下穿隧道-土-地表邻近框架结构相互作用体系

在中国城市轨道交通快速发展的推动下,隧道等地下结构近距离下穿地表建筑物的案例越来越多。对于相互穿越工程,较多的关注在于隧道等地下结构动态施工对地表建筑物安全的影响,而忽视了隧道建成后对被穿越的地表临近建筑物抗震性能的影响。拟结合某实际工程,建立盾构隧道-土体-地表邻近框架结构相互作用体系二维数值计算模型,对比分析隧道与邻近框架结构相互之间地震响应影响规律。计算分析表明：①隧道的存在使隧道两侧土体表面出现一个地震响应放大区;②下穿隧道对地表框架结构的地震响应有部分影响,但影响程度有限;③地表结构的存在对隧道结构地震响应的影响较小,可忽略不计。研究成果可为地下结构的规划以及地表结构与地下结构的抗震设计提供参考。     

山地城市隧道开挖对既有建筑物的影响研究

城市浅埋暗挖隧道施工下穿既有建筑物的工程安全问题越来越受到重视。以重庆曾家岩嘉陵江大桥工程南侧主线隧道下穿、侧穿市政府办公楼,邻近戴笠公馆等建筑物为工程背景,通过FLAC3D建立了三维办公楼框架模型、三维地质地层模型和三维曲线连拱隧道模型,对双连拱隧道开挖过程中的邻近建筑物的变形规律及开挖后地表建筑物的变形和受力进行了分析。研究表明:下穿隧道开挖过程中,框架结构桩基的沉降变形值受距隧道轴线的距离及开挖步的影响较大,而水平变形值受开挖步的影响较大,受距隧道轴线距离的影响较小;隧道开挖将使框架结构底部地基梁的轴向力和弯矩发生较大变化,使桩的轴向力略微增加,弯矩略微变化。     

盾构下穿复合地基高层建筑相互安全影响分析

北京地铁16号线万泉河桥站—苏州街站区间下穿左岸工社大厦高层建筑,对盾构下穿复合地基高层建筑相互安全影响进行全面的分析研究。首先,根据建筑物沉降控制标准,通过数值模拟分析,预测盾构施工期间隧道周边地层及建筑物筏板基础变形规律;其次,分析复合地基高层建筑附加荷载传递机理,在此基础上开展穿越段特殊管片设计;第三,研究盾构隧道施工完成后建筑、隧道相互作用抗震性能分析,以保证建筑及隧道正常的抗震性能;第四,研究盾构隧道施工完成后地铁运营期间振动对建筑的振动影响分析,采取相应的轨道减振措施保证建筑正常使用。目前已完成隧道安全下穿高层建筑施工,通过该项目的设计实施,可为今后地铁隧道下穿高层建筑类似工程积累经验和提供可借鉴的经验。     

交叠隧道相互影响性研究

随着隧道邻近建筑物施工的增多,如何确保邻近建筑物与隧道结构物交叉段的安全成为施工中的难题。采用三维有限元方法,对具有横洞隧道下穿既有隧道进行模拟和分析。研究表明,当新建隧道下穿既有隧道时,二者相互“吸引”,既有隧道沉降沿自身轴线呈“拱形”曲线分布,且受力增大,远离交叉段影响逐渐减小;横洞开挖对主洞的影响表现为交接处拱顶、拱腰受力增加,下沉量增加,周边收敛减少,出现应力集中现象。研究成果对具有横洞的交叉隧道的安全施工有一定的指导意义。     

小净距矿山法隧道下穿既有建筑物施工关键技术

小净距矿山法隧道在近接城市既有建筑物施工期间不可避免的会对既有建筑物结构的稳定性造成一定的影响。为确保小净距矿山法隧道在下穿既有建筑物施工期间的安全性,文章以深圳地铁6号线大浪站至石岩站区间隧道矿山法下穿别墅区为工程案例,通过数值模拟和工程监测相结合的手段,研究隧道施工对既有建筑物的扰动情况,并提出小净距隧道下穿既有建筑物施工关键技术,为类似工程提供参考借鉴。     

考虑参数空间变异性的隧道下穿建筑物安全性评价

考虑土性参数的空间变异性,构建了基于随机场理论和数值分析手段的隧道下穿建筑物安全概率评价方法。将土体参数弹性模量视为随机场模型,采用应力释放方法模拟隧道施工,并基于地表建筑物为柔性简支梁的假设,利用极限拉应变作为判定指标对建筑物安全进行概率性评价。结果表明,所提出方法能够在考虑土性参数空间变异性的前提下有效地评价隧道下穿建筑物的安全性。土体弹性模量变异系数和自相关距离对隧道下穿建筑物安全性具有显著的影响;弹性模量的变异程度越高造成建筑物内最大拉应变的概率分布越离散,达到较高破坏等级的概率也越大。     

邻近盾构隧道的建筑物安全风险模糊层次分析

盾构隧道施工会对邻近既有建筑物产生潜在的安全风险。首次将模糊层次分析法引入对邻近盾构隧道的建筑物安全风险评估中。分析建筑物和隧道的影响因素,遴选出主要因素作为模糊层次评估方法的影响因子,建立了邻近盾构隧道的建筑物风险指标体系。采用专家打分法确定层次分析中各风险评价指标的权重,建立邻近盾构隧道的建筑物风险模糊层次评估模型。运用本文方法,对武汉长江盾构隧道上方的武汉理工大学电教楼进行了风险评估,得到的评估结果符合实际工况,验证了本文方法的可靠性。     

富水软弱地层盾构掘进引起邻近砌体建筑物沉降研究

以苏州地铁4号线某区间隧道下穿一砌体结构建筑物为研究对象,对右线隧道(先掘进)、左线隧道(后掘进)地表和建筑物测点历时沉降及建筑物倾斜进行分析,得出富水软弱地层盾构施工对邻近砌体结构建筑物的影响规律。结果表明:盾构刀盘距测点约18~5m时,测点会有超前沉降约-2mm,距测点约5~0m时测点上隆约0.5~1mm,盾构到达并通过测点时沉降发展较快,盾构通过后1~2天沉降趋于稳定;富水软弱土体经扰动后沉降更不易控制;盾构停机会导致地表和建筑物沉降增加;砌体结构建筑物整体性差,盾构下穿砌体结构建筑物易产生较大的不均匀沉降,且侧穿引起建筑物倾斜较正下穿大。     

常州地铁1号线某区间下穿高层建筑设计

目前我国城市化进程正在快速发展,城市人口密度越来越大,城市正在变得愈加拥挤。为缓解交通压力,各大中城市掀起了建设城市轨道交通的热潮。因此本文主要对区间隧道下穿常州机电学院图文中心13层高层建筑进行介绍,针对该建筑就楼层荷载对盾构管片受力影响及盾构隧道下穿图文中心引起的沉降进行了分析计算,从而确保了地铁建设的施工质量和既有建筑物的安全性。     

注浆加固技术在隧道下穿建筑物过程中的应用

在城市地铁建设过程中,隧道开挖对周围地层会产生扰动,从而引起地表沉降变形,进而导致地面既有建筑物沉降、倾斜甚至倒塌.以某地铁隧道下穿一高层建筑物为工程背景,建立了地质力学模型,利用计算沉降理论预测分析了隧道在下穿该建筑时的沉降变形特征和规律.并针对建筑物沉降特点,采用注浆加固技术对软弱地层进行预加固.最后运用ANSYS有限元软件对其加固效果进行模拟分析.分析结果表明,注浆加固技术能够较好地控制建筑物沉降,确保在隧道施工过程中其结构的安全性,并为类似工程提供一定的参考和借鉴.     

浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构受力性状分析

 针对浅埋偏压连拱隧道施工中出现的受力非对称问题,结合药水峡连拱隧道的实际情况,通过有限元分析与现场监测,分析浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构的受力性状,采用非对称设计方法对支护结构进行优化。结果表明：对浅埋偏压连拱隧道支护结构进行非对称设计施工是可行的;连拱隧道先施工洞室的受力大于后施工洞室,此结果与隧道偏压状态关系不明显;浅埋偏压连拱隧道围岩压力分布宜按圆形洞室的径向荷载考虑。因此,在进行类似浅埋偏压连拱隧道设计施工时,应注意施工顺序,支护结构可进行非对称设计。     

浅埋黄土连拱隧道施工方案优化研究

双连拱公路隧道在平面线路、洞口位置的选择上较分离式隧道自由度大,在一些中短隧道建设中,往往采用双连拱隧道结构形式。山西省离石隧道为我国第一条黄土连拱公路隧道。本文结合该工程实际,进行黄土连拱隧道的关键施工力学问题研究：正洞上下台阶法与侧壁导洞法施工方案比较研究;先左洞（靠山一侧）施工方案和先右洞施工方案的对比。计算结果表明对于偏压黄土连拱隧道应采用先开挖靠山一侧的侧壁导洞法进行施工。     

连拱隧道初支结构稳定性评价及施工方法探讨

连拱隧道结构形式复杂,开挖与支护工序转换频繁,围岩受多次扰动,施工风险高,直接影响隧道围岩与支护结构体系的安全性。依托某浅埋偏压连拱隧道工程,采用数值分析方法评价了连拱隧道初期支护结构的安全性。结果表明,受地形偏压影响,左、右侧主洞初支结构内力和变形存在明显的不对称性,深埋侧主洞贯通而未施作二衬情况下开挖浅埋侧主洞,初支结构多个典型特征点处的安全系数均小于规范规定限值,是导致连拱隧道发生大型塌方的主要原因。浅埋偏压连拱隧道主洞开挖时应采取“先外后内”的施工工法,并保持合理的安全步距,相关结论可为相关工程提供参考。     

城市连拱隧道的结构设计与施工要点

本文通过分析总结工程应用中不同结构型式的连拱隧道的优缺点,提出连拱隧道结构方案选择的思路。结合具体工程实例,对连拱隧道的关键技术问题进行分析,提出结构设计和施工措施。     

双向六车道连拱隧道复合式中墙宽度优化

大跨扁平连拱隧道中墙宽度不仅直接影响隧道的开挖跨度和工程量,而且还影响着围岩-支护结构及其本身的稳定性。为确保隧道施工安全、减少开挖跨度和节约工程投资,结合广(州)贺(州)高速公路沙塘坑双向六车道连拱隧道设计和施工工程实际,以V级围岩为例,采用三维有限元数值模拟方法,对大跨扁平连拱隧道复合式中墙宽度进行优化研究。结合现场监控量测资料的分析,验证提出的复合式中墙宽度(d)的合理性,为依托工程或类似工程的设计、施工提供了依据与借鉴。     

双连拱隧道施工技术

针对连拱隧道埋深浅、长度短、偏压及跨度大的特点,进行了双连拱隧道施工方案比选,论述了三导洞施工技术在连拱隧道中的应用,并指出三导洞施工法的应用既保证了隧道顺利安全地完成,又确保了工程进度,赢得了社会效益。     

朝小区间隧道方案比选有限元分析

重庆轨道一号线朝天门至小什字区间隧道根据平面线路要求,需要从已建成朝千隧道上方斜交通过。为了确保朝小区间隧道施工过程中,路面交通和朝千隧道的正常运营,设计单位提出采用连拱隧道或单洞三线隧道跨越朝千隧道的两套方案。本文用三维弹塑性有限元方法,以地表和朝千隧道变形为主要控制目标,对这两套设计方案产生的位移的影响进行预测。计算结果表明,采用连拱隧道方案优于单洞三线隧道方案,并且按照此方案设计可以确保朝小区间隧道与朝千隧道内力满足承载力要求和抗裂要求。这一结论为该工程的顺利实施提供了依据。     

王家会连拱隧道设计

结合王家会隧道的工程概况,详细介绍了这座隧道的设计经验,对以后类似工程具有参考价值,并对在已运营的隧道旁新建一座隧道及黄土连拱隧道的设计和开挖方法提出几点认识和看法。     

基于流固耦合理论的连拱隧道围岩稳定性分析

以湖南省常吉高速公路新修建的一些大跨度连拱隧道为工程背景，基于流固耦合分析理论，利用快速拉格朗日有限差分法对连拱隧道围岩稳定性进行分析。主要考虑流固耦合效应作用时，围岩级别、隧道埋深、地下水位以及施工工法和初期支护等因素对围岩稳定性的综合影响，得到Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩最大主应力、洞周位移、塑性区、孔隙水压力分布以及喷锚支护受力特征等结果，探讨连拱隧道开挖渗流机制，并分析深埋连拱隧道开挖后的孔隙水压力场分布特征。研究结果直接指导该高速公路二期工程中的隧道防排水施工和支护措施的改进提高，为富水地层条件下的隧道工程开挖设计提供一定的理论参考。     

黄土连拱隧道施工方法探讨

以离石黄土连拱隧道为工程依托,详细介绍了影响黄土隧道施工安全的因素,分析研究了该工程中的施工方法:主洞施工采取先左洞,后右洞的施工顺序,主洞开挖分上下台阶,上台阶施工完成以后,立即进行支护,封闭拱顶,下台阶采用机械开挖.同时对监测量控要点进行了重点阐述,可供类似工程特别是类似黄土地质条件下连拱隧道施工借鉴和参考.