暗挖隧道超前导管注浆对地层位移影响规律的研究

以深圳地铁施工资料为基础，利用三维模拟程序对暗挖隧道施工过程及支护结构进行了模拟分析。对于喷射混凝土和格栅钢架组成的隧道初支系统，考虑了喷射混凝土的时间效应及格栅钢架与喷射混凝土的不同刚度。在模拟过程中，研究了不同超前导管注浆范围对围岩变形的影响规律。从分析结果得出，尽管超前小导管对控制隧道围岩的变形有一定的效果，但注浆对地层的加固效果更加明显。     

隧道管棚加预注浆超前支护数值模拟分析

管棚、超前预注浆加固作为隧道施工中的重要辅助工法,在防止隧道塌方、控制地表沉降、抑制地层位移等方面发挥了重大的作用。因此,2种预加固方法在我国被广泛应用。采用FLAC3D有限差分法软件,建立了管棚加预注浆超前支护、仅采用管棚支护、仅采用预注浆以及无任何支护作用下的四种开挖模型进行数值模拟分析,研究在控制隧道的应力、位移以及地表沉降方面的作用效应。     

基于有限元数值模拟的盾构施工对地表沉降的参数影响分析

以实际工程为背景,采用有限元数值方法探讨了隧道埋深、掘进压力、应力释放系数等因素对地表沉降的影响。分析中采用控制变量法,将单因素取合理范围内不同参数进行数值模拟和结果对比分析,研究各因素在不同值域对地表沉降的影响程度。结果表明,随着隧道埋深的增加,地表沿隧道纵、横向位移极值均逐渐减小,沉降曲线的曲率随之减小;盾构掘进压力对隧道掘进施工过程产生的地表沿隧道纵向位移影响较大,对横向位移影响较小;盾尾注浆的及时性对于地表位移影响较大,未注浆条件下地表位移沉降远大于其他情况,注浆的强度对于地表位移影响相对较小;随着刀盘与盾尾刷之间岩土体应力释放系数的增加,地表沿隧道纵、横向位移均逐渐增加。     

岩溶隧道超前加固方案比选

以岩溶地区左侧有串珠型溶洞的新高坡隧道为工程依托,设计了小导管注浆、管棚、管棚+小导管注浆3种超前加固方案。采用ANSYS建立三维数值模型,运用有限差分软件FLAC 3D,计算3种加固方案下隧道采用三台阶法施工完成后洞周变形以及初期支护所受压应力,并与未采取加固措施时计算结果对比。结果表明:3种超前加固方案对洞周变形和初期支护均有一定改善作用;管棚+小导管注浆方案的加固效果最好,其洞周最大水平位移、最大竖向位移、初期支护所受最大压应力比未加固时分别减少了43.38%,48.46%和23.13%。     

浅埋暗挖隧道穿越填石区地表沉降控制

厦门城市轨道交通1号线城市广场站—塘边站浅埋暗挖区间采用矿山法施工,由于隧道穿越地质条件复杂的填石区地表沉降难以控制。仅采取喷射混凝土封闭掌子面、注浆加固、加强超前支护措施累计地表沉降接近70 mm;而采取地表高压旋喷桩超前加固,洞内全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护等多种措施,能将地表沉降控制在5 mm以内。据此提出了地表高压旋喷桩超前加固、全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护、长管棚初期支护和拱脚加固施工方法。经实施效果良好。研究成果能为城市浅埋暗挖隧道穿越填石区提供参考。     

地铁连拱隧道变形及地面沉降控制研究

结合深圳地铁7号线工程实践,通过数值模拟和现场实测相结合的方法,对地铁连拱隧道关键点的位移和应力分布进行研究。建立三维数值计算模型,对双侧壁法各施工步序进行逐步模拟,模拟结果显示:对于隧道变形,施工中先期开挖上拱为最不利工况;对于地面沉降,主要沉降区域为离左右线中心线对应地表点左右60 m的区域。为对隧道的受力和变形进行动态反馈预测,布设了施工监测点,主要监测项目有隧道收敛和拱顶下沉、地表沉降、钢架及衬砌应力。为保障隧道安全,可采取超前大管棚支护和设置横向支撑等主动措施及袖阀管补偿注浆等被动措施。实践证明,中隔墙加设临时侧向支撑有利于控制初支变形,大管棚更有利于控制地表沉降,地面跟踪注浆可在沉降超限的情况下采用。     

新疆地铁一号线王家梁站洞桩法施工数值模拟研究

以新疆地铁一号线王家梁站为工程背景,通过CAD-Rhinocero-Kubrix方式建立计算模型,应用Flac3D软件模拟洞桩法施工,对地层位移变化等进行研究,并优化导洞施工方案。分析表明:导洞开挖与扣拱施工是引起地表沉降的两个主要阶段,二者引起地表沉降比例高达近90%,导洞与车站拱顶超前注浆加固非常有必要;已有现场测量数据与数值计算结果吻合度较高,验证了模拟结果的正确性,基于此对后续施工引起地表沉降值做出预测;洞桩法施工对周围地层造成多次扰动,但扰动范围较小,中柱是主要的受力结构,施工中应重点监测;通过对比分析,确立了先中后边、先上后下的最优导洞开挖方案。     

盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基的加固措施

依托武汉地铁3号线盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基工程,分别对不加固、桩基周围土体注浆加固、采取隔离桩防护3种工况隧道下穿过程进行有限元数值模拟。结果表明:2种加固措施均能减少地表沉降和桩基位移,满足既有结构物变形控制要求;与注浆加固相比,隔离桩防护对地层沉降和桩基位移的控制效果更显著。在此前提下,可综合考虑工程量、工程造价等因素,根据工程实际情况合理选用加固措施。     

上软下硬地层中隧道施工对建筑物的沉降影响及预防措施研究

地铁交通建设在城市建设中占有重要地位,而地铁隧道不免要下穿城市已有建(构)筑物,此时如何控制上层建(构)筑物沉降便成了施工中需解决的首要问题。青岛地铁万年泉路站—李村站之间的隧道下穿多座沿街建筑,且隧道拱部以上为砂土体,含水丰富,下部为中风化岩体,处于上软下硬的特殊地层。以此为工程背景,模拟分析隧道开挖对地表建筑物沉降产生的不利影响,并结合现场地质环境及施工条件提出WSS超前注浆加固地层法,对其施工工序进行数值模拟。最终对比现场位移监测数据,证明该注浆法加固减沉的有效性,可为解决类似工程问题提供参考。     

地铁隧道侧穿桥梁桩基工程注浆加固控制及监测管理研究

以北京某地铁隧道侧穿桥梁桩基工程为依托,结合桥梁的结构型式和水文地质条件,提出桥梁桩基注浆加固与掌子面深孔注浆等措施的综合控制方案。通过数值模拟及现场监测,对比分析了复杂地质条件下地铁隧道侧穿桥梁桩基的施工保护与变形控制。结果表明：不良地质条件下的高压注浆,会引起邻近左、右两线隧道区域发生以陡升为关键特征的瞬时位移,使桥梁下方地表及桥梁承台呈现出“M”型的抬升;掌子面超前深孔注浆是地铁隧道侧穿桥梁桩基施工的关键控制手段,尽管地表受注浆膨胀应力作用出现轻微的局部抬升,但桥梁桩基的累计沉降和倾斜均未超过规定指标;注浆工艺及注浆参数对地层变形及基桩倾斜影响较大,须着眼于现场的风险监控与管理,以便将监测数据反馈至现场指导施工。     

地铁车站风道暗挖法施工对邻近既有建筑沉降影响与控制

九龙山站为北京地铁7号线和14号线换乘站,该站4号风道邻近唐人大厦,采用浅埋暗挖8导洞CRD(交叉中隔墙法)施工方法分部开挖。通过数值模拟计算预测地铁站风道施工对邻近既有建筑沉降的影响;对比分析了洞内注浆加固措施和洞外隔离桩加固措施对既有建筑沉降的影响,分析结果表明洞外隔离桩加固措施优于洞内注浆加固措施。同时提出了针对该类工程的控制措施。     

富水流塑软硬复合地层下地铁盾构隧道施工稳定性分析

以长沙轨道交通3号线一期工程地铁盾构隧道侧穿浏阳河大堤为工程背景,研究渗流作用下盾构隧道开挖对地表、地层及河堤变形的影响,进而提出变形控制方案,并通过实测数据对模拟结果进行验证。研究结果表明:由地下水上浮作用产生的隧道洞周围岩的竖向位移值占总位移值的20%～30%,在实际工程中该因素对隧道洞周围岩位移的影响不可忽略;未采取加固措施时,流固耦合效应下地表沉降不符合规范要求,提出三重管旋喷桩加固地层方案;采取加固措施后,通过对比发现未考虑流固耦合时隧道各关键部位的沉降值误差比考虑流固耦合时要大,这说明将考虑流固耦合效应的数值模拟作为隧道正式施工前的稳定性分析依据更加合理。     

海底隧道接线工程穿越浅埋破碎岩层地表沉降规律与变形控制研究北大核心

青岛胶州湾海底隧道接线工程施工以CRD法穿越破碎岩层。为有效控制接线工程引起的地表沉降,通过理论研究、数值模拟和现场跟踪测试,采用非线性拟合方法揭示了施工引起的地面沉降规律,得出了预测地表变形的计算公式,依据地表沉降规律提出了关键加固措施及加固参数,依据8项评价指标分析了各项加固措施的效果,给出了两种工程加固对策,最终采用增加锚杆密度、设置超前注浆小导管及隧道拱底注浆加固,取得了较理想的加固效果,保证了接线工程安全、快速穿越破碎地层。     

海底隧道接线工程穿越浅埋破碎岩层地表沉降规律与变形控制研究

青岛胶州湾海底隧道接线工程施工以CRD法穿越破碎岩层。为有效控制接线工程引起的地表沉降,通过理论研究、数值模拟和现场跟踪测试,采用非线性拟合方法揭示了施工引起的地面沉降规律,得出了预测地表变形的计算公式,依据地表沉降规律提出了关键加固措施及加固参数,依据8项评价指标分析了各项加固措施的效果,给出了两种工程加固对策,最终采用增加锚杆密度、设置超前注浆小导管及隧道拱底注浆加固,取得了较理想的加固效果,保证了接线工程安全、快速穿越破碎地层。     

盾构施工参数对地表沉降的影响及控制措施

依托武汉地铁11号线光谷四站—光谷五站工程区间,研究盾构施工参数的选取对隧道开挖附近的地表沉降及土体变形的影响,并提出相应控制措施。盾构掘进中,围岩压力的变化、土体的松动程度、注浆质量的变化及盾尾间隙的选取等都会对地表变形产生影响。采用Abaqus有限元软件对该工程典型掘进段进行精细化仿真,得到沉降模拟值,并运用三维Peck公式得出沉降计算值,最后与施工过程中典型监测点的沉降监测值进行对比,总结施工参数对地表沉降的影响规律,为施工过程中的地表变形预测与控制提供理论支撑。结果表明,围岩条件、土体卸荷程度和注浆质量对地表沉降的影响较大,盾尾间隙对地表沉降的影响较弱;典型监测点的变形规律与数值模拟规律更为接近,说明数值模拟预测与仿真分析的合理性与适用性。     

盾构隧道下穿砌体结构住宅群的施工技术

以呼和浩特市轨道交通2号线呼和浩特站—公主府站区间盾构隧道下穿砌体结构住宅群为工程背景,采用MIDAS-GTS有限元软件对盾构隧道下穿砌体结构住宅群进行数值模拟.以砌体结构墙体最大拉应力增量作为评价指标,分析盾构隧道施工对砌体结构的影响.提出洞内深孔注浆加固措施的技术参数,结合现场监测数据,对加固效果进行分析.结果 表明:未采取任何加固措施时,盾构隧道施工结束后,房屋的沉降虽能满足控制要求,但砌体结构墙体最大拉应力增量不满足房屋安全使用要求;采用深孔注浆加固后,墙体的最大拉应力增量可以满足建筑物安全使用控制标准,证明深孔注浆加固技术可以较好地减少盾构隧道施工对砌体结构房屋的影响,保证砌体结构建筑物的安全和正常使用.     

新八达岭隧道下穿青龙桥车站变形控制技术

依托京张高铁新八达岭隧道下穿既有京张铁路青龙桥车站工程,为控制下穿过程中青龙桥车站的沉降变形,采用Midas GTS NX数值模拟软件,模拟隧道下穿车站的施工全过程,得到既有车站路基变形的沉降曲线。研究发现路基最大沉降发生在新建隧道拱顶上方,路基累计最大沉降16.017 mm,建议在隧道施工过程中通过控制循环进尺和施工速度来控制路基的沉降量,并及时补充道砟,恢复轨道沉降变形,从而控制轨道的沉降。提出洞内■159 mm超前大管棚注浆加固、洞外地表垂直袖阀管注浆加固和3-5-3扣轨加固的变形控制技术,为下穿工程控制沉降变形提供经验借鉴。     

建筑物下地铁车站横向扩挖数值模拟分析

以成都地铁7号线火车北站在既有建筑物下横向扩挖工程为背景,采用弹塑性有限元模型对横向扩挖施工过程进行数值模拟,分析该扩挖工程不同扩挖宽度、不同车站层数施工时引起的地表沉降、建筑物基础沉降和掌子面水平位移的规律,以及扩挖前超前大管棚的加固效果。研究结果表明,各工况所产生的地表沉降、基础沉降与相对沉降、掌子面水平位移均较小,满足施工要求和不同的施工情况。     

水平旋喷桩技术在莞惠城际铁路浅埋暗挖隧道工程中的应用

以东莞至惠州城际铁路GZH-4标下穿砂层不良地质地段为例,根据现场具体工程地质条件建立数值模型,模拟对比分析了单排旋喷桩、双排旋喷桩和小导管注浆三种超前支护技术对浅埋暗挖隧道地表沉降的影响,结果表明采用单排水平旋喷桩超前支护效果更好。对单排水平旋喷桩超前支护技术在此工程应用中的施作范围、施工参数选取及施工组织要求等予以分析,并把实际监测数据与数值模拟结果进行了对比,实践证明水平旋喷桩能有效控制浅埋暗挖隧道因施工开挖引起的地表沉降。     

海底隧道施工过程中围岩稳定性的流固耦合分析

以厦门翔安海底隧道为工程背景,基于流固耦合理论,对穿越海域风化槽段施工过程中的围岩稳定性进行数值计算,研究不同施工阶段隧道围岩位移场和渗流场分布规律及支护结构的受力特征。研究结果表明:地下水的渗流作用对海底隧道的围岩变形影响很大,引起较大范围的海床沉降;超前导洞开挖对围岩渗流场的影响作用最为直接和明显,且由渗流引起的海底隧道围岩变形在向上传递过程中折减较小;海底隧道洞周变形和海床沉降主要集中在两侧导洞下部和中部核心土上部开挖过程中;海水水位变化对海床沉降、拱顶沉降、拱底回弹量及围岩塑性区分布范围均有一定影响;注浆圈加固效果直接影响海底隧道开挖后围岩位移场和渗流场的分布,且注浆加固区厚度及渗透系数存在1个经济合理值;海底隧道拱腰横向支撑节点的应力集中较大,出现较大的塑性破坏区;海底隧道支护结构受力分为3个阶段,且拱脚、横支撑支点处受力较大。