穿越既有线暗挖地铁隧道施工支护结构内力监测及分析

针对北京地铁4#线西单站暗挖隧道工程,制定了支护结构内力监测方案.通过钢拱架轴力的监控量测,掌握施工过程中初期支护结构内力状态的动态变化以及对隧道变形和结构稳定性的影响并及时反馈,为判断隧道安全稳定提供了参考数据.     

花岗岩残积土隧道渗流效应数值模拟研究

为探讨渗流效应对花岗岩残积土隧道的影响,通过将水注入围岩中实现渗流目的,并进行数值模拟。模拟过程中,设置了4组水压力,分别为0, 50, 100, 150 kPa,得到了不同压力与位移和支护结构之间的关系。研究结果表明:当围岩孔隙水压力为50 kPa时,不宜进行上台阶开挖;当围岩孔隙水压力为100kPa时,不宜进行下台阶开挖。隧道的开挖受水压力的影响较大,水压力越大,渗流范围越广,同时仰拱隆起现象越严重,此时顶部衬砌结构发生较大变形,故开挖隧道时应进行支护与监测。支护好上台阶后,应及时对围岩进行支护,以避免渗流过广而导致围岩出现较大位移。隧道下台阶的施工受多因素的影响,应及时对拱顶部位进行加固,避免出现工程事故。     

浅埋隧道衬砌结构内力与跨度的关系

列举了浅埋隧道的3种支护压应力计算方法,利用实际数据计算结果对比分析3种方法中支护压应力计算值随跨度变化幅度大小,得出分析隧道衬砌结构内力随跨度变化的最适宜情况;利用有限元软件计算这种情况下不同跨度的隧道衬砌结构,得出衬砌结构内力与跨度关系图;研究了衬砌结构弯矩、剪力和轴力与跨度之间的线性相关性,同时建议将隧道跨度引入公路隧道工程围岩分级中,以期为浅埋大跨度隧道设计及施工提供参考.     

水平旋喷桩在富水砂层浅埋暗挖隧道中的应用

针对深圳某浅埋暗挖隧道穿越富水砂层的施工过程进行三维数值模拟分析,讨论了暗挖隧道在有、无水平旋喷桩超前支护措施时,围岩、支护的变形及应力变化规律。结合现场地面、初支量测成果,对数值模拟分析结果进行了验证、对比,得出水平旋喷桩超前支护对控制地面沉降、支护变形及支护应力效果显著。分析了现场水平旋喷桩施工存在的问题,有针对性的提出了解决方案与发展方向。所得结论为暗挖隧道的顺利施工提供了可靠依据,可为类似地质条件、结构形式的暗挖隧道设计、施工提供借鉴。     

茶镇隧道施工位移监测与分析

茶镇隧道围岩软弱破碎稳定性差,变形大.为及时掌握施工过程中围岩及支护结构的变形特性,保证施工安全,对围岩及支护结构进行了拱顶下沉和周边收敛位移量测.通过对K225+266横断面量测数据的综合分析,揭示了该条隧道在Ⅴ类围岩以及特定支护情况下位移变化的规律,得到了围岩位移稳定约需2～3周的开挖时间以及4～5倍开挖洞径的距离.为合理确定隧道二次衬砌的施工时间提供了较为可靠的依据,同时通过对量测信息的及时反馈,指导了现场施工,确保了施工安全.     

软弱围岩大断面隧道径向注浆变形的控制

研究软弱围岩大断面隧道施工中径向注浆技术,为该类隧道设计施工提供依据．在分析隧道施工中不同注浆方式的基础上,以控制厦门翔安隧道陆域段围岩变形为例,对隧道径向注浆作用机理进行分析。阐述了注浆设计方案及实施情况,用监测结果说明变形的控制效果．在隧道初期支护背后进行径向注浆,能增强与围岩的密贴程度,提高围岩的承载力和自稳力,有效地控制隧道初期支护结构沉降和变形．     

溶洞对隧道(洞)稳定性影响的数值试验及现场监测分析

依托武都水库的导流隧洞工程建设,就既有岩溶溶洞对隧道(洞)稳定性的影响进行了跟踪现场施工的动态监测及数值模拟分析,就不同位置及尺寸的既有溶洞对隧道(洞)围岩受力、变形以及支护结构的受力特性的变化进行了深入研究.既有溶洞影响的数值模拟和现场监测分析表明:受顶部既有岩溶溶洞的影响,隧道(洞)围岩的变形特性明显不同于无溶洞时的变形特性,其围岩超前掌子面的先期变形量增加,即围岩位移具有明显的超前释放性.就变形量而言,当既有溶洞的尺寸大于隧洞最大跨度时,既有顶部溶洞将引起隧道(洞)顶拱沉降位移的减小,而当既有溶洞尺寸大于隧道(洞)的最大尺寸时,隧道(洞)顶拱位移反而增加.同时,既有顶部溶洞将引起隧道(洞)水平收敛位移的增加,且位移的增加量随着既有溶洞尺寸的增加而随之增加.隧道(洞)边墙附近的既有侧边溶洞的出现将引起隧道(洞)水平收敛位移的增加,且位移的增加量随着既有溶洞尺寸的增加而增加.就支护结构受力特性而言,隧道(洞)边墙附近的既有溶洞的存在造成隧道(洞)近溶洞一侧喷层轴力的减小,而远离溶洞一侧喷层轴力的增加.     

大断面过江隧道运营期受力变形健康监测分析

在采用国外的精密监测设备,对杭州庆春路过江隧道这一大直径的过江隧道结构进行长期健康监测的基础上,得到穿越砂性土层大断面隧道在运营期的横断面的受力和变形特性,分析隧道上部潮位变化和河床冲刷对隧道钢筋内力、界面压力、隧底沉降等的影响.实测数据表明:在运营期车辆荷载和潮水荷载作用下,由于施工期土体扰动影响,隧道纵断面沉降及管片与土体界面压力随着时间的推移而逐渐累增,大约半年后达到稳定;内外弧钢筋的受力变化情况和隧道直径变形基本不变.隧道沿线的沉降量受下卧层的性质影响较大.短时间内的钱塘江涌潮作用对过江隧道粉砂性土层段拱底沉降有一定的影响,直径变形、钢筋内力、界面压力等的变化不太明显.     

某邻近地铁隧道深基坑施工监测分析

基坑开挖中的土体卸荷效应会引起支护结构及周围地层的变位,从而对周边环境产生不利影响.对某邻近地铁区间隧道的深基坑施工进行了全过程跟踪监测,及时反映不同工况下基坑围护结构变形、支撑轴力及立柱回弹的变化特征,分析了基坑施工对周边环境特别是对邻近地铁隧道的影响.监测结果表明:围护结构的变形增量主要发生在基坑深层土体开挖阶段,开挖至坑底后变形趋于稳定;围护结构变形与支撑轴力具有关联性,围护结构的侧向变形越大,相应位置支撑的轴力也越大;坑底土体卸荷隆起带动立柱回弹,基坑中部回弹较大,基坑边角和施工栈桥附近回弹较小;开挖卸荷引起基坑附近一定范围内地表沉降和深层土体隆起,带动相邻地铁隧道上抬;基坑施工对邻近地铁隧道竖向变形的影响比对水平变形的影响更明显.     

三车道公路隧道监测分析研究

本文结合八达岭高速公路潭峪沟隧道,选取有代表性的断面进行钢格栅钢筋应力、初期支护混凝土应力的监测,得出了各类围岩支护内力的变化规律、稳定时间,并依此进行计算反分析,得出围岩的物理力学参数,并将监测及反分析结果及时反馈给设计与施工,与设计时选用的参数进行对比,不断调整支护参数及施工方式,使本工程得以安全、经济、快速地完成,并据此提出了三车道大跨度隧道的锚喷支护参数.     

近距离桥桩与地铁隧道相互影响研究及展望

为了阐明桥桩与地铁隧道的相互近接施工影响及控制保护技术的研究,总结分析涉及的关键问题,包括新建地铁隧道施工对邻近桥桩基础的影响及控制保护技术、桥桩施工对邻近地铁隧道的影响和保护技术等方面的研究现状.综合现有研究发现：目前尚缺少全过程施工现场的实测数据分析和基于室内大比尺模型的试验结果探究;施工影响及工后荷载作用的长期效应研究有待加强;微扰动施工和新兴的控制保护工序体系亟待完善;桥桩与地铁隧道近接施工的影响区域划分和风险分级标准的建立须作进一步的探讨.     

浅埋偏压连拱隧道现场监测与分析研究

针对石红高速大中山1#双连拱浅埋偏压隧道,选择典型断面,埋设监控量测设备对隧道施工过程中围岩的变形和支护结构受力进行适时的监测,对监控量测的数据进行分析处理,根据监控量测的信息对隧道施工过程中出现的围岩变形和支护受力进行深入分析,得出了浅埋偏压隧道在偏压作用下和施工扰动下的受力特征和变形特性。结果表明,隧道在偏压作用下有向浅埋侧偏移的趋势,在进行隧道开挖过程中,减少偏压侧不平衡推力对于保证隧道的安全稳定有及其重要作用。     

隧洞破坏机理及深浅埋分界标准

通过模型试验与数值分析方法将隧洞破裂面与稳定性引入到定量分析,采用有限元强度折减法,求得围岩破裂面的位置及围岩的稳定安全系数.研究表明,浅埋拱形隧洞破坏来自拱顶,深埋隧洞来自侧壁.通过从浅埋到深埋的数值分析,研究隧洞从浅埋到深埋的破坏过程.结果表明:对于矩形隧洞,当埋深小时逐渐形成浅埋压力拱,当到达某一埋深时,浅埋压力拱消失,同时深埋压力拱(普氏压力拱)出现,可以确定深、浅埋的分界线,当埋深增大至某一深度时,破坏从拱顶转向侧壁;对于拱形隧洞,当埋深小时出现浅埋压力拱,但不出现深埋压力拱,当达到一定埋深后,破坏从拱顶转向侧壁,可以确定深、浅埋的分界线.深、浅埋的分界线主要取决于洞跨与洞形,与围岩强度关系不大,浅埋时围岩可以是稳定的.     

Response of carrying capacity of piles induced by adjacent Metro tunneling

Construction of tunnels in urban areas requires assessment of the impact of tunneling on the stability and integrity of existing pile foundations. We have focused our attention to the analysis of the carrying capacity of pile foundations provided by the impact of construction of urban tunnels on adjacent pile foundations, under the engineering background of the construction of the # 2 Line of the Guangzhou subway. It is carried out using a fast Lagrangian analysis of a continuum in a 3D numerical code, which is an elastoplastic three-dimensional finite difference model, to simulate the response of piles under the entire process of metro tun-neling (deactivation of soil element and activation of the lining). The adjacent stratum around the tunnel is classified into three re-gions: Zone Ⅰ(upper adjacent stratum of tunnel), Zone Ⅱ (45°-upper-lateral adjacent stratum of tunnel) and Zone Ⅲ (lateral adjacent stratum of tunnel). In each region one typical pile is chosen to be calculated and analyzed in detail. Numerical simulations are mainly conducted at three points of each pile shaft: the side-friction force of the pile, the tip resistance of the pile and the axial loading of the pile. A contrasting analysis has been conducted both in the response of typical piles in different regions and from computer calculated values with site monitoring values. The results of numerical simulations show that the impact on carrying ca-pacity of the piles lies mainly in the impact of construction of urban tunnels on the side-friction forces and the tip resistance of piles. The impact differs considerably among the different strata zones where the pile tips are located. The complicated rules of side-friction force and tip resistance of piles has resulted in complicated rules of pile axial loading thus, in the end, it impacts the carrying capacity of pile-foundations. It is necessary to take positive measures, such as stratum grouting stabilization or foundation underpinning, ete, to deal with the carrying capacity and the settlement of pile-foundations. The results are of value to similar engi-neering projects.     

隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移的影响分析

在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。     

CFD方法的大跨度桥梁抖振荷载

采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamic,CFD）方法替代传统的桥梁节段模型风洞试验,改进了大跨度桥梁抖振力计算方法。在香港青马大桥精细有限元模型基础上,模拟周围风场对主梁桥板压力分布,计算节点抖振力,求解局部应力响应,为桥梁抖振疲劳分析和结构健康监测打下了基础。     

隧道开挖对邻近桩基影响的两阶段分析方法

隧道开挖过程中必然引起周围土体的侧向移动,从而使邻近桩基产生水平变形和附加弯矩。目前有限元数值模拟法建模与计算过程较为繁琐,为了解决隧道开挖下桩土相互作用问题,基于Winkler地基模型,采用两阶段分析方法,建立了隧道开挖条件下被动桩受力分析模型,推导出桩土相互作用控制方程,并基于有限差分思想给出近似解的形式。最后结合工程实例表明,该近似解与现场监测数据较为吻合,能够有效地分析隧道开挖对邻近桩基的影响。     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

浅埋偏压段大断面隧道施工方案及施工工序优化

采用FLAC5．0有限差分数值计算软件,对大断面、软岩、浅埋、偏压段隧道——包西铁路洞子岩隧道进行了三台阶、CRD和双侧壁导坑法的施工力学行为模拟分析,确定了采用双侧壁导坑法施工方案较优。分析了双侧壁导坑法不同施工工序时的围岩位移、支护内力、地表沉降以及塑性区的变化,得出了先开挖浅埋侧侧导坑后再开挖深埋侧侧导坑施工工序较优,且能有效地控制隧道围岩周边位移。数值模拟计算结果与现场监控量测值基本吻合。