新建排水工程基坑施工对既有地铁隧道的影响分析

地铁保护区范围内工程施工不可避免地涉及对既有城市轨道交通设施的影响与保护问题.以徐州市津浦东路排水工程基坑上跨地铁1号线盾构区间为背景,采用精细化的数值模拟方法,针对不同基坑开挖卸荷条件下既有盾构隧道的影响进行研究.研究结果表明:一次开挖卸荷20 m,引起隧道结构变位位移大于5 mm,不满足地铁安全保护变形控制值要求;优化后的分段开挖方案,盾构区间的各项变形指标均在安全控制要求范围内;基坑开挖卸荷对隧道结构的受力状态影响较小,经检算,隧道结构的受力状态基本未改变,隧道主要呈压弯受力.     

近间距重叠隧道施工对桥桩变形影响研究

以武汉4、6号线某区间在建地铁为背景,运用FLAC2D数值模拟方法,研究了平面应变条件下近间距重叠隧道施工在不同地层损失率、不同开挖顺序下对铁路桥群桩基础的变形影响.数值模拟结果表明,地层损失率为0.2～1.5%时,盾构隧道开挖引起的铁路桥群桩基础变形满足安全要求;当地层损失率大于1.5%时,为有效控制邻近群桩基础变形,应采取相关方案,预先加固隧道周边土体不失为一种方法.     

坡脚明挖隧道与既有地铁施工相互影响数值计算分析

针对徐州某隧道建设项目毗邻地铁1号线,为降低施工风险与确保地铁隧道安全运营,选取典型工程断面,通过ABAQUS软件建立了隧道与下方地铁管线的二维数值模型,模拟计算了开挖、支护、回填全过程中边坡稳定性及既有地铁隧道管片应力状态,结果表明:合理支护可以有效将边坡最大位移由10.1 cm降低至6.9 cm,新建隧道项目对埋深16 m的既有地铁影响较小.研究成果在边坡开挖稳定性分析及评估新建工程施工对既有地铁隧道的影响方面具有一定参考价值.     

粉质砂性土地基中盾构区间隧道开挖过程数值计算研究

在粉质砂性土地区的地下工程建设过程中,如何保证地下结构、地表临近重要设施的安全是一个重要而迫切的问题.以杭州地铁1号线Ⅲ标段汽车城站～世纪大道站盾构区间隧道为背景,采用三维快速拉格朗日法,对其始发段开挖过程进行模拟,分析了开挖后的地层沉降变形和衬砌的应力分布特征,得出了随开挖面位置改变,横向地表沉降槽轮廓的变化规律.最后,将最终地表纵向沉降与实测结果进行了对比,分析了数值模拟方法的优势和不足.数值模拟结论可供施工参考.     

浅埋地铁隧道下穿高速公路施工方法比选

以贵阳地铁1号线下麦西隧道YD1K1+395～+505段下穿既有环城高速公路及高速公路交通涵洞施工为工程背景,采用Midas GTS/NX软件对该段浅埋隧道下穿高速公路及高速公路涵洞施工方案进行优化研究,分析了台阶法、CD法、CRD法和双侧壁导坑法四种施工开挖工法施工时隧道围岩的变形及运营高速公路路面的沉降变形特性;对比研究了不同施工方案引起的围岩塑性区及支护结构受力特性的变化.基于数值模拟分析的研究结果表明,下麦西隧道近距离穿越既有运营高速公路施工时,选用CRD法开挖对路面及隧道拱顶的沉降均可起到很好的控制作用,隧道支护结构的受力特性良好,施工中既有高速公路及隧道本身的稳定性良好.基于数值模拟分析确定了经济、合理的施工开挖方案及施工参数,跟踪施工进行的现场监测及与数值分析结果的对比分析表明了推荐方案的合理、可行性.贵阳地铁1号线下麦西隧道下穿既有运营高速公路及公路涵洞的工程实例为同类工程的建设提供了有意义的参考和借鉴.     

新建盾构隧道下穿施工对既有矿山法隧道的影响

考虑时空效应的新建盾构隧道下穿既有矿山法隧道的特征计算,对相关工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间新建盾构隧道下穿既有出、入段线矿山法隧道为例,应用有限差分软件,对盾构施工所引起的土体沉降和既有矿山法隧道内力变化进行数值模拟分析.结果表明:新建盾构隧道施工完成后,隧道围岩产生非均匀分布的位移,既有出、入段线矿山法隧道上、下土体的最大沉降量为11.51 mm,既有矿山法隧道衬砌结构内力变化不大.     

隧道临近既有铁路桥桩基施工扰动影响的数值分析研究

针对哈尔滨地铁1号线哈尔滨南站至农科院站区间暗挖隧道设计与施工方案,运用有限元方法,采用数值模拟地铁暗挖隧道上下台阶法施工,同时上行线超前下行线20 m,分析研究其对上部铁路桥桩基力学与位移影响变化规律.研究结果表明,地铁开挖使上部铁路桥桩基桩侧呈负摩阻力状态,并随开挖掌子面的临近,桩基轴力、侧表面摩阻力和位移都呈增大趋势,变化速率也逐渐加快;在垂直隧道轴线方向,随桩基与隧道距离的减小,受力和位移变化更复杂、明显;并且开挖上台阶和后施工的下行线都对桩基影响大.研究结果可为本工程提出相应重点控制区域和关键施工工序,并为后续类似工程提供一定理论依据.     

复合地层全断面硬岩隧道掘进机下穿立交桥研究

针对全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在城市中掘进对既有物的变形问题, 依托青岛地铁4号线某区间隧道下穿立交桥的实际工程背景,采用数值计算的方法, 根据实际工程情况建立双隧道下穿立交桥, 综合分析隧道下穿市政桥梁的应变规律, 监测桥梁多点位移, 提出隧道正交下穿桥梁的薄弱点加固措施。结果表明: 右线隧道双向同时开挖与双隧道同时同向开挖对立交桥的影响几乎一致, 左线隧道先开挖后右线隧道开挖, 桥面板部分隆起的部分会随着右线隧道的开挖逐渐发生沉降。先左线隧道开挖后右线隧道开挖对桥面板的影响最大, 容易造成桥梁的不均匀沉降; 隧道开挖导致的桥面板不均匀沉降可对桥墩进行暂时支撑加固, 对桥墩周围环向的土体可进行换填混凝土, 以减小桥墩及桥面板的沉降。     

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.     

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。     

道路施工对下部地铁隧道影响的有限元分析

在总结国内地铁变形控制标准的基础上,结合杭州地铁1号线某区段周边市政道路工程,运用三维有限元软件从路槽开挖和道路堆载两方面分析了道路施工对下部地铁隧道的影响,提出了道路施工控制措施．研究表明道路堆栽比路槽开挖更加容易引起地铁的竖向变形,研究成果对类似工程具有参考借鉴价值．     

软岩浅埋连拱隧道施工围岩变形特征分析

为研究软弱破碎围岩浅埋连拱隧道施工过程中围岩变形特性,依托陕北某连拱隧道实际工程,通过现场布设监测仪器系统开展了拱顶沉降、围岩变形长期测试,获得了随施工过程拱顶沉降及围岩径向变形规律。结果表明:地表沉降近似于Peck沉降曲线,越靠近隧道中心地表沉降越大,最大沉降值产生于左线隧道开挖落底后,约为12.1 mm;拱顶沉降沿隧道纵向变化规律为:中导洞＞正洞＞左右侧导洞,中导洞表现为拱顶下沉,侧导洞则是水平收敛,上台阶施工因未临时仰拱封底而其收敛变形显著大于下台阶施工;随距隧道壁面距离增加,测点累计变形量逐渐减小,K21＋970测试断面围岩松动区约2 m,因测线布置限制,K21＋970测试断面松动区超过4 m。     

层状黄土区域地铁隧道变形模拟分析

为解决层状黄土地区地铁隧道的安全施工,采用现场量测与Rocscience软件模拟分析相结合的方法,研究了全断面开挖过程中地铁隧道围岩的稳定性问题。研究结果表明,采用软件分析的结果与现场量测的结果基本一致,在隧道中心线两侧均出现了显著的沉降现象,由于地铁下腹地层为粉砂,所以开挖的隧道要及时闭合,并且要布置仰拱或是管片整体支护。     

CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响

以西安地铁三号线太白南路-吉祥村暗挖区间隧道工程为依托,采用台阶法和交叉中隔墙法（CRD法）对隧道施工时的围岩变形进行实时监测,并对数据进行回归处理,应用FLAC3D软件对2种施工方法进行模拟分析,系统研究了2种开挖方法的隧道围岩变形规律。研究结果表明：采用C RD法能够有效控制拱顶沉降及水平收敛量,减小施工对围岩的扰动程度,对于保持软弱围岩的自持能力及稳定性有明显作用;在进行西安地铁隧道施工时,应采用台阶法实现隧道的快速开挖,而对于地层条件复杂或施工要求较高的区段建议选择C RD法进行施工,以便更好地控制围岩变形,保持围岩稳定性。     

浅埋偏压隧道进洞施工围岩稳定分析

针对破碎岩体浅埋偏压隧道围岩稳定性问题和进洞工法的取选,选用ABAQUS有限元软件对广西岭顶隧道分别采用三层台阶法、中隔墙法和双侧壁导坑法施工进行数值模拟研究,分析不同施工方法下围岩及支护结构的应力、应变及塑性区分布变化等情况。结果表明:由于隧道存在明显的浅埋和偏压作用,进洞适宜采用中隔墙法和双侧壁导坑法施工作业,能较好地保证隧道的稳定性。在该工程条件下,中隔墙法对拱顶和地表的沉降变形控制较好,而双侧壁导坑法对拱腰处的变形控制更佳。中隔墙法支护结构的内力和弯矩主要集中在拱顶左侧。双侧壁导坑法支护结构的内力和弯矩左右两侧对称分布,隧道拱顶正上方锚杆受力较小。进洞开挖步距不宜过大,确定每次开挖在2 m以内即可。     

软土地层浅埋盾构施工的精细化数值模拟

为研究盾构隧道浅埋施工过程中多种因素对地层的扰动影响,基于有限差分平台建立模拟盾构动态开挖的精细化数值模型,考虑刀盘摩擦力、开挖面支护力、盾尾注浆压力和盾壳摩擦力对周围土层的综合作用,并将盾尾注浆时压力消散和浆液凝固的对应关系分阶段、分区域赋值,实现了对施工过程的精细模拟。利用厦门地铁1.0D埋深盾构隧道工程现场监测结果对数值模型进行验证,计算并总结了浅埋开挖引起软土地层的扰动变形规律,进而研究了各施工因素对扰动效果的影响。结果表明：软土地层盾构施工过程中,以刀盘顶推作用为主的机械开挖使前方土体径向扩张,开挖空间上方土体隆起,两侧土体外移;盾尾注浆阶段,在开挖空间两侧各1.0D范围内形成沉降槽,且随注浆压力消散逐步加深,隧道侧面土体水平位移在注浆层凝固期间,出现近场回弹和远场扩张现象;刀盘驶过目标断面3.0D后地层变形趋于稳定。刀盘摩擦力和盾壳摩擦力的增大会进一步加剧地层扰动变形,而开挖面支护力及盾尾注浆压力增大时,地表沉降有所减缓,侧面水平位移显著增加。因此,施工参数的选取应考虑对隧道周边地层扰动程度的均衡。     

浅埋暗挖地铁隧道施工地表沉降规律分析

为了研究大连地铁202标段促进路站—春光街站暗挖区间人工素填土地段单双线隧道施工地表沉降规律,通过现场实测和数据分析整理的方法,在地铁隧道开挖期间建立了地表沉降监控量测测站,运用精密水准仪进行3个月的监测,监测结果表明浅埋暗挖隧道在开挖期间地表沉降最大位置处于隧道中心线的正上方,沉降量约为25.66～31.82 mm.提出了距跨比β的概念,距跨比β的有效工程取值范围-4＜β＜4,地表沉降与距跨比β密切相关,其中-2＜β＜2地表沉降剧烈阶段,约占整体变形的67.5～77.6％,沉降速率约达0.84～0.93 mm/d.建议应加强监测频率,增加现场巡视.现场测试结果与文克尔地表沉降计算模型相吻合,监测成果对大连地铁及类似的浅埋暗挖隧道建设有借鉴作用.     

地铁站地下连续墙穿越人防隧道施工技术

结合合肥地铁一号线明光路站地下连续墙施工工程,根据地下人防隧道拱顶埋深高度、地下连续墙和人防结构相对位置,采取相应的施工措施:拱顶埋深较小时采用板桩围护开挖,修筑封堵墙,破除人防回填后加固;埋深较大时采用全套管钻机清障,冲击钻回填后加固;地下连续墙与人防同槽时采取旋挖钻钻孔,人防隧道两端粘土回填至地面,隧道中部砂浆填充至洞顶,粘土回填至地面后加固。解决了地铁站超深地下连续墙在复杂地质且有人防隧道时的成槽难题,保证了基坑的安全。     

盾构近距离上穿运营隧道的实测数据分析

在上海地铁13号线上穿地铁4号线施工期隧道变形实测数据分析的基础上,探讨在施工扰动影响下的隧道变形机理,得出穿越扰动导致隧道隆起变形,隧道隆起变形存在滞后,盾构穿越完成后第51天隧道隆起变形趋于收敛等规律.盾构穿越后隧道隆起变形量占隧道累计隆起变形量的40%～65%.二次穿越施工扰动延长了隧道隆起变形的稳定时间,增加了隧道累计隆起变形量.盾构穿越施工的影响范围为4倍的施工盾构直径(4D),隧道纵向变形曲线近似成正态分布,反弯点位置在2D左右,最大累计隆起变形出现在沿4号线隧道方向的投影相交点位置.