盾构隧道下穿既有电力隧道影响分析和控制措施

以重庆市轨道交通15号线二期工程为依托,分析盾构隧道近距离下穿既有电力隧道产生的影响,并提出相应的加固措施。运用有限元软件Midas GTS Nx建立盾构隧道与既有电力隧道三维模型,分析对电力隧道周围土体预注浆加固前后两种工况下盾构施工对电力隧道产生的影响,并将有限元模拟结果与理论计算结果进行对比验证。结果表明：在盾构隧道下穿施工前,对既有电力隧道周围土体采取预注浆加固措施,能够有效降低盾构施工对既有电力隧道产生的影响;隧道贯通后,加固工况土体沉降最大值比未加固工况降低51.9%,降幅明显;两种工况下盾构施工引起的电力隧道侧移累计值降低75.1%;土体沉降理论解和有限元模拟解基本吻合,证明了有限元模拟的合理性以及预注浆加固措施的有效性和可靠性。     

土体加固范围对既有盾构隧道轨道的影响分析

为分析不同拱顶、拱底和不同横向土体加固范围对既有盾构隧道轨道及轨道高差的影响规律,运用Midas-gts有限元软件结合现场施工,并基于已有盾构隧道施工扰动范围的影响机理,对广州市某盾构隧道斜穿11号线工程进行研究。结果表明:既有轨道的沉降值曲线呈V型,轨道高差曲线呈W型;在一定范围内,相比其他土体加固,横向土体加固对控制既有隧道轨道和轨道高差效果显著,且当横向加固为1倍盾构直径时,既有隧道轨道和轨道高差的控制效果最明显;既有隧道轨道的最大沉降值与拱顶、拱顶+拱底以及横向加固范围呈对数线性关系,与拱底加固范围呈线性关系;盾构隧道扰动范围大致为距既有隧道两侧1倍盾构直径范围,故对盾构隧道两侧土体加固1倍盾构直径,防止隧道结构产生较大变形。     

超近距双线隧道旁穿建筑群的信息化施工风险控制

为减轻双线盾构隧道旁穿引起的建筑物沉降,采用FLAC^3D对不同施工方案的双线隧道旁穿建筑物引起的地层沉降进行数值模拟,对实施的右线隧道变线+左线钢环内支撑+双线花管注浆加固方案的施工参数进行优化,并进行相关的工程实测分析。 结果表明:原方案造成的建筑物差异沉降为26.5 mm,远超其10 mm的控制标准;采用排桩加固或右线变线后左线钢环内支撑和双线花管注浆加固方案均能使建筑物差异沉降满足要求;优化右线盾构参数可减轻对建筑物影响;施工荷载和注浆压力是后行右线影响先行左线受力状态的主要因素,采用实时监测的信息化施工是必要的。超近距离双线盾构顺利旁穿建筑物群,相关结果可为类似工程提供借鉴。     

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。     

盾构隧道的近接施工对已建隧道产生的影响

为了研究天津市软土地区新建盾构隧道近接施工对已建隧道产生的影响,以天津地铁某区间最小净距为0.98 m的双线盾构隧道开挖工程为背景,采用有限元软件刚度迁移法,分析了在土体局部加固的情况下新建隧道掘进过程对已建隧道周围土体位移及衬砌内力与变形的影响,并将地表变形计算结果与实测数据进行了对比分析.结果表明:在注浆加固条件下,已建隧道的位移及内力都有较大程度的降低,但在加固区与未加固区交界附近可产生一定的突变,在现场施工时该段范围应重点监控.     

溶洞注浆加固的空间属性对地铁盾构隧道建设安全的影响效应

依托深圳地铁16号线盾构隧道穿越岩溶溶洞工程,采用数值计算分析方法,建立溶洞注浆加固对地铁盾构隧道建设安全影响的力学计算模型,综合考虑岩溶溶洞注浆加固的空间属性,重点研究不同位置溶洞注浆加固前后对地铁盾构隧道稳定性的影响作用。结果表明:随着溶洞与隧道距离的增加,盾构隧道开挖受未注浆加固的溶洞的影响越来越小;相比于对溶洞不进行处理的盾构隧道开挖,溶洞的注浆加固处理可以有效控制地表沉降,在很大程度上降低了隧道围岩的变形量;相比于对溶洞不进行处理的盾构隧道开挖支护,溶洞的注浆加固在一定程度上改善了盾构隧道管片的受力状态,降低了衬砌结构破坏的可能性。     

富水砂卵石地层地铁联络横通道人工冻结数值分析

人工地层冻结法作为一种常用的土层加固方法,被广泛应用于煤矿、地铁等地下结构工程中。成都地区的砂卵石地层含水量丰富,渗透系数大,实施冻结法难度更大。以成都地铁10号线某隧道区间为工程依托,研究采用人工冻结法在砂卵石地层中修建联络横通道的问题。对冻结工程进行现场监测,根据冻结管实际布置形式建立考虑冰水相变的非线性三维弹塑性热—力耦合数值模型,通过现场监测和数值模拟两种手段对积极冻结期温度场和位移场的发展及分布规律进行研究。结果表明：数值模拟结果与现场监测数据吻合较好,建立的数值模型比较可靠;冻结壁交圈时间是冻胀变形快速增长的临界时间点,交圈时间约为25 d;冻结43.7 d时冻结壁厚度达到2 m,在37.8 d时冻结壁内平均温度达到-10 ℃,满足后续开挖施工要求。     

双圈水平冻结冻土帷幕温度场数值模拟

基于上海市轨道交通4号线隧道修复工程实例,建立双圈水平冻结冻土帷幕温度场数值模拟模型,对实际冻结工况进行数值模拟,其结果有助于了解隧道修复冻结时冻土帷幕整体性状,确保施工安全.     

小净距盾构隧道近接侧穿桥桩影响分析

考虑时空效应的盾构隧道下穿既有桥桩的影响特征计算,对盾构工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间盾构隧道侧穿既有桥桩为例,利用有限差分软件FLAC3D,按施工过程分析了盾构施工以小净距(0.6倍隧道外径)侧穿桥桩对既有桥桩的影响.结果表明:盾构隧道以小净距侧穿桥桩,在不采取加固保护措施的情况下,盾构施工可安全穿越桥桩.     

水平地层冻结法在上海地铁修复工程中的应用

上海地铁四号线修复工程中采用水平冻结法进行修复段隧道和已建完好隧道之间的暗挖贯通施工,取得圆满成功。利用基于“一线总线”的冻结法温度监测系统进行现场实时监测。并依据监测数据,判别了冻结管是否漏盐水以及完好隧道段冻土壁的封水效果,得出了冻土壁温度场形成规律,计算出积极冻结期结束时间,分析了各施工工序对冻土墙温度影响。分析结果表明,温度是判断冻土壁特征的重要指标。通过合理布置温度监测点,采用信息化温度监测手段,掌握冻结壁发展的规律,可确保冻结法施工安全。     

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.     

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．     

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.     

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.     

大断面小净距公路隧道施工影响分析

以佛羊岭隧道工程为研究背景,采用上下台阶法进行施工,以FLAC3D有限元软件为计算平台,建立大断面小净距公路隧道有限元模型,对隧道模型进行数值模拟分析。研究地表沉降、围岩与衬砌结构应力,并提出相应的监控和加固对策。数值分析结果表明:先行隧洞上部地表沉降比后行隧洞大,后行隧洞的施工会增大先行隧洞竖向位移,使先行洞的最大主应力和最小主应力出现不同幅度的增加,隧道衬砌结构应力集中于拱腰至拱脚范围区域,先行洞支护结构对于后行洞开挖起到稳定岩体的作用,后行隧道的开挖会使中夹岩柱出现应力集中,在施工时应注意对隧道围岩采取加固措施。分析结果能够为大断面小净距公路隧道的设计和施工提供科学依据。     

大断面小净距公路隧道施工影响分析

以佛羊岭隧道工程为研究背景,采用上下台阶法进行施工,以FLAC3D有限元软件为计算平台,建立大断面小净距公路隧道有限元模型,对隧道模型进行数值模拟分析。研究地表沉降、围岩与衬砌结构应力,并提出相应的监控和加固对策。数值分析结果表明:先行隧洞上部地表沉降比后行隧洞大,后行隧洞的施工会增大先行隧洞竖向位移,使先行洞的最大主应力和最小主应力出现不同幅度的增加,隧道衬砌结构应力集中于拱腰至拱脚范围区域,先行洞支护结构对于后行洞开挖起到稳定岩体的作用,后行隧道的开挖会使中夹岩柱出现应力集中,在施工时应注意对隧道围岩采取加固措施。分析结果能够为大断面小净距公路隧道的设计和施工提供科学依据。     

机器学习方法在盾构隧道工程中的应用研究现状与展望

随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法具有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。简述机器学习方法的基本原理,总结和分析机器学习方法在盾构工程中的应用研究状况,综述基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等5个方面的进展,并分析当前研究的不足。最后,分析盾构隧道工程向智能化方向发展需重点攻克的难题。     

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。