盾构侧穿邻近古建筑地表长期沉降预测与分析

 结合上海地铁11号线侧穿徐汇天主教堂的实际工程,考虑MJS桩加固及建筑物存在对地表长期沉降的影响,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对盾构侧穿邻近古建筑地表长期沉降进行预测和分析。计算结果表明,地表长期沉降随时间逐渐增大最后渐趋稳定,而由于MJS桩加固作用及建筑物的存在,地表长期沉降槽与传统形式有很大差异,表现出明显不对称性。此外,由于MJS桩的保护,有效控制了加固区附近的长期沉降,降低了长期沉降对周围环境的影响。从数值计算结果与现场实测情况来看,两者反映的规律基本一致,可验证数值计算方法的可靠性。基于上述研究成果,讨论MJS桩加固、建筑物、扰动范围以及蠕变参数等变化对地表长期沉降的影响,可为今后类似工程提供借鉴。     

双线隧道盾构穿越建筑物桩筏基础的三维有限元分析

双线隧道情况下盾构施工掘进时,因为受到隧道间距、隧道埋深、穿越桩筏基础的位置等因素影响,其对建筑物桩筏基础的影响比单一隧道情况下的影响更复杂。文章以某地铁区间段双线隧道穿越建筑物桩筏基础盾构施工为背景,基于FLAC3D软件,建立了双线隧道和其穿越建筑物的桩筏基础计算模型,分析双线隧道在穿越桩筏基础时影响范围内的地表沉降规律、隧道周围土体的变形规律以及桩基的水平变位规律。结果表明,双线隧道穿越群桩时,地表沉降曲线与Peck经验公式稍有不同。由于桩基的"挡墙"效应,其对土体变形的阻碍作用较明显。此外,隧道开挖对桩基水平变位的影响范围主要是桩基与隧道同高度处。文章的分析结果对该类工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

盾构切群桩下穿密集房屋的沉降影响研究

以深圳轨道交通L9大鹿区间切桩下穿建筑物群桩为例,通过建立桩基-沉降模型进行数值模拟分析并与自动化监测结果进行对比,验证数值计算分析的合理性并总结设计和施工中降低沉降风险的相应措施。研究得出:对建筑桩范围地层预加固可以有效减少沉降;盾构正穿建筑物引起的沉降明显小于侧穿;合理选择盾构掘进参数是控制沉降的关键。     

盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析

依托某地铁盾构隧道下穿既有桥梁桩基工程,考虑实际的工程地质水文地质条件、上部桥梁结构传递到承台顶的荷载、盾构设计及施工参数等因素的影响,建立FLAC3D数值计算模型,模拟盾构隧道顺桥向穿越桥梁桩基的全过程,对两种不同的桩基加固方案条件下地表沉降和桩身变形规律进行了分析。研究结果表明:隧道开挖引起桩的挠曲,桩身的水平位移随桩洞距离增大而减小;后开挖侧的桩身位移比先开挖侧大;桩和承台约束了地表的沉降。     

大断面暗挖隧道近距离侧穿古建筑的安全性评价及变形控制技术研究

以北京地铁8号线二期工程中国美术馆站后折返区间大断面暗挖隧道侧穿金帆音乐厅工程为例,分别对古建筑现状安全性、大断面暗挖隧道施工对古建筑的影响、古建筑的变形控制及施工效果进行了分析评价,并用FLAC3D数值模拟计算方法对不同加固方案下古建筑及地表的最大沉降量进行了预测分析。通过对比施工监测数据,采取深孔注浆外加隔离桩的复合加固方案达到了预期目的,在保证隧道顺利施工的前提下,有效地控制了古建筑变形及地表沉降。该优化加固方案和变形控制技术可为今后类似工程提供一定的借鉴与参考。     

盾构隧道旁穿建筑物地层沉降的数值模拟分析

某双线盾构隧道近距离旁穿一幢12层高层建筑,为合理评估隧道施工对建筑物的影响,进行了考虑盾构动态施工及排桩加固的的远端(左线)、近端(右线)以及双线均开挖后隧道横断面及建筑物沉降的FLAC3D数值模拟分析,并对工程现场进行了沉降实测。数值模拟和实测结果表明:不采取加固措施,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为5.2 mm,最大水平位移达25.8mm;基地土体出现拉剪破坏;数值模拟分析结果与现场实测结果较为一致;若采用排桩加固,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为2.4 mm,最大水平位移不足10mm,基地土体未出现拉剪破坏;排桩加固能有效降低围岩变形及地表沉降,有利于建筑物的保护。     

地铁盾构斜穿建筑物桩基群施工关键技术研究

城市地铁隧道地处繁华密集城市建筑群,盾构法隧道在开挖过程中会引起隧道上方土体应力场重构,一旦处理不当极容易引发地表建筑物沉降开裂等工程事故。本文以深圳轨道交通14号线四坳区间地铁盾构斜穿老旧建筑物桩基群为研究背景,首先通过数值分析得出了盾构斜穿桩基群的沉降规律及加固范围,然后结合工程现场给出不同工况下建筑物的加固方案及盾构穿越过程中掘进参数的控制措施。通过本文提出的技术措施保障了盾构斜穿建筑物桩基群施工时地面建筑物的安全,可为后续类似工程提供借鉴和参考。     

地铁隧道近距穿越施工对桩基承载力的影响研究

通过三维拉格朗日有限差分法数值模拟分析，从桩侧摩阻力、桩端总抗力和桩底段轴力等方面对广州地铁二号线浅埋暗挖隧道近距穿越建筑桩基础施工引起桩基承载力变化规律进行了深入分析研究。研究结果表明，隧道施工对桩基承载力的影响主要表现为对桩侧摩阻力和桩端总抗力两方面的影响，桩底位于隧道围岩不同部位的桩受隧道施工的影响迥然不同，桩的侧摩阻力与桩端总抗力因地铁隧道开挖扰动而发生复杂变化，最终表现为桩轴力的复杂变化，从而影响到桩基承载力。当桩基受扰较大时，采用地层注浆加同或桩基托换等积极措施来控制桩基承载力和桩体沉降是十分必要的。研究结果为地铁建设中类似地质条件下高层建筑桩基加固或桩基托换工程提供参考。     

地铁盾构施工对隧道间大直径桩基变形的影响研究

以地铁隧道侧穿高架桥大直径桩基(桩基位于隧道左右线间)为工程背景,研究其间的桩基变形规律。先通过FLAC3D数值模拟,预测、分析不同顺序双线隧道盾构施工引起的桩基变形,再与实测数据对比,结果表明:单线隧道侧穿桩基时,盾尾穿越过程中桩基沉降最快,桩身中部沿掘进方向有轻微隆起,桩身发生转动。双线隧道同向或相向施工引起的桩基沉降规律不同:同向施工易引起桩身中部发生变形,相向施工易引起桩身倾斜,且2种情况下桩身均会发生转动。对比2种施工方式,同向施工对桩基影响更小。     

盾构隧道下穿高速公路MJS倾斜加固技术

为保证地铁盾构隧道下穿高速公路施工安全,采取MJS工法地基加固措施。MJS倾斜加固需克服在涵洞狭小空间内的困难,同时单桩施工过程中需避开已有桥台桩基、控制沉降减少对既有运营高速的影响,保证加固体质量,可减少盾构在掘进通过过程中对上方加固体范围外地层及上层桥梁摩擦桩的扰动及变形影响。     

盾构隧道下穿老旧建筑物群微沉降控制技术研究

中心城区盾构隧道下穿老旧建筑物的沉降控制是盾构施工的焦点问题。通常沉降控制方法是通过地表沉降监测数据,决定是否进行二次注浆,但地表及建筑物变形早已发生。为了弥补传统方法沉降处置滞后的不足,提出了"微沉降"施工控制技术,开发了壁后注浆雷达实时检测系统与自动化监测预警平台,在地表沉降发生之前及时注浆填充地层损失的空隙,防止地表沉降,保证老旧建筑物安全。济南轨道交通R3线王—裴区间隧道下穿越的老旧建筑物群,建造时间多为20世纪70—80年代,部分墙体风化严重,大大增加了地表沉降控制、建筑物保护难度。首先,利用三维有限元软件,对隧道下穿苏宁大楼和农业银行进行三维数值模拟,认为适当增加注浆压力可以有效减小地表沉降值,模拟结果与监测数据较为吻合。其次,为了掌握壁后注浆质量,控制隧道下穿化肥厂宿舍楼时的地表变形,开发了壁后注浆雷达实时检测技术,在衬砌拼装间隙检测注浆质量,动态调整注浆压力及注浆量,有效控制了地表沉降。同时,项目采用自动化监测和人工监测联合的监测方案,实时监测建筑及地表变形,并通过移动端手机应用实时掌握变形情况,可及时采取措施。利用雷达实时检测结果与地表监测结果,地上地下联动,地表沉降被控制在5 mm之内,最终基本实现了"微沉降"的目标,建筑物得到了良好的保护。     

盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响研究

 以北京地铁盾构区间隧道近距离侧穿高层建筑为背景,采用有限元计算和现场监测相结合的方法,对新建隧道施工所引起的邻近高层建筑物的结构沉降、基础倾斜进行深入研究,分析盾构到达建筑物之前、侧穿过程及离开后3个阶段建筑物的沉降、倾斜变化规律。计算结果表明,模型的竖向位移等值线在建筑物附近有一定的突变现象,而在距离建筑物一定的距离范围外,位移等值线又逐渐过渡为平滑曲线。现场实测结果表明,在盾构到达建筑物之前的临近影响区域内,建筑物向远离隧道方向一侧倾斜;盾构侧穿过程中,建筑物向邻近隧道方向一侧发生一定程度的倾斜,直至后期稳定。盾构到达监测断面前10 m,测点的上浮量达到了最大;盾构离开监测断面约60 m后,各测点的沉降速率明显减小,并开始趋于稳定。从数值模拟计算结果与现场监测情况来看,两者所反映的规律是相一致的,为今后类似工程提供借鉴。     

软土地区盾构掘进引起的深层位移场分布规律

 在城市环境中,如何预测和控制盾构掘进引起的地层移动以保证地下既有构筑物的安全,是设计和施工亟待解决的技术问题。以上海某盾构隧道施工段为工程背景,应用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究盾构掘进施工引起周围地层位移场的分布规律。研究结果表明：盾构掘进对周围地层位移场的影响主要分为接近、穿越和远离测孔3个阶段。在盾构掘进接近和穿越阶段,隧道侧向土体以隆起、沿盾构掘进方向向前和向隧道外侧的位移为主;在远离阶段,侧向土体则发生沉降、向前和向隧道内的三维运动趋势。由于该工程隧道埋深大,隧道中心上方土体主要发生沉降和向前的位移趋势。根据数值计算所得隧道上方不同深度土层的横向沉降槽曲线,建立用于预测隧道上方深层土体沉降的修正Peck公式,计算结果与数值结果吻合较好。     

地铁盾构隧道穿越桩基建筑物的安全，陛分析

在地铁建设过程中,不可避免地会对周边环境产生影响。特别是当地铁区间盾构隧道上部存在既有建筑物时,必须考虑盾构隧道施工对上部建筑物的影响,包括地表沉降、桩基承栽性状的改变等。本文以地铁盾构穿越某九层住宅楼安全性评估为例,利用工程分析方法和有限元分析法,针对隧道盾构施工通过该住宅楼时,桩体的承载力和竖直位移、水平位移以及地表的沉降进行分析,探讨盾构截桩施工的安全性。     

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。     

下穿隧道对既有地铁线路及周边环境影响研究

随着城市地下空间的开发,隧道交叠与穿越案例越来越多,隧道下穿既有线路时往往引发交汇段地表沉降叠加,对既有线路和周边建筑物的安全产生威胁,研究其影响可以有针对性地采取预先加固措施。通过数值模拟试验方法,研究发现当新建隧道下穿既有线路时,后者的衬砌对前者起到了预先加固作用,使得下穿隧道的拱顶沉降比未穿越段较小,但上部隧道的拱顶部位沉降显著加大有必要预先加固。此外先后两次施工的扰动会增大围岩塑性区体积,导致新旧隧道的塑性破坏区相互连通,使得穿越段上方地表的沉降槽仍然表现为显著增大。     

厦门机场路隧道施工对砌体结构建筑物的影响分析

 隧道施工必然会使地表产生变形,从而对地表建筑物产生不利影响。针对厦门机场路梧村山隧道施工实际,通过现场监测和有限元模拟计算,分析隧道施工对地表砌体结构建筑物的影响。研究表明：掌子面CRD1～4开挖期间对建筑物的沉降影响最大;施工紧凑时隧道开挖对建筑物的影响小,反之影响大;施工过程中应严格控制注浆压力和注浆量,注浆速度宜慢不宜快,以保证建筑物整体均匀抬升;不均匀沉降作用下建筑物底层反应最明显,且抵抗下凹变形的能力比抵抗上凸变形的强;裂缝主要分布于底层纵墙的门窗洞口处,且沿纵墙沉降较小侧向较大侧斜向上升,裂缝开展随不均匀沉降的增大而加剧,反之则减缓。     

软土地区地铁盾构区间隧道近接桩基数值分析

拟建的上海市轨道交通11号线区间盾构隧道近距离下穿交大海洋重点工程实验室群桩基础。通过采用莫尔-库仑弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型。依据数值模拟结果,先施工左侧隧道与先施工右侧隧道对于桩基础的沉降影响不大;在右侧隧道施工后,隧道埋深处桩体的竖直应力变化最大,最大值为367 kPa,桩体水平应力在与隧道同一深度处变化较大,最大值为9.6 kPa;单桩的最大差异沉降为6.8 mm,按照桩基设计规范,不需要采取加固措施减便可确保建筑物基础的安全可靠;地表的最大沉降值为18.6 mm;由于双线隧道的运营导致的地面附加沉降为1.5 mm。     

巨型溶洞回填处置与超厚回填体沉降机制研究

黔张常铁路高山隧道施工时揭露一处巨型溶洞,溶洞体量巨大、发育复杂、围岩稳定性差且落石风险高,隧道穿越距离长(影响区总长145 m),悬空高度大(隧道底板下净空30~55 m),施工处置难度高;通过综合比选,采用了"洞砟回填+上部注浆"的综合处置方案。针对超厚回填体可能产生的沉降问题,采用现场监测、数值模拟和理论分析的方法,对回填体静载作用下和动载作用下的沉降规律进行综合研究。施工期表层沉降和分层沉降监测表明,超厚回填体表层沉降主要受回填洞砟自身重力及上部新增结构荷载的影响,沉降收敛速度快,沉降主要来源于下部未注浆回填体和溶洞底部堆积体的表层部分。通过有限元软件建立三维数值仿真模型,模拟列车动载作用对超厚回填体的影响,分析表明有砟轨道和3 m厚钢筋混凝土路基板大幅降低了列车动应力向下部回填体的传递,再经过回填体上部注浆层阻断,回填体未注浆层基本不受列车动载影响,即列车动荷载不会造成回填体新增沉降量。工程实践表明黔,张常铁路高山隧道巨型溶洞回填处置可靠,工后沉降可控,满足设计要求,可为其他类似工程提供参考。