盾构隧道上卧基坑开挖的变形分析

结合上海地铁某区间盾构隧道上卧基坑工程实例,采用同济曙光GeoFBA()有限元程序建立该基坑工程的二维数值分析模型,动态地分析了施工过程中基坑变形及开挖对盾构隧道变形的影响,并与施工监测结果进行了对比分析,为优化设计和安全施工提供了有益的参考.     

深基坑开挖对临近地铁隧道影响数值分析

随着城市发展和城市轨道交通网络逐渐完善,地下空间开发不可避免地要影响到日益完善的轨道系统,如深基坑工程。本文以深基坑开挖对其临近隧道的影响为研究内容,通过三维有限元分析,在定性的基础上研究了不同情况下深基坑开挖对临近隧道的影响,为优化设计和施工提供有益的参考。     

基坑开挖对坑底已建隧道影响的三维数值分析

城市地下工程的快速发展,不可避免地要在地铁隧道附近进行施工活动,这其中就包括在已建隧道的上方进行基坑开挖。采用三维有限元方法,对软土地区基坑开挖对坑底已建隧道的影响进行分析,其中基坑为矩形,隧道轴线与基坑长边平行,通过变换隧道横截面的位置来研究开挖对坑底不同位置隧道的影响。数值分析的结果表明,处于坑底中心的隧道,其横截面在基坑开挖过程的最大直径改变发生在竖向与水平向,竖向伸长,水平向压缩。处于坑底靠近地连墙的隧道,其横截面在基坑开挖过程的变形与处于坑底中心的隧道相似,但绕垂直轴向坑内旋转了一定角度。对于同一条隧道,基坑的空间效应对隧道横截面的变形影响明显。     

基坑开挖对既有隧道影响分析

基坑开挖势必导致下部隧道发生变形,威胁地铁隧道的安全。通过Midas/GTS有限元软件,对合肥地铁1号线上部基坑开挖过程中隧道的位移进行了数值模拟,分析了不同工况下隧道横向和纵向变形。结果表明:基坑中心下方的隧道拱顶产生最大竖向位移,且在基坑开挖范围内隧道竖向位移变化最大。隧道横向水平位移最大值发生在距离基坑中心8 m下的拱腰处,并不是在基坑中心位置。数值计算结果和隧道原位测试结果比较接近,说明数值模拟的边界和参数的选取是符合实际工况的,本文的方法可以为今后类似工程提供参考。     

基坑开挖对临近基坑地铁高架结构变形的影响

以苏南地区临近城市轨道交通结构的基坑工程为例,通过三维有限元模拟施工过程,反演适宜模拟该基坑施工过程的计算参数,并在此基础上研究不同开挖距离、基坑规模、开挖深度、基坑数量和施工工序的基坑施工对临近地铁高架结构的影响。结果表明：基坑与结构水平间距小于2H（H为基坑深度）时,结构横向变形发展大于竖向,水平间距为1H时,桥墩水平位移和沉降达到最大;地铁高架桥桥墩附加变形伴随着基坑宽度的增大而迅速增大,当基坑宽度大于8H时,影响迅速减小;基坑开挖深度对基坑中线4H范围内的桥墩影响最大,尤其是开挖深度超过10 m后;多个基坑施工引起的结构变形表现出明显的非线性叠加效应;多基坑施工工序对结构总变形略有影响。     

临近基坑施工对地铁隧道影响的数值模拟分析

基坑开挖卸荷必然对临近软土地铁隧道产生影响,因此如何预测隧道变形并提出相应预防和保护措施显得尤为重要。结合上海地区一个临近地铁隧道的基坑工程,运用整体有限元分析方法对地铁隧道在基坑施工过程中所产生的影响进行弹塑性分析。分析结果与工程实测数据比较吻合,表明整体有限元方法可以较好地模拟此类工程问题,从而为实际工程的设计施工提供一定的理论和计算依据。     

考虑基坑降水开挖影响的运营隧道变形分析

以上海大型深基坑在建工程为依托,采用有限元数值模拟方法,研究了基坑降水及加固等施工措施对基坑开挖过程中地下连续墙水平侧移、坑外地层以及隧道变形的影响规律,计算结果与现场实测数据有较好的一致性.研究表明:地下连续墙两侧SMW工法加固以及坑内土体加固可有效控制周边地层以及临近隧道的扰动变形,在采取加固措施后上行线仰拱测点的沉降量降低43.2%;相对于跨层降水,采取逐层降水方案时,坑外地表沉降、地下墙水平侧移以及运营隧道水平和竖向变形的最大值分别减小4.8%,4.2%,12.3%和12.7%,通过优化降水方案控制临近隧道变形的效果较为明显.     

深基坑放坡开挖与下部隧道的相互作用分析

宁芜改线项目基坑工程位于南京地铁某隧道的正上方,坑底距隧道顶的距离仅为7.5 m.基坑开挖对地铁隧道影响的分析与计算成为该工程的关键之一,为此建立了该基坑工程的数值分析模型.计算结果表明,基坑开挖对开挖面以下土体具有显著的垂直方向卸荷作用,不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移,同时隧道管片的应力状态也有所改变.其成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴[1].     

基坑相邻地铁隧道变形与应力控制措施

基坑开挖对周边环境的影响已经成为很普遍的现象,如何在设计和施工中采取相应措施来保证在建和已有工程的安全成为关键部分。本文针对某邻近已建隧道的基坑,运用有限元软件plaxis对其施工对隧道的影响进行了数值分析研究。分析结果表明采取加强有关围护结构刚度以及分块对称开挖等措施能显著控制已建隧道的变形,通过和常规设计施工方法比较研究,证明了该工程的设计和施工能够保证已建隧道的安全,同时说明在基坑开挖前对其对邻近的地下建筑物的影响进行预研是十分必要的。     

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。     

盾构施工对临近桩基影响的数值模拟及参数分析

采用数值模拟软件对盾构隧道施工近距离下穿桩基进行三维仿真模拟,研究双线盾构动态掘进时桩基位移的变化。数值模拟实现了盾构施工时的步步掘进,考虑了土仓压力、注浆压力、盾构与土体摩擦力等施工参数的影响;利用PLAXIS 3D的固结计算,考虑盾构机自重对土体的固结作用引起的地层沉降,并由此考虑开挖速度对桩基位移的影响。计算结果表明:隧道开挖将导致桩基发生沉降、侧移以及倾斜,桩基的整体位移以及倾斜都随盾构施工的进行不断增加。施工参数敏感性分析表明:增大开挖速度可以有效控制桩基位移,但当开挖速度增大至一定程度时,开挖速度对桩基的影响逐渐减小;双线隧道同步开挖时对桩基的影响比双线分别开挖时小。     

流变理论在深基坑开挖中的应用探讨

以河南某地灰粘土的室内流变试验的试验结果为例 ,介绍了利用土体的流变曲线确定其流变本构模型和模型参数的过程 ;对土体的粘弹塑性流变问题进行了有限元分析 ;编制了考虑土的流变特性的深基坑支护桩有限元计算程序 ,进行了实例计算 ,对计算结果进行了分析 ,并与实测值进行了对比 ;结果表明 :实测值与考虑流变时的理论计算值比较吻合     

深基坑开挖及渗流对邻近隧道的影响分析

为明确基坑开挖过程中邻近隧道的力学响应特征,利用有限元数值模拟软件,对隧道管片的变形和内力进行分析,通过控制开挖过程中水头和水压力的变化,分析基坑开挖过程中地下水渗流对邻近隧道的影响。结果表明:基坑开挖会导致邻近隧道的变形和内力变化,考虑地下水渗流作用时隧道的变形和内力会显著增加,并且随着基坑开挖深度的增加,隧道管片的变形和内力也随之增大。     

软土结构性对基坑开挖及邻近地铁隧道的影响

为了研究软土地基结构性改变对基坑开挖围护墙变形、地表沉降及其邻近地铁隧道位移和弯矩的影响,针对宁波粉质黏土,采用在重塑土中掺入盐粒和不同质量分数水泥的方式制备人工结构性土,开展一维压缩试验和三轴试验研究原状土与人工结构性土的工程特性,分别通过压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力验证和建立水泥质量分数与土体结构性之间的联系;采用Plaxis2D,分析土体结构性改变对基坑开挖过程中围护墙水平位移、地表沉降及其邻近地铁隧道的影响. 研究结果表明,当水泥质量分数为2%时,其压缩性指标、抗剪强度指标和结构屈服应力与原状土基本一致;随着土体结构性降低,扰动度增加,围护墙水平位移、地表沉降和隧道位移急剧增大,其中隧道对于土体扰动度最为敏感,位移增长趋势最为明显,当扰动度为39%时,隧道位移会超过规范允许值;当隧道距离基坑较近时,由于隧道的约束作用,围护墙水平位移和地表沉降较小,但是隧道位移和弯矩会相应增大.     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

随着城市化的发展,骑跨于邻近地铁隧道之上的基坑开挖工程越来越多,在基坑开挖过程中如何更好的控制对既有隧道变形的影响是一个亟待解决的问题。本文运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

输水隧洞近接沉箱桩施工的三维有限元分析

使用基于弹塑性增量理论的三维有限元方法,较细致地模拟了公路下输水隧洞近接沉箱桩施工的过程,并考虑了混凝土和注浆地层力学参数随龄期的变化,得出了一系列对设计和施工具有重要参考意义的结论。本文的研究对于类似接近桩基的暗涵工程,具有一定参考价值。     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

基坑加固扰动引起地铁隧道隆起变形

针对如何控制上方基坑底部加固扰动引起下卧地铁隧道的变形、确保地铁安全运营的问题.结合上海市浦东新区东方路-张扬路地下立交工程,在考虑隧道等效刚度、施工卸荷以及加固抑制回弹的效果等因素的基础上,对上方搅拌桩施工扰动引起正在运营地铁隧道的竖向隆起变形进行了机理分析,推导出基于Winkler模型计算隧道竖向位移的方法并进行了理论计算.结果表明:上层加固扰动引起隧道的竖向位移是非常可观的,需引起足够重视.并将计算结果和实测数据进行了对比.在此研究基础上提出了一系列控制上层搅拌桩施工引起运营地铁隧道位移的施工方法.     

毗邻地铁隧道深基坑支护方案研究

摘要：北京市某深基坑工程毗邻正在运营的地铁10号线,距离地铁隧道衬砌管片最近距离5.0 m,为保证地铁的运营安全,要求由于基坑的开挖引起的轨道位移不超过3 mm。针对这些问题并根据拟建基坑工程本身特点和周围的环境及水文地质情况,深基坑支护选用上部为复合土钉墙,下部为地下连续墙支护。运用理正深基坑软件对地下连续墙的内力、位移、地表沉降计算,并对其进行了整体稳定性、抗倾覆和抗管涌验算。现场监测结果表明边坡位移量较小,地铁轨道位移控制在了3 mm以内,总方案经济合理、技术可行。