多种支护结构在深大基坑工程中的应用

针对深圳市怡景中心城基坑工程(基坑深约22.0m)的地质情况、周围环境条件,采用了咬合桩与锚索、复合土钉墙及桩锚支护等多种围护方案,通过现场监测结果表明,地铁联络线隧道轨面沉降观测点变形在1.0～-6.82mm之间,各点变形基本稳定,满足隧道轨面变形不超过7.0mm的要求;地铁联络线项地面沉降观测点沉降量基本稳定,累计沉降量在2.18～4.46mm之间,咬合桩等多种支护结构能较好地适应该地层深基坑工程,是一种在类似工程中值得推广的围护结构.     

地铁运营振动引起的地面沉降环境效应研究

城市地铁线路错综复杂,大多数均经过城市的中心地带,地铁往复运行引起的振动、噪声,不仅影响人们的正常生活与休息,而且容易对既有建筑物的稳定性和管线的运营等周边环境带来危险。本文以杭州地铁4号线为运营背景,通过功率放大器和函数信号模拟器模拟地铁运营产生的低频运行振动源,基于室内物理模拟试验,开展地铁运营引起的地面沉降研究,分析地铁运营振动对土体沉降等周边环境影响机制。研究结果表明,地铁运营区域前期的地面沉降量会大于后期,而无运营振动时的地面沉降十分微小;地铁运营引起的最大地面沉降值与最小地面沉降值的变化趋势与地面平均沉降值一致,地面沉降的有效值与峰值呈一次函数关系。     

大断面隧道施工引起的上覆地铁隧道结构变形分析

北京地铁5号线崇文门站是在既有地铁隧道下方采用暗挖法施工的地铁车站,下穿段新建车站隧道断面宽24.2 m、高11.46 m,与既有地铁隧道结构间净距仅1.98 m。实测数据表明:施工引起的既有地铁隧道结构变形以沉降为主,沉降主要发生在导洞施工阶段;隧道结构呈刚体特征,沉降曲线近似线性,变形缝处隧道结构最大沉降31.26 mm,变形缝两侧最大差异沉降14.0 mm;道床则表现出一定的柔性特征,沉降曲线呈非线性;不协调沉降导致道床与隧道结构发生了脱开,最大脱开值12.7 mm,最大脱开范围7.0 m。采用灌浆加固对道床与隧道结构间的脱离区域进行了治理,并通过注浆对既有地铁隧道结构进行了抬升,最大提升值达16.0 mm,使既有地铁线路的高程损失得到了一定恢复,最终将既有地铁隧道结构沉降控制在16.75 mm内,确保了施工期间既有地铁线路的正常运营。     

利用哨兵卫星SAR影像数据监测西安地铁沿线地面沉降

本文利用79景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式升轨数据，采用时序InSAR技术，对西安地铁2号线、4号线部分区段及其周边地区进行沉降监测。结果表明，2018至2020年间，西安地铁2号线凤栖原站附近沉降最为明显，最大视线向形变速率达到-18.4mm/a;西安地铁4号线飞天路站、曲江池西站附近也有较显著的地面沉降，视线向形变速率分别为-7.9mm/a、-7.0mm/a;西安电子城沉降中心的视线向形变速率为-8.0mm/a。结合研究区域经济发展状况、人口密度和产业分布，分析沉降主要原因为城市地下取水，可以采取合理开采地下水、人工回灌地下含水层等措施减缓地表沉降速率。     

地裂缝对地铁隧道的影响机制及病害控制研究

自20世纪50年代以来,由于自然和人为因素的影响,西安市区出现了大量地裂缝,危害十分严重,其未来活动对在建的西安地铁构成重大潜在安全隐患.因此,西安地铁隧道穿越地裂缝的问题成为了一个全新的重大工程难题,近年来引起了工程界和学术界的高度关注.以西安地铁隧道穿越地裂缝活动带为工程研究背景和依托,对西安地铁沿线地裂缝未来活动趋势和最大垂直位错量进行了分析与预测,采用大型模型试验和有限元数值模拟计算相结合的方法,对地裂缝活动作用下不同衬砌结构类型的地铁隧道变形破坏机制及病害控制进行系统研究.主要研究工作和成果如下:(1) 从超采地下承压水和区域构造运动对地裂缝活动的影响程度入手,分析西安地裂缝未来百年的活动趋势.在现今活动速率和历史最大位错量分析的基础上对地裂缝未来活动量进行了预测,得到地铁设计使用期(100 a)内西安地铁与地裂缝各交汇点附近地裂缝的最大垂直位错量.(2) 通过大型物理模型试验和有限元数值模拟,揭示地裂缝活动环境下地铁明挖箱形隧道、浅埋暗挖马蹄形隧道和盾构隧道分别正交和斜交穿越地裂缝带的变形破坏机制、隧道围岩压力与位移以及地表沉降变形的变化规律.(3) 通过有限元数值模拟,分析地裂缝作用下地铁隧道衬砌结构的变形与力学行为,得出地裂缝作用下地铁隧道纵向变形曲线方程,其表达式为:y = Ax3+Bx2+Cx+D,其中A,B,C,D均为常数.同时,揭示了地铁隧道与地裂缝斜交角度θ对地铁隧道衬砌结构变形破坏的影响规律.(4) 根据衬砌类型、地铁隧道与地裂缝空间相交展布关系,在大型模型试验和数值模拟的基础上,提出地裂缝作用下地铁隧道变形破坏模式,其中整体式衬砌隧道变形破坏模式为拉张-挤压破坏(正交)和拉张-扭剪破坏(斜交),盾构隧道变形破坏模式为直接剪切破坏(正交)和扭转-剪切破坏(斜交).(5) 基于大型物理模型试验和有限元数值模拟方法,建立地铁隧道穿越地裂缝带结构纵向设防长度的计算方法,确定了西安地铁隧道正交与斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度.建立基于三维空间地裂缝活动作用下分段式隧道运动位移模式和计算公式,确定地铁隧道穿越地裂缝带的抗裂预留位移量(净空量).(6) 通过分段设缝的地铁隧道正交和斜交穿越地裂缝带的大型物理模型试验,对分段设变形缝的地铁隧道穿越地裂缝带的适应性进行了研究,结果表明分段柔性接头隧道能承受较大的剪切变形,相邻衬砌管段变形和次生应力均较小;同时多段设变形缝具有很好的消化地裂缝变形的效果,从而说明多段设变形缝加柔性接头连接的地铁隧道具有较强的适应地裂缝活动大变形的能力.(7) 基于西安地铁工程穿越地裂缝带的特殊性和复杂性,在地裂缝活动可能引起的地铁工程病害分析的基础上,从结构、防水、地基加固及基础处理、轨道调整等方面,提出了地铁隧道穿越地裂缝带的病害控制措施.     

软土地区地铁隧道不均匀沉降特征及分区控制

基于南京地铁1号线西延线地下段运营后约4年的沉降观测数据,分析其沉降发展的时空变化特征。将西延线工程地质条件、沿线周边邻近建筑工程活动与结构沉降进行对比分析,研究地铁结构产生不均匀沉降的原因。结果表明:运营4年后隧道最大累积沉降达122 mm,沿线形成了4个沉降槽,且沉降槽有向两边扩展的趋势。地铁结构下卧软土层分布不均和周边近距离工程活动是导致西延线结构不均匀沉降的主要原因。针对软土地区地铁隧道的不均匀沉降问题,应结合工程地质条件和周边建筑开发程度,进行分区预控制。     

基坑施工对盾构隧道变形影响的实测研究

利用广州地铁一号线黄沙-长寿路站区间隧道变形监测数据,从隧道各测点与隧道中心绝对位移、道床绝对位移、道床与隧道中心相对位移、各测点与隧道中心相对位移、隧道收敛以及隧道变形曲率半径出发,详细研究了地铁上盖物业建筑群基坑施工对区间隧道的变形影响,解析了诱发道床开裂和水沟翻浆冒泥病害的原因.研究结果表明:(1)上行线隧道己朝西北角基坑发生侧向移动,隧道处于不利的扭转受力状态,下行线隧道水平方向变形则呈现明显的腰鼓形态;(2)上、下行线隧道沉降主要集中在离车站北端0～70 m区段,沉降曲线均呈现明显的勺子形状,且下行线隧道沉降量明显大于上行线;(3)道床最大沉降量在地铁正常运营控制范围内,但道床与隧道底部间存在一定程度的脱空,导致道床开裂和水沟翻浆冒泥;(4)隧道纵向沉降最小曲率半径为19 500 m,按等效轴向刚度模型计算,其对应的管片环环缝最大接头张开增量为0.33 mm.     

深埋矿山法地铁隧道下穿既有铁路隧道影响研究

以厦门某矿山法地铁隧道下穿既有铁路隧道为工程背景,运用数值模拟隧道开挖过程,并结合现场监测,研究新建深埋地铁隧道下穿既有铁路隧道结构沉降变形情况,以及新建地铁隧道在下穿过程中隧道拱顶沉降、净空收敛的变化规律。数值模拟结果表明,既有铁路隧道结构最大沉降量为1. 15mm,沉降值较小;新建地铁隧道在Ⅳ围岩下变形最大,且随着围岩强度提高,变形越小。监控量测结果表明,既有铁路隧道与新建地铁隧道的变形趋势与数值模拟吻合,进一步验证了模拟的准确性。因此,深埋地铁隧道开挖过程,新建隧道变形与围岩强度相关,围岩强度越高变形越小;深埋地铁隧道在Ⅱ级～Ⅳ级围岩强度下对上部既有铁路隧道的影响较小。     

盾构下穿高速铁路高架桥沉降变形控制技术

以北京某地铁盾构区间下穿京沪高铁工程为背景,采用ANSYS建立三维地层结构模型,分别对盾构施工时不采取防护方案和采取防护方案两种情况进行沉降变形分析。并在下穿前进行4个试验段掘进,通过分析掘进参数和地面沉降,确定盾构下穿施工参数。最后在下穿施工过程中对桥梁墩台沉降和隔离桩水平变形规律进行监测分析。综合得出:1采用隔离桩防护方案,盾构下穿施工引起的变形量1mm,满足设计要求;2通过试验确定上土仓压力、出土量、浆液配合比、注浆量及注浆压力等施工参数能够有效控制地表沉降;3在盾构施工阶段,桥梁墩台最大沉降值为0.8mm,施工结束后变形均趋于稳定;盾构施工时隔离桩朝隧道方向变形,在隧道埋深处变形较大,最大水平位移为3.15mm。     

郑徐客运专线区域地面沉降的影响与应对措施分析

受地下水大面积开采或抽取影响,郑徐客运专线沿线地下水降低引起了严重的区域地面沉降问题,形成了多个以城镇为中心的大型降水漏斗。通过对沿线地层及含水层特点、地下水开采状况、地面沉降现状、开采地下水引起地下水渗流场变化等调研分析,依托Visual Modflow软件模拟地下水水位变化,分析地下水流场及降水漏斗范围,并通过建立地面沉降数学模型,来预测地下水水位下降引发地面沉降发展趋势。根据评估结果对沉降严重的重点地段建立了沉降监测系统,综合监测以及预测评估成果分析评价沿线区域地面沉降对工程的影响,并提出了相应防治对策和应对措施,供类似高铁勘察设计、施工、运营养护阶段决策应对参考。     

软土隧道渗漏对隧道及地面沉降影响研究

0引言近年来,我国特大城市,已经修建了包括地下铁道在内的城市快速轨道交通(RTS),这无疑对缓解日益拥挤的城市交通和扩大城市可利用空间具有重要意义。然而,我国沿海地区大多存在软土地基,地铁隧道在运行过程中的沉降现象日益引起人们的重视。隧道不均匀沉降会使隧道产生弯曲变形,并导致隧道接缝张开,从而进一步加剧渗漏,甚至漏泥[1,2]。这样地铁的维护费用将大为增加。从营运上来说,隧道沉降会影响轨道的平整、行车安全和乘坐的舒适性。以建于软土地基里的上海地铁l号为例,自1995年4月正式建成投入运营以来,已经出现了较严重的纵向沉降问题,最大累计沉降量超过20cm[1],年度最大差异沉降量可达3cm。软土中     

浅埋暗挖法隧道施工引起的沉降变形相关性分析

地表沉降是浅埋暗挖法隧道施工引起的主要变形。各种监控量测手段已经普遍应用到隧道施工管理过程中,如何很好地利用测得的变形数据去反馈施工和设计,是非常值得探讨的课题之一。文章根据南京地铁2号线隧道浅埋暗挖区间段实测数据的统计分析结果,得出最大地表下沉速率和最大下沉速率时的地表下沉量与变形稳定时的沉降量和隧道施工的主要纵向影响范围均具有线性关系的结论,线性系数与影响沉降变形的诸多因素有关,可通过具体工程实测数据回归得到。     

地铁振动荷载作用下隧道土体变形数值模拟

上海地区地铁隧道主要埋设于第③层淤泥质粉质粘土和第④层淤泥质粘土层中,根据长期监测资料的分析,地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响.利用室内动三轴试验结果确定土体的动弹性模量,采用数值模拟的方法计算饱和软粘土地区地铁振动荷载作用下隧道周围土体的变形,由此进一步计算出地铁振动荷载作用下引起的地面沉降量.通过计算的地面沉降量与实测值比较,其结果与工程实际相吻合.因此可以利用此方法对地铁运营后的沉降量进行评价和预测,为地铁工程的设计、安全运营以及对周围建筑物的影响提供有价值的参考.     

地铁振动荷载作用下隧道土体变形数值模拟

上海地区地铁隧道主要埋设于第③层淤泥质粉质粘土和第④层淤泥质粘土层中,根据长期监测资料的分析,地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。利用室内动三轴试验结果确定土体的动弹性模量,采用数值模拟的方法计算饱和软粘土地区地铁振动荷栽作用下隧道周围土体的变形,由此进一步计算出地铁振动荷栽作用下引起的地面沉降量。通过计算的地面沉降量与实测值比较,其结果与工程实际相吻合。因此可以利用此方法对地铁运营后的沉降量进行评价和预测,为地铁工程的设计、安全运营以及对周围建筑物的影响提供有价值的参考。     

双圆盾构掘进中的地面沉降控制技术

采用双圆盾构施工地铁隧道是解决地下工程空间利用的有效途径。介绍了上海市轨道交通10号线3标同济大学站—大连路站—邮电新村站区间隧道采用双圆盾构施工的方案。重点叙述了引起地面沉降的原因及控制地面沉降的措施。通过工程实际,测得双圆盾构施工中累计的最大沉降量为49mm。     

上海轨道交通浦江线运营期沉降特性分析

本文对浦江线运营期长达3年的沉降监测数据进行分析,结合沿线设计资料、周边环境条件、工程地质条件等资料分析了线路各区间工后沉降特征及其影响因素.分析结果表明:沿线最大累计沉降量为6.88mm,相邻墩台最大差异沉降量为2.74mm,在运营开始约12个月后,各区间沉降速率趋于稳定,沉降达到稳定状态.沿线受古河道影响存在两个明...     

基坑上跨既有地铁隧道施工扰动效应研究

为了探究基坑上跨既有地铁隧道施工过程中基坑结构、地表和既有隧道的变形规律,以某过江通道上跨既有地铁隧道为工程背景,运用FLAC 3D软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行动态模拟.结果表明:基坑上跨既有地铁隧道施工完成后,隧道整体产生隆起变形,尤其是在隧道拱顶部位,最大隆起量达到19.72 mm;地表沉降值处于沉降安全范围以内,但在距基坑3～4m位置处,最大沉降值达到16.47 mm.研究成果可为工程实践提供理论支撑和技术指导.     

新建轨道线区间隧道下穿既有线路变形影响分析

以武汉新建轨道交通12号线盾构区间下穿既有2号线长～汉盾构区间为工程背景,采用三维数值模拟分析新建线路施工对既有轨道交通变形的影响。研究结果表明：盾构掘进施工对既有结构及线路影响较小,盾构隧道贯通后区间结构最大竖向位移为–4.96 mm,最大水平位移为0.309 mm,2号线盾构区间累计最大沉降量为–2.86 mm,区间结构变形量和沉降量在相关规范控制范围内,满足区间安全运营要求。通过设计上加强管片配筋、增加注浆孔,隧道施工中加强掘进参数控制和及时同步注浆,加强二次注浆,同时对2号线长港路站—汉口火车站区间设置监测点,指导施工,保证地铁安全运营。     

基坑施工对邻近运营隧道变形影响全过程实测分析

既有运营地铁隧道因邻近基坑施工发生变形,对地铁隧道正常使用和安全运营带来不利影响。根据基坑施工期间邻近运营地铁隧道变形监测数据,对隧道变形从基坑围护结构施工开始至开挖结束进行了全过程分析。研究结果发现:TRD施工对邻近隧道存在挤土作用,隧道呈现"水平收缩,竖向拉伸"变形模式;三轴水泥搅拌桩施工引起隧道向基坑方向位移;地下连续墙施工对邻近隧道相当于侧向卸荷作用,隧道呈现"水平拉伸,竖向收缩"变形模式。围护结构与基坑开挖施工间隙产生的道床沉降量占总道床沉降量比例最大,达到了70.24%;隧道水平位移在围护结构施工阶段增加量最为突出,占总水平位移量43.81%;隧道收敛在基坑开挖阶段增加量最大,占总隧道收敛量的55.26%。建议类似工程根据隧道变形发展规律,制定不同施工阶段变形控制措施,使邻近隧道各项变形处于安全、可控范围。     

上海深基坑工程地面沉降危险性分级

深基坑工程是高层建筑、地铁隧道、地下空间开发利用等城市建设中的重要基础工程.深基坑工程对区域地面沉降影响明显,而地面沉降是上海最主要的地质灾害.通过实例及数值模拟分析表明,降承压水是上海深基坑工程引起地面沉降的主要影响因素.而不同的降水方式,地面沉降效应差异较大.从地面沉降角度进行了深基坑工程类型的划分.结合上海地面沉降防治分区,提出了深基坑工程地面沉降危险性分级标准,为深基坑工程地面沉降危险性评估提供参考,为城市防灾减灾提供决策依据.