浅埋大断面软岩隧道施工影响下建筑物 安全性控制的试验研究

 厦门机场路一期工程在大跨、浅埋及复杂地质等工程条件下穿越地表密集的建筑物群,受隧道施工影响的建筑物多达90余栋。在隧道施工过程中,既要保证新建隧道结构的安全,同时还要保证地表既有结构的安全,而后者显得更加重要。隧道施工面临着全风化花岗岩遇水软化、隧道结构整体沉降、地层大变形、建筑物差异沉降及裂缝控制等诸多难题。在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,为保证控制方案的可靠性,对拟拆迁的104#和105#楼房进行试验研究,通过施工过程的注浆抬升和变形监测结果,论述地层沉降、建筑物沉降及裂缝产生、发展随隧道开挖的变化规律,并提出优化洞内施工与地面注浆抬升建筑物相结合方案,控制围岩大变形和有效保护建筑物的工程措施。试验数据表明,将核心控制指标—建筑物差异沉降量控制在20 mm以内可保证建筑物的安全;地表注浆与洞内注浆相结合可实现对建筑物的抬升,并有效地减小建筑物的差异沉降并控制裂缝的发展。研究结果为机场路隧道后续穿越重点建筑物的施工提供了技术支撑和安全保障,也为今后类似工程的设计、施工和研究提供了有益的借鉴和参考。     

隧道CRD法施工对地表不同结构形式建筑物影响的对比分析

隧道开挖施工必然会使地表产生沉降,从而对地表建筑物产生不利影响,且其影响随建筑物结构型式的不同而不同。本文针对厦门机场路梧村山隧道施工实际,对隧道上方框架结构和混合结构的建筑物变形及裂缝进行监测,分析隧道施工对地表不同结构型式、不同高度建筑物的影响。研究表明:连拱隧道CRD法施工中,掌子面CRD1~4开挖期间对混合结构沉降影响最大,掌子面CRD1~CRD5开挖期间对框架结构影响最大。框架结构抵御隧道施工引起环境变化的能力强于混合结构的;低层建筑抵御隧道施工引起环境变化的敏感度高于多层建筑的。     

隧道施工对地表建筑物的影响

城市隧道在开挖过程中会扰动地层,对建筑物产生沉降等影响。文中基于重庆市地铁隧道施工过程中穿越某建筑物的实际问题,采用Midas-GTS软件建立模型,研究隧道施工引起建筑物位移和内力变化问题,发现采用小导管注浆可有效控制地表变形和建筑物沉降。     

地铁施工对邻近建筑物和地表变形影响的分析

根据沈阳地铁中街站大跨度隧道洞桩法开挖施工过程中引起地表沉降变形的现场跟踪监测数据,分析得出隧道开挖过程影响地表沉降变形的特征和规律。结果表明:对地层土体扰动较大、明显影响地表沉降变形的步序分别是小导洞开挖和初衬扣拱施工阶段,约占最终沉降量的70%,而其他步序影响较小,因此控制小导洞开挖和初衬扣拱施工阶段的地表沉降是工程关键。分析还表明,施工前对拱顶上部地层及建筑物基础围岩进行注浆加固,可显著减小地表和建筑物的沉降变形。     

管线渗漏水范围对浅埋隧道围岩变形和破坏的影响

 管线渗漏水是城市浅埋隧道施工安全事故的重要诱因,明确管线渗漏水对浅埋隧道围岩变形和破坏的影响规律是安全事故防控的基础。针对VI级围岩浅埋地铁隧道,采用平面应变模型试验研究管线渗漏水范围对围岩变形和破坏的影响规律。试验结果表明：(1) 管线渗漏水作用下,隧道尚未开挖就产生明显的地表沉降,随着渗漏水范围的增加,地表沉降值和沉降范围也随之增大,但当管线渗漏水范围到达拱顶后,其继续增大对地表沉降的影响程度明显减弱。(2) 管线渗漏水作用下,隧道开挖前地表即产生明显的竖向裂缝,随着地表沉降的增加,裂缝的深度和宽度均同步增加;隧道开挖后,地表竖向裂缝的深度和宽度随地表沉降的变化速率较隧道开挖前有所减小。(3) 管线渗漏水范围越大,隧道开挖后造成地层破坏的程度越剧烈;小范围管线渗漏水情况下,管线渗漏水范围对围岩破裂面形状的影响不大;中等范围和大范围管线渗漏水情况下,管线渗漏水范围的包络线和围岩破裂面高度吻合,且破裂面相对于无渗漏水影响的情况更为陡峭。     

富水地层中重叠隧道施工引起土体变形研究

重叠隧道施工易产生隧道结构不稳定和地层变形等问题。重叠隧道富水地层施工时,土层开挖应力释放和地下水渗流共同作用使得地层和隧道变形问题显得更加突出,增加了施工难度。以深圳地铁5号线重叠隧道为背景,采用数值方法研究了开挖应力释放和渗流作用在重叠隧道施工不同阶段对隧道结构和土层变形的影响,得到富水地层重叠隧道施工土层变形规律,同时提出了控制地层变形措施。重叠隧道下洞施工时,采用设置超前注浆支护能有效控制开挖应力释放引起拱顶沉降,开挖完成后隧道拱顶在渗流作用下沉降稳定,而隧道上覆土层因失水固结产生较大工后沉降,同时地表沉降槽深度和半径在渗流作用下不断增大;为避免下洞隧道在渗流作用引起上洞隧道整体沉降,上洞在下洞施工引起土体变形稳定后进行施工。上洞开挖应力释放引起较大地层沉降,开挖应力释放引起较大地层沉降,渗流因素引起地层工后变形较小,地表沉降槽深度迅速增大而影响半径保持稳定。     

双洞隧道侧穿既有建筑风险分析和方案优化研究

隧道施工必然会引起地层变形,从而对邻近地表建筑物产生不利影响。以北京地铁9号线军事博物馆站—东钓鱼台站区间隧道近距离侧穿中华世纪坛为工程背景,先进行隧道施工对中华世纪坛影响的风险分析,并提出相应的控制措施;然后采用流固耦合数值分析,研究左线和右线施工顺序、径向注浆、超前小导管注浆和隧道与建筑物位置关系等影响地层变形的关键因素;最后结合施工监测数据,分析隧道侧穿施工引起的地表沉降、中华世纪坛坛体沉降和倾斜以及地下管线沉降的特征。     

隧道下穿富水软弱不均匀地层沉降控制技术研究

在富水软弱不均匀地层中开挖隧道,对地表沉降的控制是非常重要的。尤其是当地表存在密集建筑物时,控制标准更严格,控制难度更大。该文依托南方某隧道工程下穿书画院段,采用数值计算和现场数据分析,对下穿段地表沉降控制方法和地表沉降规律进行了研究。主要得出以下结论:(1)大断面隧道下穿富水软弱不均匀地层时采用地表袖阀管注浆可以有效控制地表沉降,减小注浆区上方地表沉降的不均匀性,且地表沉降在二衬施作完成前已经趋于稳定;(2)下穿书画院段地表沉降值与地层的变化趋势存在一定的关系,地层条件越复杂,隧道开挖产生的地表沉降越大;(3)采用双侧壁导坑法下穿不均匀地层沿开挖方向中线左侧地表先产生沉降,右侧地表沉降相对滞后,且沿开挖方向左侧地表累积沉降值大于右侧地表累积沉降值;(4)地表袖阀管注浆工况下地表横向沉降分布曲线不满足Peck公式。     

浅埋隧道下穿既有桥梁墩台位移分析及控制措施

浅埋隧道下穿既有桥梁是隧道施工中的难点,易引起桥桩等部位沉降变形甚至倒塌破坏。为控制浅埋隧道下穿既有桥梁墩台的施工位移量,以玉磨铁路段勐养隧道下穿思小高速桥梁为例,采用MIDAS有限元软件对该段地表注浆加固、隧道内超前加强支护措施进行模拟分析,得出不同控制措施下地表及桥梁墩台的位移变形量,并与施工期间的变形监控量测数据进行对比。结果表明：针对浅埋矿山法施工的隧道,采取地表注浆加固且隧道内进行超前加强支护相结合的控制措施,地表及桥梁墩台位移最小,反之位移最大,且地表注浆加固对地表位移控制效果优于洞内加强措施;浅层地表注浆加固对隧道内位移影响不大。     

深圳地铁隧道下穿密集建筑施工地层变形控制技术

深圳地铁5号线暗挖段下穿老梅子园密集浅基础建筑物,该处地层富水软弱,属于VI级围岩,地层变形不易控制。为确保隧道暗挖施工及地表建筑物安全,采用超前大管棚加固地层、旋喷桩连续隔断墙和地表跟踪注浆等技术措施控制地层变形。其中,管棚加固用以增加地层支护刚度,减小开挖对周围土体的扰动;旋喷桩墙限制隧道开挖的横向影响;地表跟踪注浆改善土层的力学性能,提高土体的压缩强度。地表监测表明,上述措施有效控制了暗挖段开挖过程中的地层变形,使隧道得以顺利通过该区域。     

地铁竖井施工对周边建筑影响及加固措施

竖井施工不可避免扰动地层,引起地铁隧道周边建筑物沉降,影响其安全和正常使用。结合某地铁区间隧道,分析竖井施工引起的周边建筑物的变形特点、原因及规律。以邻近某建筑为例,提出开挖掌子面进行全断面封闭措施;隧道内超前深孔帷幕注浆;隧道台阶法开挖及时进行支护,并向初期支护背后注浆回填、径向注浆以及地面注浆加固技术措施,对建筑物...     

盾构隧道下穿老旧建筑物群微沉降控制技术研究

中心城区盾构隧道下穿老旧建筑物的沉降控制是盾构施工的焦点问题。通常沉降控制方法是通过地表沉降监测数据,决定是否进行二次注浆,但地表及建筑物变形早已发生。为了弥补传统方法沉降处置滞后的不足,提出了"微沉降"施工控制技术,开发了壁后注浆雷达实时检测系统与自动化监测预警平台,在地表沉降发生之前及时注浆填充地层损失的空隙,防止地表沉降,保证老旧建筑物安全。济南轨道交通R3线王—裴区间隧道下穿越的老旧建筑物群,建造时间多为20世纪70—80年代,部分墙体风化严重,大大增加了地表沉降控制、建筑物保护难度。首先,利用三维有限元软件,对隧道下穿苏宁大楼和农业银行进行三维数值模拟,认为适当增加注浆压力可以有效减小地表沉降值,模拟结果与监测数据较为吻合。其次,为了掌握壁后注浆质量,控制隧道下穿化肥厂宿舍楼时的地表变形,开发了壁后注浆雷达实时检测技术,在衬砌拼装间隙检测注浆质量,动态调整注浆压力及注浆量,有效控制了地表沉降。同时,项目采用自动化监测和人工监测联合的监测方案,实时监测建筑及地表变形,并通过移动端手机应用实时掌握变形情况,可及时采取措施。利用雷达实时检测结果与地表监测结果,地上地下联动,地表沉降被控制在5 mm之内,最终基本实现了"微沉降"的目标,建筑物得到了良好的保护。     

围岩蠕变对隧道下穿建筑物施工变形的影响

为研究考虑岩体蠕变时隧道下穿建筑物施工引起围岩和建筑物的变形规律及特点,结合同茂隧道下穿地表复杂建筑群的工程实践,以隧道下穿6号楼为例,分别进行了围岩弹塑性和考虑其蠕变的粘弹塑性数值模拟研究。对比分析两种计算结果发现,岩体蠕变显著增大了建筑物桩基础的沉降和水平位移,并改变了桩基础的沉降曲线形态和水平位移规律,进而改变了桩基础连梁的受力特征。此外,岩体蠕变扩大了上覆建筑物荷载对隧道的影响范围,改变了桩基础周围岩体塑性区的分布。     

潛盾隧道通過社區下方之建物保護

介紹在粘土層中進行曲線雙隧道穿越建物下方之中和線案例。為避免施工引致地表變形過大損及鄰產,原規劃於潛盾隧道周缘以高壓噴射灌漿工法施作一地盤改良環,以截斷沈陷槽向外傳播,達到抑減沈陷之目的。惟因隧道係在建物下方,灌漿工作僅能採斜灌方式施工,經以單管、雙重管及三重管工法進行現場試灌,試灌結果顯示取樣率最低,實際成環效果並不理想;正式施工時初採HDD水平式灌漿,惟在施作第2個孔灌漿樁時發生施工點上方民房地坪隆起,故中止改良工作;在審慎評估潛盾施工程序與施工控制技術後,決定採嚴謹之潛盾施工品質配合背填灌漿後之二次注入灌漿工法,加上密集之監測管控方式施工,確實可以克服軟弱地層條件並有效將隧道施工引致之沈陷降至最低,達到建物保護目的。     

深孔注浆在地铁邻近建筑物控制沉降的应用

以北京某地铁暗挖PBA车站小导洞旁穿建筑物为例,通过对车站一侧边导洞采取深孔注浆措施与另一侧边导洞未采取深孔注浆措施的沉降监测数据比对,基本得出了通过采用深孔注浆措施能够有效地减小对建筑物的变形影响,在以后类似的地铁施工穿越建筑物风险源具有指导意义。     

隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究

 在分析建筑物沉降恢复特点的基础上研究注浆抬升机制,提出地层充填密实、止浆围护形成、抬升力形成及建筑物结构抬升的四阶段作用模式,并相应总结建筑物稳定抬升的施工技术要点。采用数值模拟方法对厦门市成功大道工程隧道穿越104#,105#试验楼注浆抬升进行预测分析,得到建筑物单次抬升量为2.1～3.7 mm,且不同抬升力和围护刚度对抬升效果具有显著影响,适当增大抬升力和围护刚度对抬升有利,但其作用有限。工程现场试验结果表明,注浆抬升是反复对地层劈裂–充填–再劈裂的过程,当注浆压力达到0.7～1.0 MPa时楼房即开始出现明显抬升,且单次最大抬升量为2.2～3.1 mm,这与数值分析预测结果基本吻合。所得结论有助于科学认识城市隧道及地下工程安全性控制的内涵,并可为类似工程提供一定的参考和借鉴。     

山地城市隧道开挖对既有建筑物的影响研究

城市浅埋暗挖隧道施工下穿既有建筑物的工程安全问题越来越受到重视。以重庆曾家岩嘉陵江大桥工程南侧主线隧道下穿、侧穿市政府办公楼,邻近戴笠公馆等建筑物为工程背景,通过FLAC3D建立了三维办公楼框架模型、三维地质地层模型和三维曲线连拱隧道模型,对双连拱隧道开挖过程中的邻近建筑物的变形规律及开挖后地表建筑物的变形和受力进行了分析。研究表明:下穿隧道开挖过程中,框架结构桩基的沉降变形值受距隧道轴线的距离及开挖步的影响较大,而水平变形值受开挖步的影响较大,受距隧道轴线距离的影响较小;隧道开挖将使框架结构底部地基梁的轴向力和弯矩发生较大变化,使桩的轴向力略微增加,弯矩略微变化。