复合地层中盾构施工对邻近建筑物群的影响分析

为指导盾构施工方案的决策,选取合理的施工参数和必要的加固措施,研究了盾构施工对邻近建筑物的影响.以深圳地铁2#线某区间隧道为背景,采用FLAC3D有限差分软件,对不同地质条件盾构下穿建筑物进行模拟,研究建筑物沉降、变形特征.根据现场监测数据总结出盾构施工对邻近建筑物的影响规律,分析地质条件、基础类型等因素与建筑物变形的关系.研究表明,隧道左、右线分别通过建筑物时其基础的沉降值迅速增加,有明显的二次沉降规律;隧道两线与建筑物平面位置关系决定其对建筑物二次扰动的程度,正下方穿越比侧穿对建筑物的影响要大;盾构断面为软弱岩时引起的建筑物沉降较大,为硬岩时沉降显著减小.     

盾构施工下穿城市匝道桥影响分析

为准确分析盾构隧道施工下穿桥梁对桩基的影响，以实例工程为背景，基于沉降理论估算双线隧道施工引起的地表沉降量，建立了双线盾构施工穿越桥梁桩基模型。运用数值模拟和现场施工监测相结合的研究方法，重点分析了盾构施工引起的地表沉降以及对桥梁产生的竖向沉降和水平位移情况。结果表明：采用注浆加固可有效降低盾构施工对地表沉降的影响；在未加固的情况下，产生的竖向沉降满足控制标准值8 mm要求，水平位移不完全满足控制标准值2.4 mm要求；采用注浆加固后，桩基发生的竖向沉降和水平位移都有显著降低，且均满足控制标准值要求。结合现场施工监测结果进行分析，验证了数值模拟结果的准确性，并对今后类似工程施工具有一定的参考价值。     

富水粉砂层中盾构穿越建筑物沉降控制技术研究

以天津地铁6号线渌水道站—双港站区间盾构法施工为背景,以控制富水砂层中盾构连续穿越建筑物导致的不均匀沉降为目的,采用有限差分软件进行数值模拟,分析盾构侧穿或下穿建筑物时产生不均匀沉降的受力情况,为施工提供理论指导;结合盾构穿越后一段时期地表和建筑物的沉降监测值,分析确定下穿该段建筑物的盾构掘进参数的准确取值范围。经数值模拟和实际监测数据分析,盾构下穿建筑物会产生不均匀沉降,但经过采取合理的施工措施未造成建筑物较大破损;在监测数据支持下,为控制沉降保证建筑物安全需要对建筑物及区间隧道薄弱部位进行地表、洞内、双液稳定性注浆加固,并提出了各项注浆加固参数。     

软土地区大直径盾构下穿建筑物注浆方案优化

依托京津城际延伸线天津至于家堡工程解放路隧道盾构区间下穿东顺旅馆施工,采用三维有限差分软件FLAC3D对盾构下穿建筑物进行数值模拟,结合现场监测数据,分析建筑物注浆加固效果.为了确保盾构安全下穿建筑物,提出3种不同的加固方案,并采用FLAC3D进行数值模拟分析.研究结果表明:优化后的注浆方案可以保证盾构安全下穿建筑物.     

软土地层地铁叠交隧道施工加固技术研究

软土地层小净距叠交盾构施工风险较大,为了研究叠交盾构施工对隧道支护结构及地表沉降的影响,以无锡地铁3号线长-机区间隧道叠交下穿出入段线隧道为工程背景,采用FLAC3d有限差分程序进行了计算,结果表明叠交穿越段施工影响较大,地表沉降较大,必须进行洞内外联合加固,加固方案为洞内钢架支撑配合地层注浆加固,经过联合加固后,施工结束叠交段地表沉降量为6.59 mm,符合施工规范要求.     

卵石地层中盾构下穿盾构隧道的设备改造及施工控制

依托北京地铁16 号线双线盾构下穿既有地铁4 号线盾构隧道工程, 探讨了卵石地层中地铁盾构施工穿越既有盾构隧道工况下的盾构设计改造, 结合既有隧道沉降监测数据分析了盾构施工参数的调控经验。研究表明: 针对地层特点进行的盾构关键结构设计改造, 可提升盾构掘进、 耐磨、 脱困和防水性能; 既有隧道变形受双线盾构先后穿越施工的二次影响显著, 通过顶推力、 土仓压力等盾构施工参数的及时调整,配合有效的注浆和补浆措施, 可减小穿越施工对既有隧道的影响。     

盾构软土地层微扰动正穿超高建筑物技术

当盾构隧道从建筑物正下方穿过时,盾构施工常会对上部建筑物产生较大影响,需采取有效措施减小影响。常州地铁1号线要穿越科教城的两所高校,校内建筑物较多,且沉降控制要求较高。从设计、施工两方面探讨盾构微扰动正穿建筑物的措施:控制推进速度、土压力、出土量、同步注浆、二次注浆等参数;采用有效的纠偏、盾尾防漏方法;进行土体改良;注意管片拼装细节,加强监测。实践证明,这些措施达到了预期目的。     

粉土地层中盾构施工对临近高铁桥桩的影响

针对地铁盾构隧道近接高铁桥桩施工的影响问题,以郑州西区地铁隧道侧穿高铁桥桩为工程背景,对周围土层和桥墩位移进行现场实测,并采用ABAQUS数值模拟软件,对盾构侧穿施工全过程进行动态模拟,研究了土层注浆加固措施对于土层位移及桥桩位移和内力的影响。结果表明:盾构侧穿高铁桥桩会使桥桩在盾构隧道埋深处的桩身产生最大水平位移、弯矩和侧摩阻力;对穿越区域土层先行注浆加固后再进行穿越,可大幅降低盾构施工桥桩的扰动,桥墩最大沉降量降低约72.6%,桩体水平位移、弯矩及侧摩阻力最大值分别降低58.3%、37.6%和23.7%;土层注浆加固施工工艺对桥墩的保护作用明显,说明加固方案可行。现场实测数据与数值模拟结果规律一致,验证了使用ABAQUS模拟盾构施工对高铁桥桩的影响是可靠的。     

盾构隧道施工引起的临近地表建筑物沉降研究

地铁盾构法施工会引起临近建筑物的地表沉降,合理地确定其影响范围可为建筑物的检测加固提供理论依据。文章以济南市R2线、M3线沿线地质盾构隧道穿越某既有框架结构为工程背景,采用ANSYS软件对盾构隧道施工引起的临近地表建筑物沉降进行了数值分析。结果表明:2种埋深条件下,建筑物远、近隧端2侧相邻柱基间的地表的沉降差均随着2条隧道中心线与建筑物中心线水平距离的增加呈现出先增大后减小的趋势;当隧道埋深一定时,大净距及小净距条件下分别对应的地表沉降影响范围和相邻柱基间的地表沉降差显著;济南市R2线及M3线盾构法开挖过程扰动影响范围的经验公式及极限值与数值模拟得出的影响范围值基本吻合。     

上跨拟建隧道的地下综合管廊预保护效果

针对地下综合管廊上跨拟建地铁隧道施工的情况,为了减少盾构施工对管廊的影响,在地下综合管廊施工时采取对管廊结构的预保护措施. 采用分布式光纤监测盾构施工对管廊结构的影响,并采用数值模拟手段分析不同预保护方案下盾构施工对管廊竖向位移的影响. 监测和分析结果表明：设置坑底加固联合减沉桩的预保护措施能有效控制盾构隧道施工对地下综合管廊变形的影响,预保护效果显著. 采用坑底加固可以有效减小管廊两端位移差;减沉桩的布桩方式对管廊沉降控制效果有重要影响;双线盾构隧道施工导致的管廊最大沉降发生在双线隧道之间部位,避开盾构线路在单节管廊两端和双线盾构隧洞之间部位设置减沉桩对管廊的保护效果更佳.     

城市地铁TBM隧道掘进诱发既有建筑物变形的空间属性效应

针对城市地铁全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)隧道掘进诱发既有建筑物沉降变形的问题,考虑隧道下穿城市建筑物群实际工况的复杂性,以青岛地铁1号线小北区间段硬岩地层TBM隧道掘进下穿既有建筑物群为实际工程背景,采用数值计算分析方法,建立TBM隧道掘进连续下穿多座既有建筑物的三维力学计算模型,综合研究TBM隧道单洞掘进对单一建筑物变形的空间属性效应;从工程建设实际出发,系统研究空间属性对于TBM隧道双洞掘进连续下穿多座紧邻既有建筑物过程中诱发地层与既有建筑物的应力应变状态。研究结果表明:隧道埋深越浅,则建筑物受隧道开挖的沉降速率越大;在双线隧道开挖中,埋深越浅,建筑物受横向距离较近的隧道开挖影响占比越大,隧道埋深越大受双隧道叠加影响越大。隧道下穿不规则建筑物时对建筑物转角处以及在大尺寸建筑物附近的小型建筑物影响较大,在实际施工中需要进行监测。     

盾构过地铁站施工对地表沉降影响的数值模拟

采用FLAC^3D软件，以拟建的广州地铁3^#线典型车站为例，对盾构过站，扩挖成站施工引起的地表沉降规律进行了数值模拟，研究了不同工况盾构双隧道过站施工对地面带来的影响；并在此基础上采取不同加固土体措施情况下，模拟了扩挖建站对地面变形的影响程度．研究结果对盾构直接过站方案是一种技术支持，作为盾构过站施工对地表沉降影响预测的方法，可为我国盾构法技术的扩大应用提供部分理论依据和参考．     

南通地铁盾构下穿既有建筑诱发基础沉降分析

针对盾构机下穿既有建筑问题,以南通地铁1号线环城东路站至中级人民法院站盾构区间下穿森大蒂花苑老旧居民区为研究对象,基于现场沉降监测,进行盾构施工对既有邻近建筑基础沉降的影响分析,针对盾构隧道下穿该老旧居民区进行数值模拟,综合考虑上部建筑荷载及盾构施工对围岩的扰动,对建筑物基础沉降进行分析。结果表明：盾构机在高富水砂土、粉土中掘进时,由于对地层的扰动和孔隙水消散等原因,易使机头扭转,造成掘进不稳定,最终引起地表沉降;而通过设置合理的土压力值,保持掘进面平衡,尽量使盾构机平稳通过,同时做好注浆、衬砌与地层间缝隙填充等工作,能够有效减小盾构引起的地表沉降。     

软黏土中盾构掘进地层变形与掘进参数关系

宁波地铁某区间单线隧道穿越地层主要为淤泥质黏土层,上覆地层主要为砂质粉土和淤泥质土.针对2类典型的上覆地层中土压平衡盾构施工,获取了相应的地表沉降监测数据,研究地表沉降与盾构施工过程的相互关系.采用经典高斯经验公式对盾构掘进引起的地表横向沉降曲线和纵向沉降发展曲线进行拟合,得到各监测断面沉降槽宽度ix及沉降槽宽度系数K.采用平移累积高斯沉降曲线对纵向沉降发展曲线进行拟合,获得盾构掘进引起的沿线地层损失率.研究盾构掘进参数取值对地层损失率的影响.结果表明,盾构推力、开挖面支护压力以及盾尾注浆率对地层损失率的影响显著.给出类似地层中各项盾构掘进参数的参考范围.     

曲线盾构隧道掘进地表沉降计算模型研究

盾构隧道掘进过程中产生的地层损失和施工荷载是引起地表沉降的主要因素,曲线盾构隧道的非对称性使得掘进引起地表沉降规律更加复杂。基于直线盾构隧道掘进引起地表沉降的研究成果,考虑实际工程中隧道会由于自重而沉降到土体边界底部和曲线盾构隧道地层损失的非对称特征,建立了曲线盾构隧道掘进引起地表沉降的地层损失模型,同时将建立的模型与已有曲线隧道地层损失模型进行对比研究。结果表明:本文建立的地层损失模型引起的地表沉降变形值更大,受转弯半径的大小影响,当隧道转弯半径大于1000米后,曲线隧道与直线隧道地层损失引起地表沉降值变化较小,而当隧道转弯半径小于300米时,此时地表沉降值对隧道转弯半径的敏感性较高,文章建立的计算模型可以很好的体现出小转弯半径隧道引起的地表沉降值的影响程度更大;通过将两种不同地层损失模型引起的地表变形与实际工程进行比较分析,验证了文章建立的计算模型与实际数据更接近,误差更小,显示该模型能够较好地反映实际情况,研究成果为曲线盾构隧道掘进引起地表沉降分析和预测提供参考。     

西安地铁隧道穿越饱和软黄土地段的地表沉降监测

以西安地铁一号线朝阳门站—康复路站区段饱和软黄土地铁隧道为研究对象,通过施工期现场地表沉降变形监测,分析了在饱和软黄土特殊地层条件下隧道浅埋暗挖法施工引起的该区段地表沉降变形规律以及地表沉降槽分布特征。结果表明:在饱和软黄土隧道开挖时,随着掌子面的推进,隧道顶地表沉降可分为沉降微小阶段、沉降显著发展阶段、沉降缓慢阶段和沉降稳定阶段; 单线隧道开挖后的最大地表沉降量为18.89 mm,双线隧道开挖后的最大地表沉降量为36.4 mm; 已开挖隧道对围岩土体的扰动作用使得后开挖隧道的地表沉降发展较大; 双线隧道的地表沉降槽宽度接近单线隧道沉降槽宽度的2倍,因此可以将其近似为单线隧道地表沉降槽宽度与双线隧道轴线中点距离之和; 单线隧道开挖后地表沉降槽宽度为8.4～9.3 m,双线隧道开挖后地表沉降槽宽度为16.2～17.5 m; 隧道开挖施工的沉降槽宽度参数为0.435～0.467,单线隧道开挖后的地层损失率为0.765%～1.324%,双线隧道开挖后的地层损失率为1.231%～2.200%。     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

基于弹塑性分析的浅埋盾构隧道地表沉降控制

目的为更准确地预测浅埋盾构隧道引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施．方法基于均质半无限空间假定,将浅埋单孔盾构隧道二向非等压初始地应力场分解为均匀应力场和单向应力场。利用弹塑性力学的Lame公式和Kiersch公式及摩尔一库仑屈服准则,定义了弹塑性解的位移边界条件．将控制地表沉降两大措施成功地应用于北京地铁十号线浅埋盾构隧道地表沉降预测及控制．结果得出适合浅埋隧道地表沉降预测的弹塑性计算式,对弹塑性计算式的分析显示,隧道围岩的弹性模量E和黏聚力c越大,地表沉降越小;泊松比纵内摩擦角φ和膨胀角沙越大,地表沉降也越大．提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法．结论研究成果能较好地应用于浅埋盾构隧道的地表沉降预测及控制．