西安富水砂层盾构施工Peck沉降预测公式改进

隧道开挖引起的地表沉降预测主要有公式法、数值法、解析法等,由于Peck公式法的合理、简便,被广泛应用于隧道开挖引起的地表沉降预测中。但由于Peck公式的局限性,在不同地层中预测隧道开挖引起的地表沉降时需要对其进行修正。本文以西安地铁某区间盾构穿越富水砂层为背景,通过现场实测数据、线性回归方法并引入地表最大沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β两个参数对原始Peck公式进行修正,得出α的取值范围为0.106 7~0.354 4、β的取值范围为0.539 0~0.681 9,将修正后的公式和现场数据对比发现拟合效果较好,参数取值合理。相关结论可供盾构在富水砂层中施工作为参考。     

滨海软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及加固范围研究

为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、被动破坏形式及地表变形的影响。结果表明:随着加固土层厚度t的增加,地层受开挖扰动的区域逐渐缩小,地层显著位移区域由地表收缩至开挖面前方土体,破坏形式由整体破坏转为局部破坏,t=0.20D(D为隧道直径)相比t=0时地表沉降(隆起量)减少70%～80%,地表最大变形点沿纵向的位置基本一致,均在开挖面前方约0.5D处; 随着t的增加,开挖面支护压力可调节范围增加,t=0.20D时相比t=0时可调节范围增加了32.5%,这使得实际施工过程更有利于维持开挖面的稳定性; 结合经济及加固效果两方面考虑,实际工程进行地层加固时取加固土层厚度t=0.20D为较合理的方案。     

盾构施工引起地层和桩基础沉降特征研究

针对太原地铁2号线双塔西街站-大南门站区间隧道近距离侧穿太原公交公司住宅楼盾构施工存在的巨大安全隐患,运用MIDAS/GTS软件对左、右线隧道先后开挖贯通后,隧道周围地层变形情况及桩基础沉降、侧移进行了预测分析。结果表明:盾构隧道开挖贯通后地表沉降符合Peck沉降槽规律;隧道开挖引起土体变形进而使得桩基发生沉降,且桩基上下部分发生相反方向的侧移;模拟计算值与监测值较吻合,可采用该计算结果研究并指导施工。     

盾构法施工对近距离侧穿桥梁桩基的影响分析

盾构法施工地铁隧道近距离侧穿高速公路桥梁桩基时,引起地层移动和应力调整,导致桩基位移和内力发生变化,给上部结构带来安全隐患。以杭州地铁3号线工大站—留和站盾构区间双线施工为依托,运用三维有限元软件模拟盾构开挖施工的全过程,研究开挖过程对地层沉降及邻近桥梁桩基影响规律。结果表明,先行隧道开挖导致地表形成沉降槽,后行隧道开挖沉降曲线向后行线扩展;桩基竖向呈现刚体位移,单线开挖时在横向(Y方向)上嵌入土体桩基上半部分向隧道内倾移,下半部分背离隧道方向倾移,在纵向(X方向)上桩基呈现拱形弯曲,双线开挖时桩基横向位移发生反向叠加效应,导致最终横向位移基本接近初始状态,纵向上弯曲位移发生正向叠加效应;双线隧道先后开挖使桩基产生附加摩阻力和附加轴力,在隧道顶面分界线以上桩基总侧摩阻力较初始状态不断减小,分界线以下增加,位于-2.5 m以上桩基轴力较初始状态减小,以下增加;单线开挖时桩基弯矩变化明显,双线开挖弯矩出现反向叠加效果,基本保持初始状态。     

既有建筑下半盖挖深基坑变形影响因素研究

由于盖板与建筑荷载的存在,既有建筑下半盖挖深基坑承受偏压荷载,对基坑与支护结构变形造成影响。依托南京山西路地铁车站半盖挖深基坑,采用数值模拟手段,研究了既有建筑对半盖挖深基坑变形的影响,得出以下结论:地连墙最大侧移量δ_hm随上部建筑层数增大显著增大,随地下室层数增加显著减小;最大侧移位置H_m随上部建筑层数增大而上移,随地下室层数增加而下移;既有建筑导致地连墙侧移曲线整体发生向基坑内的移动;随着上部建筑层数的增大,建筑侧坑外最大地表沉降δ_hm显著增大,最大地表沉降位置d_m向坑外移动;存在地下室时,最大沉降均发生在建筑靠近基坑侧;δ_hm随开挖深度H呈二次相关。     

长春地层地铁隧道施工的Peck公式改进

Peck利用高斯方程提出预测地铁隧道开挖引起的地表位移的方法是目前众多经验方法中最为简便也是应用最为广泛的方法,但这一公式具有相应的局域性,对不同地区的适用性尚未有明确结论。本文以长春地区地铁隧道开挖施工为研究实例,通过对施工过程中大量地表沉降实测数据进行分析,利用线性回归的数学方法,引入两个修正系数:地表最大沉降修正系数α、沉降槽宽度修正系数β,对在长春地区地质条件下由地铁隧道施工引起的地表沉降进行分析研究。结果表明:长春地铁一号线施工区绝大部分实测地表沉降数据都可以较好的进行高斯分布拟合,且当α介于0.3~0.7之间、β介于0.6~1.0之间,Peck公式改进后所绘曲线更接近地表实测沉降数据,使预测效果更好。     

地铁车站风亭异型基坑开挖支护结构变形数值分析

结合合肥某地铁车站风亭异型基坑工程,基于数值模拟结合工程监测手段,以风亭异形基坑围护结构侧移变形、邻近基坑地表沉降及基坑内支撑轴力为指标,通过分析三种指标在基坑开挖过程中的空间分布规律与变化趋势,开展地铁车站异型风亭基坑开挖的安全性研究。计算与监测结果表明,基坑开挖结束后,围护桩变形呈两端小、中部大趋势,其中南北侧桩侧移值较西侧桩侧移稍大,峰值为6.5mm,深度位于6m处;地表沉降位移随远基坑开挖进行表现为邻近基坑位移明显增大,且南、北、西侧工后沉降计算值相差不大,峰值为6.9mm,峰值点距离基坑约2m;内支撑轴力结果表明,混凝土支撑内力较钢支撑稍小,约20t,钢支撑轴力峰值约41t,计算变形与内力均低于设计许用值。     

富水地层盾构施工引起的沉降实测分析

盾构隧道开挖受地质影响较大,不同地区不同土层开挖会导致其盾构施工引起的地层损失率η和地表沉降槽宽度系数K也不同,导致其施工经验难以完全借鉴.文中以杭州地铁8号线一期SG8-2标中文桥区间风井-桥头堡站盾构区间为工程背景,对该地区的盾构施工引起的实测数据进行分析,得到该地区的地层损失率η和地表沉降槽宽度系数K;并对盾构施...     

广州某地铁车站基坑施工对毗邻既有地铁车站和隧道的影响分析

新开挖的广州地铁7号线石壁站与原2号线石壁站相邻,原2号线石壁站处于运营状态,在换乘大厅两站共用一面墙。地铁2号线和原石壁站位于开挖基坑的北侧,新石壁站基坑的开挖使得南侧卸载,引起隧道和车站结构发生变形,并产生次生结构应力。本文采用ABAQUS有限元软件,完整分析基坑施工对地铁车站及隧道的影响,包括基坑施工引起的变形和结构内力,结果表明,基坑开挖对既有地铁车站和隧道影响较小,基坑支护结构能有效保证既有地铁车站和隧道的安全。     

大型基坑分区开挖对邻近地铁的影响

本文通过现场实测数据分析了大型基坑分区开挖对临近地铁车站以及车站两端盾构隧道竖向和水平向变形的影响。分析结果表明:受邻近基坑开挖卸荷的影响,在竖直方向车站产生了隆起变形,盾构隧道受地质条件差异和施工参数的影响,既有沉降也有隆起;在水平方向车站和隧道均朝向基坑移动;流变对车站和隧道竖向变形影响较大,因流变而产生的竖向变形可占总变形的50%;分区开挖由于可以充分利用中隔墙对基坑变形的约束,以及时空效应对变形的影响,因此可以有效地减小基坑开挖对邻近地铁变形的影响。     

管棚注浆支护隧道开挖引起地表变形特征分析

隧道开挖引起的地表变形是工程安全的重要指标,基于管棚注浆隧道开挖引起的地层受力分析,将地表变形影响因素分为注浆压力、附加荷载和地层损失,并引入Mindlin解和Peck公式,获得了隧道引起的地表变形计算公式。通过对地表变形特征进行分析,结果表明:岩土力学参数对地表变形最大值有显著影响,但对沉降影响宽度影响甚微;沉降槽宽度、地层损失率和沉降宽度与沉降槽宽度比值(I/i)均随内摩擦角和黏聚力增大而减小,弹性模量对沉降槽宽度几乎没有影响,随弹性模量增大,沉降槽宽度稳定在7.6~7.9,地层损失率迅速减小并在1.2‰左右趋于稳定,I/i则迅速增大并稳定在3.0左右。隧道参数对沉降最大值和沉降影响宽度均有显著影响,且影响幅度没有减缓的趋势;在单一地层中,随着埋深增加,沉降槽宽度、地层损失率均呈直线增大,I/i值先增大后减小;随洞径增大,沉降槽宽度呈线性增大,地层损失率呈线性减小,I/i值先增大后减小,最大值为3.1左右。     

复合开挖方式下地铁车站深基坑变形规律研究

随着城市现代化程度的不断深入,城市地铁车站的建设所面临的周边环境也越来越复杂,仅仅依靠某一种单一的施工模式,已经很难适用于当前的工程需求。本文以武汉地铁二号线街道口车站与下穿通道的深基坑工程为研究背景,依托该场地复杂的环境条件,地铁车站采用了明挖法与盖挖法相结合的施工方法。依据基坑的开挖以及围护结构的设计方案,制定了深基坑变形监测方案,对街道口车站在施工期间围护结构的变形情况进行了系统监测,对围护结构在复合开挖方式下的变形规律进行了研究。研究结果表明,盖挖法能够较好地控制围护结构所产生的侧向变形,基坑开挖具有显著的时空效应,在基坑开挖期间应及时架设钢支撑,减小基坑侧壁在无支撑情况下的暴露时间。     

双线盾构长距离穿越深基坑底部对基坑围护侧移及内力的影响

海地铁10号线同济大学站-国权路站双线盾构长距离平行穿越下立交深基坑,穿越距离为630m,隧道与下立交基坑围护净距约2.0 m,施工现场环境复杂,盾构施工可能导致下立交深基坑围护结构发生侧向位移并产生附加内力。采用三维数值方法,模拟分析在基坑底板浇筑与未浇筑等情况下盾构施工对基坑围护结构侧移及内力影响的规律。分析表明:在底板施工后进行盾构施工,盾构施工引起基坑开挖面以上的围护侧移量较少,但底部侧移量变化非常明显;随着围护结构插入深度的增大,盾构施工引起基坑围护底部的弯矩值有增加的趋势;在底板施工完成的情况下,双线盾构穿越下立交基坑将致靠近基坑底板位置处的弯矩值由正弯矩逐渐变为负弯矩。数值计算较好的指导了实际工程的施工。     

某紧临地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究

广州某紧临地铁车站土岩组合深基坑,开挖深度大,周边环境复杂,变形控制要求非常严格。依据实际监测数据,详细分析了基坑施工各阶段的围护结构变形、土岩体侧移、支撑轴力、锚索拉力及周边环境沉降的变化规律。分析结果表明:围护墙与外侧土岩体最大水平位移均发生在土岩结合面附近;基坑开挖结束至底板施工期间,围护墙及外侧土岩体水平变形呈蠕变特点;地下室采用的“复合墙”及跳仓法施工技术,使施工完毕后的围护墙、土岩体水平位移均发生了明显回弹,最大水平位移约为开挖至基底时的40%~60%;开挖引起的周边地面沉降最大值发生在离坑边0.5倍开挖深度附近,沉降值约为邻近围护墙最大水平位移的0.47倍;条件允许时,土岩组合基坑可优先采用支撑+锚索组合支护方案。本工程的监测数据相互印证,揭示了该土岩深基坑在各种条件下的实际工作状况,可为类似情况深基坑的设计与施工提供参考。     

基于HSS模型隧道近接群桩基础施工影响分析

依托盾构隧道近接侧穿群桩工程建立三维数值分析模型,土体采用小应变硬化(HSS)模型,参数取值借鉴已有研究成果并根据监测位移数据反演,同时考虑土体开挖、衬砌拼装以及盾尾同步注浆等一系列施工工艺措施,并将模拟结果与监测数据进行对比验证,研究了不同工况下地表沉降的形态分布、群桩桩基变形及基桩结构受力,同时考虑地表位移对等代层厚度的敏感性。结果表明:HSS模型能有效预测隧道近接侧穿高架桥桩引起的变形,模拟结果与监测值较吻合; 隧道开挖引起土相对桩产生了滑移,地表沉降及桩身竖向位移在中心线前后各1D(D为管片外径)范围内随推进步数的增加而不断增大,且增加幅度明显减小; 两线推进地表沉降具有叠加效应,最大沉降量增幅达76.8%; 隧道与基桩水平距离越近,引起基桩沉降变化越大,两线推进基桩桩顶沉降增幅达134%; 群桩中各排桩的水平位移变化趋势基本相同,且同排桩的水平位移值相差不大,由于群桩遮挡效应,水平位移值由大到小依次为前排桩、中排桩、后排桩; 桩身水平位移主要在盾构中轴线2.5D范围内,桩身最大水平位移均出现在隧道中轴线附近; 群桩中同排桩桩身附加弯矩及附加轴力沿桩身分布规律相同,桩身最终附加受力与其距离隧道远近有关; 随着注浆充率β的增大,等代层厚度及地表沉降呈线性减小; 穿越段采取的施工工艺方案是有效的,经估算附加弯矩及轴力对桩基承载力的影响在容许范围内。     

灰色理论在深基坑支挡结构变形预测中应用

根据深基坑支挡结构水平位移监测信息,应用灰色系统的原理和方法,对基坑的变形发展变化进行预测是一种有效手段,对深基坑工程的设计和施工具有非常重要的意义。预测中灰色模型的建立以等时距原始数据为前提,结合苏州某地铁车站的基坑开挖工程,通过灰色理论中的GM(1,1)模型对基坑开挖所引起的支挡结构的水平位移进行了预测,其预测结果与监测结果接近。结果表明,在GM(1,1)模型中,利用初期水平位移实测值来预测未来一定时间内的支挡结构的水平位移值能够获得比较准确的预测结果,并且其预测模型可以应用于动态设计和信息化施工。