布。桩身纵向位移受影响最显著的是距盾构轴线2 D横向范围内,及沿桩身埋深变化的1. 5 D深度范围内区域。桩身横向位移整体呈大头型"S"分布,浅埋层桩身横向位移显著大于深埋层桩身横向位移; 15 m深度以上范围内的桩身横向位移在左线和右线开挖后的增加量约为1∶1。沿桥梁纵向延伸,桩身的竖向沉降呈现中部大于两端,即"中间大两端小"的分布形式。     

地铁深基坑施工对邻近隧道的变形影响分析

为研究地铁深基坑邻近隧道施工时既有隧道的受力与变形特性,以南京地铁9号线管子桥站基坑工程为背景,通过三维有限元分析,研究基坑开挖引起的既有隧道的受力与变形特性,计算结果表明：地铁基坑开挖引起的既有隧道最大沉降值为7.32 mm,最大水平位移为5.74 mm,隧道变形满足相关规范要求;隧道主体沿Y方向和Z方向产生的位移远大于沿X方向产生的位移;基坑开挖时,隧道敞开段与暗埋段会产生沉降差异,施工时应采取相应措施控制沉降差。