盾构隧道近接施工对桥桩影响及保护措施

以郑州地铁3号线盾构隧道近距离侧穿高铁高架桥桩为例,利用有限差分软件,分析了盾构施工对临近桥桩的影响,并提出设置隔离桩保护桥桩的方案。结果表明:盾构近距离侧穿桥桩时,桥桩会产生较大的竖向沉降和水平弯矩;采取设置隔离桩的措施后,对桥桩的沉降及受力有一定的改善作用,能较大限度地减少盾构施工对桥桩的影响。     

盾构隧道近距离侧穿高架桥桥桩风险分析

城市地铁隧道开挖无法避免近距离下穿、侧穿建(构)筑物。为保证地铁隧道开挖及上部建(构)筑物的安全,对地铁隧道开挖过程中既有建(构)筑物桩基结构的变形进行研究是十分必要的。文章以福州地铁某区间盾构近距离侧穿城市道路高架桥桥桩施工为例,采用数值模拟方式分析盾构侧穿高架桥桩所引起的桥桩变形。结果表明:桩基位移计算结果满足高架桥变形控制的允许值,在不采取辅助加固措施下,通过设置侧穿桥梁前试验段,监测桥梁变形情况,根据监测信息及时调整盾构参数,盾构隧道可安全侧穿高架桥桥台桩基。研究结果可供类似地质条件下盾构侧穿桩基风险源参考。     

珠江口隧道水下近距离侧穿桥桩影响分析

为确保盾构隧道近距离施工过程中既有交通结构安全运营,以珠江口隧道万顷沙侧盾构段近距离侧穿凫洲大桥48、49号桥墩工程为例,建立了考虑壁后注浆、地层损失率等多因素精细化数值模拟模型,对地层加固后盾构侧穿凫洲大桥桥桩的相互作用进行安全评估,分析桩基竖向位移、水平位移、差异性沉降,结果表明：加固措施合理有效,对桥桩及桩周土体变形起到了控制作用。     

盾构侧穿对既有桥桩影响的数值模拟研究

以宁波轨道交通某工程为例,针对宁波软土地层特性,建立盾构侧穿桥梁桩基的数值模型,分析土层变形、桥桩位移的变化,研究盾构侧穿施工对既有桥桩的影响。计算结果表明,盾构施工引起的承台中心处最大沉降值为0.32mm,桩基最大水平位移值为1.59mm,变形值满足规范要求。     

双线盾构隧道开挖对临近桥桩的影响规律研究

为了研究盾构隧道近距侧穿既有桥桩产生的影响,基于呼和浩特地铁1号线侧穿鼓楼立交桥桩工程实例,借助ABAQUS进行数值建模,采用Mohr-Coulomb弹塑性理论,对桩长、桩径、隧道埋深和桩顶荷载等影响因素进行了对比分析。结果表明：在隧道开挖土体扰动的影响下,随着桩长、桩径和桩顶荷载的增加,3根桩的水平位移都逐渐降低,Ⅰ号桩和Ⅲ号桩的桩身弯矩都逐渐增加;因Ⅱ号桩位于双线隧道之间,在开挖过程中桩身弯矩受到左右两线隧道开挖产生的叠加效应而相互抵消,使其桩身弯矩不呈规律性变化;随着隧道埋深的增加,3根桩的水平位移均未产生规律性变化,但桩身弯矩显著增加,且桩身弯矩最大值位于隧道埋深范围内;当隧道埋深较浅时,其开挖影响范围较小,对临近桩的影响也较小;注浆加固可有效控制隧道开挖过程中桩基的水平位移和地面沉降,但桩基水平位移的控制效果随着盾构隧道与桩基间净距的减小而逐渐降低。     

盾构隧道近距离侧穿公路高架桥桥桩的风险分析

以某地铁区间盾构隧道近距离侧穿高架桥桥台桩基为例,采用有限元软件建立了计算模型,分析计算了桥桩的位移变化情况,指出计算结果均在高架桥变形控制的允许值内,在不采取辅助加固措施下,通过监测桥梁变形情况,并根据反馈信息及时精准调控盾构参数,盾构隧道可安全侧穿高架桥桥台桩基。     

盾构隧道近距离侧穿高架桥桩基影响分析

盾构隧道下穿既有高架桥,由地层损失引起地表沉降,对桥梁桩基产生不利影响。文中以广州地铁七号线某区间隧道采用盾构法近距离下穿市区主干道路高架段为例,通过有限元数值三维模拟分析盾构法隧道施工穿越高架桥桩引起的桥桩变形。研究表明,盾构隧道近距离侧穿高架桥桩基后,桩基的变形情况与数值模拟结果趋近一致,并均在桥梁产权单位及规范的允许变形范围内,高架桥结构安全,并根据数值模拟及工程实际监测数据,结合国内类似桥梁结构安全保护经验和相关规范的要求,对后续区间盾构隧道侧穿高架桥桩基期间的监测控制值提出了建议。     

出入口通道顶管近接高架桥桩施工影响

文章针对广州地铁某车站出入口通道顶管近接高架桥桩,建立有限元模型,分析工后地表竖向位移和桥桩位移,得到结论:(1)沿主干道轴线地表竖向位移主要发生于47~#、48~#桥墩之间,最大沉降约5 mm, 47#、48#桥桩表现出挡土效应,靠近顶管一侧地表略有隆起;(2)主干道高架桥桩桩顶沉降最大值约0.4 mm,匝道高架桥桩桩顶沉降最大值约0.5 mm,浅埋顶管施工对桥桩沉降的影响很小;(3)主干道和匝道高架桥桩最大水平位移均发生于桩顶,顶管两侧桥桩水平位移接近对称,横桥向为主要水平位移方向。     

软土地层大直径泥水盾构掘进引起的地面变形分析

为了研究大直径泥水平衡盾构施工引起的地层变形,基于Mindlin解,推导了在泥浆重度影响下开挖面不均匀附加压力、不均匀分布下盾壳摩擦力、环向消散下盾尾注浆压力引起的地层变形,叠加地层损失引起的地层变形,获得了大直径泥水平衡盾构施工引起地层变形的计算公式,典型工程实例结果表明:①不考虑泥浆重度、不均匀分布和环向消散等因素会高估地面纵向位移的隆起值而低估沉降值,本文计算方法所得地面纵向位移与实测值吻合较好;②本文方法计算所得的大直径泥水平衡盾构施工引起的地面横向位移与实测变形基本吻合,且符合高斯曲线正态分布。研究成果可为控制和预测大直径盾构隧道施工引起的地层位移提供理论指导。     

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。     

桩排距对双排抗滑桩内力的影响

双排桩结构具有复杂的受力特性。建立有限元模型,分析了不同桩排距条件下前后两排抗滑桩的受力状况。分析结果显示:桩排距越大,后排桩的弯矩和剪力也就越大,而前排桩的弯矩和剪力却越小。双排桩的前后两排桩不能同时发挥抗滑作用。随着桩排距增大,前排抗滑桩的抗滑效果越来越差;双排桩合并为单排桩,提高了抗滑桩的刚度,具有更强的抵抗滑坡体变形的能力,桩的受力也更加合理。当不得不采用双排桩时,应该选择适当的桩排距。另外,通过对浙江杭金衢高速公路K103滑坡双排桩应力与位移的监测分析发现,前排桩的应力与变形均小于后排桩,与有限元分析结果相吻合。     

软土盾构超近距侧穿桥墩桩基的变形传递分析

依托于某盾构连续穿越高架桥工程,利用有限元数值模拟研究盾构超近距离穿越对高架桥墩的影响,并从结构变形传递角度揭示其倾斜机理,最后结合实测对施工控制效果进行总结。研究结果表明:(1)盾构穿越时,墩身沿高架桥方向的倾斜(纵向倾斜)向远离隧道方向逐渐增加,而垂直于高架桥方向的倾斜(横向倾斜)则沿盾构掘进的反方向先增后减;(2)盾构穿越地层的扰动经由桩基变形传递至上部的桥墩及道面,墩身的纵向倾斜主要由上部道面约束导致墩顶、墩底水平位移相差较大引起,而横向倾斜主要由下部桩基沉降不均导致承台倾斜所引起;(3)在施工控制下,桥墩实测纵向倾斜最大值不超过0.4‰,横向倾斜最大值不超过0.2‰。     

考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩侧土体三维作用效应。在此基础上,为反映桩侧土体三维作用效应,将其等效成集中力通过剪切层传递到桩基两侧,推导了体现三维作用效应的群桩反应表达式。将考虑与不考虑桩侧土体三维作用效应的结果进行对比,发现考虑桩侧土体三维作用效应的桩基水平位移和弯矩值更接近监测数据和离心试验数据。此外,还针对群桩影响因素进行了分析。结果表明：土体剪切变形对桩基影响不容忽视,剪切层模量越大,隧道开挖引起的桩身水平位移越小;桩径越大,桩身水平位移越小,桩身弯矩越大;桩基与隧道距离越小,桩基最大水平位移和弯矩值越大。     

带衬砌浅埋隧道开挖受非对称收敛变形影响的地层位移和衬砌应力分析

 盾构隧道施工引起的环境土工效应分析一直是城市轨道交通安全控制的关键课题。由于目前该领域较少考虑隧道衬砌与土体相互作用带来的影响,尤其是较少针对衬砌应力进行分析,由此提出带衬砌浅埋隧道开挖受非对称收敛变形影响的地层变形计算方法;同时考虑地层与衬砌之间的非对称收敛协调变形模式,建立带衬砌隧道开挖的Airy应力函数解析解答。通过实例研究,得到带衬砌隧道非对称变形模式下的地层沉降和水平位移曲线,并与实测数据进行对比验证;通过参数分析,获取土体和衬砌的材料特性、隧道几何特性以及隧道埋深等主要参数对浅埋隧道开挖地层变形和衬砌应力的影响规律。结果表明：非对称收敛变形模式对地层位移的影响明显,在此条件下得到的沉降槽和水平位移曲线与实测值吻合较好,地表最大沉降值更接近于实际;隧道半径或土层硬度对土体沉降最大值有较大影响,减小半径和硬化土层对减少土体沉降量效果显著,而衬砌几何参数的改变对沉降量的影响不大;衬砌轴力和弯矩整体关于90°/270°轴即隧道竖轴线严格对称,其中轴力沿圆周呈倒“8”字分布,而弯矩随着k值的增大,沿圆周方向由“8”字形向“0”字形过渡,最大轴压力和最大负弯矩发生在拱腰位置,土体侧压力系数k的取值对衬砌轴力和弯矩的分布和大小影响明显。分析成果可为正确预估软土浅埋盾构开挖变形提供一定的理论依据。     

双排桩结构在失稳基坑中的补强作用

根据软土地基深基坑工程由于墙后土压力太大 ,设计不当 ,造成单排桩挡土结构失稳破坏的原因 ,采用双排桩结构进行补强加固措施 ,同时分析和比较了这种结构的不同荷载分担模式和力学性状 ,提出补强设计的建议     

双侧盾构平行推进对邻近深大桥基的影响分析

以南京纬七路高架桥工程为背景,分析了双侧平行盾构推进时对近邻高架桥桩基的竖向位移、水平位移和轴力的影响,研究了双侧盾构推进时合理的盾构推进间距。分析结果表明：近接桩基施工所引起的地表沉降、桩基水平位移和竖向沉降以及桩基轴力增量均不大,小于相关规范规定;双侧盾构推进合理推进间距为80m～100m。     

Interaction of twin tunnels and shallow foundation at Zand underpass, Shiraz metro, Iran

Tunnel construction in urban areas may inevitably require crossing close to adjacent structures. In this paper, the driving of Shiraz metro twin tunnels beneath Zand underpass of a major municipal artery built 15 years ago has been analyzed. The earth pressure balance (EPB) operation parameters consisting of face pressure, grout pressure and thrust force, which are effective on the ground movement and tunnels-underpass interaction, were investigated. For precise analysis, the effects of twin tunnels construction on modification of normal forces and bending moments of the underpass structural members and first tunnel lining were also studied. The results showed that, face pressure as compared to grout pressure and thrust force had a more significant impact on the underpass settlement. The rate of displacement differences because of increasing those EPB operation parameters at tunnel crown was greater than the surface and piles toe of the underpass. The changes in normal forces of the underpass were greater than bending moments, which could be related to high bending moment of the underpass members. The normal forces showed remarkable variations in the upper concrete plate of the underpass. The effects of second tunnel construction on the first one, regarding to the changes in normal forces, bending moments and displacements showed less than 10% increment.     

复合地层盾构刀具磨损分析与预测

盾构机在复合地层中进行掘进时,刀具磨损严重,易发生偏磨,是制约土压平衡盾构机长距离高效掘进的重要因素。通过气压开仓和常压开仓技术,对深圳地铁9号线区间隧道盾构刀具进行现场磨损监测,分析了不同类型刀具在复合地层中的磨损规律,回归得到了不同类型刀具的磨损系数,并据此推算了盾构机在类似地层条件下的最远掘进距离。为准确预测盾构机掘进过程中刀具磨损情况,文章利用遗传算法优化BP神经网络模型对刀具磨损进行了分析,模型综合考虑了盾构机掘进速度、推力、扭矩等影响因素,预测结果与实测值接近。研究成果可为类似地层条件下的实际工程中盾构机的刀具磨损量、最长掘进距离等预测提供理论支持,对实际施工有一定指导作用。     

济南复合地层土压平衡盾构掘进效能实测分析#br#

依托济南轨道交通一号线复合地层土压平衡盾构掘进施工,提出一种在盾构机额定配置条件下的分项功耗和施工参数离散性指标双结合的掘进效能评价方法,并据此分析得到刀盘切削、盾构推进和螺机出土效能的变化特征。结果表明：①土压平衡盾构穿越济南复合地层时,盾构掘进总功耗在400~1250kW变化,其中,刀盘切削和盾构推进是盾构掘进功耗的主要组成部分,占总功耗的66%~84%;②刀盘切削的扭矩和转速具有明显的聚集特征,而盾构推进速度和推力分布形态的聚集特征弱于刀盘参数;③螺机出土的转速和扭矩在不同地层中的差异性不大,螺机参数的聚集特征不明显;④由于盾构掘进的分项功耗与其离散性指标不存在必然的联系,盾构施工中可能存在掘进功耗小但施工控制困难的情况,应在盾构选型及施工过程中予以充分考虑。