浅埋大断面地铁隧道施工方法模拟优化分析

以乌鲁木齐地铁1号线三-新区间大断面隧道为例,采用MIDAS/GTS有限元软件,针对CD法、CRD法、双侧壁导洞法等3种工法分别进行数值计算。以对比分析不同工法下围岩变形、应力、塑性区及地表沉降规律。研究结果表明,采用CD法产生的地表沉降最大,CRD法施工可以有效减小隧道拱腰、拱肩处的水平变形,相对来说双侧壁导洞法能够有效控制拱顶沉降。     

小净距隧道下穿既有地铁车站施工方法研究

基于有限差分法计算程序FLAC3D模拟既有地铁车站下穿隧道三台阶法、CRD法、侧壁导洞法不同施工开挖过程对上部既有地铁车站影响研究,揭示了下穿隧道不同施工方法对既有车站的位移变化的影响差异。侧壁导洞施工方法的模拟结果与监测结果的规律性和数值均较为吻合,表明了模拟分析结果的可靠性。通过三台阶法施工、CRD法、侧壁导洞施工三种施工方式的对比分析发现,侧壁导洞法施工引起的洞底沉降值比前两者方法均要小。下穿段隧道采用侧壁导洞施工方法,对上部已有地铁车站隧道结构变形起到较好的控制效果。     

盾构隧道扩建地铁车站地表沉降预测及分析

 广州市轨道交通6#线东山口站左线站台隧道采用盾构先行过站后扩挖方案修建,地面环境复杂,且建筑物桩基所处地层含水量高、孔隙比大,盾构隧道扩挖施工易引起较大地面沉降。应用数值模拟方法对扩挖施工诱发地层失水引起的地表沉降以及现场扩挖施工变形控制措施的实施效果进行预测,并且运用叠加原理将得到的最终地表沉降与实测数据进行对比分析。结果显示：地层失水沉降及扩挖施工沉降比例为2∶3;盾构隧道台阶法扩挖上台阶施工地表沉降量较大,两台阶两部与两台阶四部扩挖法地表沉降差别不大,盾构扩挖法修建左线站台隧道最大地表沉降为右线CRD法站台隧道的65%;拱部大管棚、袖阀管注浆复合超前预支护增加了地表沉降槽宽度,减小了地表沉降量及倾斜;盾构轴线偏移方案减小了围岩塑形区范围,更好地发挥拱部超前预支护的效果。     

北京东段地层暗挖工法实测地面沉降规律分析

以北京东段相似地层下地铁暗挖工法隧道为研究对象,分别对PBA法、CRD法、双侧壁导坑法、CD法及冻结法结构形式的地面沉降进行分析、总结。得到了PBA工法车站横通道开挖和初支扣拱对沉降的影响基本相同,二衬扣拱影响最小;横通道开挖对土体造成一定的扰动,但主体上方监测点累计沉降较大的位置未必一定位于横通道上方。采用CRD工法施工中,8导洞开挖产生的地面沉降大于4导洞。采用双侧壁导坑法施工中,9导洞与6导洞开挖产生的地面沉降分布情况类似。采用CD工法施工中,地面沉降满足正态分布。冻结法开挖联络通道及泵房对地面沉降的影响较小,开挖对地层的扰动较小,通过实际的测点沉降监测分解,积极冻结、通道及泵房开挖和冻融及工后沉降三个施工过程对应地面沉降无明显规律性。其结论可为类似地层地铁隧道开挖变形分析提供一定工程借鉴。     

黄土地区地铁开挖引起地表沉降试验分析

 城市修建地铁所引起的地表沉降已经成为重要的研究课题，为合理评价黄土地区不同施工方法对城市地铁开挖引起地表沉降的影响，依托西安地铁修建工程实际，对在黄土地层中开挖地铁隧道引起的地表沉降进行离心模型试验，模型试验比率为1∶60，模型箱尺寸为700 mm×500 mm×360 mm，试验对正台阶法、全断面法、双侧壁导坑法和中隔壁法4种不同的城市地铁施工方法的试验结果进行对比分析；结果表明，黄土地区地层开挖地铁隧道所引起的地表沉降以主固结沉降为主，全断面法是控制黄土地质地表沉降最有效的方法，试验结果为黄土地区城市地铁设计施工提供了可靠依据。     

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。     

厦门海底隧道地表沉降控制效果分析及其预测

厦门市翔安隧道是我国首条海底隧道,其五通端右线隧道在采用CRD法施工过程中出现了较大的地表沉降变形,故欲更改采用双侧壁导坑法进行该段的施工开挖。结合现场实际施工和监测情况,就目前开挖段采用CRD法施工引发大面积地表沉降的问题给出了合理地剖析,寻求其可能发生的机制。同时,对目前更改后的双侧壁导坑法在地表沉降的控制效果方面进行了合理有效的分析和预测,得出2种不同施工工法在控制地表沉降及地表变形规律方面的差异,为现场实际施工提供借鉴,希望对以后相关工程具有一定的理论参考价值。     

浅埋黄土连拱隧道施工方案优化研究

双连拱公路隧道在平面线路、洞口位置的选择上较分离式隧道自由度大,在一些中短隧道建设中,往往采用双连拱隧道结构形式。山西省离石隧道为我国第一条黄土连拱公路隧道。本文结合该工程实际,进行黄土连拱隧道的关键施工力学问题研究：正洞上下台阶法与侧壁导洞法施工方案比较研究;先左洞（靠山一侧）施工方案和先右洞施工方案的对比。计算结果表明对于偏压黄土连拱隧道应采用先开挖靠山一侧的侧壁导洞法进行施工。     

公路隧道软弱围岩开挖方法研究

以漳龙高速公路龙岩段乌石山隧道软弱围岩施工为对象,基于公路隧道开挖常用的全断面法、上下台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁小导坑法进行数值计算和理论分析,研究开挖方式对围岩的变形量、应力场、塑性区以及洞周整体稳定性的影响,从力学的角度选择最适合在公路隧道软弱围岩地层的开挖方法,为隧道的合理支护和施工安全提供依据。     

浅埋暗挖隧道施工性态的数值模拟与分析

地铁隧道施工中,隧道开挖程序、施作的步骤对隧道稳定性及地表沉降影响显著。北京地铁10号线某标段浅埋单洞双层隧道,是出入口通道与车站中洞、旁边单层侧洞相接的暗挖部分,单、双层转换,初支结构形式和施工都很复杂。目前国内外对单洞双层隧道分析较少,与车站和通道相连接的这种单洞双层隧道比较短,对它的分析往往被忽视。对采用3层6导洞的CRD工法施工的这种浅埋单洞双层隧道的施工性态进行数值模拟,分析该区域隧道施工引起的地表沉降,探索一次性开挖成洞及隧道分步开挖引起的地表沉降槽的变化形态,拱顶沉降及拱顶主应力的变化规律。数值分析表明:施工工序不同使隧道的偏挖引起的沉降槽向未开挖一侧偏移,此过程中地层最大沉降并不发生在隧道中线处,而是完成全部开挖,地层变形稳定后,其累计沉降最大值位于隧道中线处。隧道开挖衬砌完全施作后,地表沉降变化不大,但是后续开挖步引起的结构内力应予以重视,尤其对于中隔壁支撑及拱底衬砌的支护,要及时施作拱底二次衬砌。研究结果为单洞双层隧道分步施工控制地表变形和洞周位移提供参考依据。     

超浅埋暗挖双层隧道下穿城市主干道设计

城市内双层隧道下穿既有主干道,因受线型、埋深等影响,存在“浅埋、地质条件差、周边环境复杂”等特点,工程实施难度大。结合工程案例,全面介绍了超浅埋、小间距双层隧道采用“大管棚+小导管+掌子面TSS注浆”的超前加固措施、双层衬砌结构配合CRD或双侧壁导坑法的支护方案,以及近接桥梁“加桩补强法”的保护方案是合理可行的;并提出地表沉降控制值可结合工程情况突破常规值(+10 mm~-30 mm),加强分块施工的初支拱脚刚度和拱部回填注浆有利于控制地表沉降的建议。     

浅埋大跨度隧道施工中非均衡支护设计的影响分析

针对当前大跨度隧道施工中出现的一些问题，选取某城市软土地层中采用双侧壁法施工的大跨度隧道为案例，就导洞初期支护的非均衡设计对地表沉降控制以及支护结构内力转换等方面的影响情况进行分析，分析表明： 采用 timoshenko 分层梁模拟支护以及对支护构件按等效刚度处理是合适的，计算结果与实测规律比较吻合；导洞支护的非均衡支护设计对地表沉降影响较大，内壁刚度过度减弱，将导致中洞开挖阶段的地表沉降值迅速增加，给中洞施工带来压力；非均衡支护设计将直接影响支护结构的最终内力分布及中洞开挖阶段的支护内力转换，而对 拆撑阶段支护内力的影响相对较小。     

大断面顶管通道近接穿越下覆既有地铁隧道数值模拟与现场试验

南京某地下步行通道采用非开挖顶管法施工,顶管近距离穿越既有地铁区间隧道及城市主干道。为了保证隧道及主干道安全,施工前建立三维有限元计算模型,模拟施工全过程,预测施工可能引起的隧道及地表变形。根据数值模拟结果提出针对性控制措施,并制定合理的监测方案,分别对隧道竖向位移、水平位移、径向收敛和地表隆沉进行监测。基于监测数据分析隧道及地表变形规律,明确顶管施工期间隧道及地表变形的3个不同发展阶段。研究表明:隧道竖向位移主要表现为隆起,由通道内出土卸荷所引起,工作井基坑开挖对其影响几乎可以忽略;顶管施工过程中,下覆隧道竖向位移先后经历了初始下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;同一监测断面内,地表最大沉降位于通道中心轴线上方,距离通道越远沉降越小;采用微欠挖工艺有效控制了隧道最终隆起和地表最终沉降。     

北京地区浅埋暗挖法下穿施工既有隧道变形特点及预测

 城市地下工程建设中,新建隧道近距离下穿施工对既有隧道造成的扰动不可避免。正确分析及可靠预计既有隧道变形成为目前地下工程建设的热点问题。在预测隧道开挖引起的地表位移的经验法中,Peck公式最简便,应用也最为广泛。搜集北京地区10个近接下穿工程23组数据,对既有隧道实测变形进行拟合,发现绝大多数符合Peck公式分布规律。拟合得到地层损失率为0.116%～1.183%,沉降槽宽度系数为0.93～6.76。讨论新建隧道施工工法、辅助施工方法、新建隧道与既有隧道的埋深、既有隧道刚度、新建隧道双洞间距、变形缝位置等因素对经验参数的影响,给出经验参数的修正公式。将经验参数修正公式与Peck公式相结合,为北京地区受新建隧道下穿施工影响的既有隧道变形提供一个简便、快捷的预测方法,并通过工程实例验证了预测方法的有效性。研究成果可对未来北京同类工程和其他地区近接工程设计和施工提供参考,同时对丰富同类工程数据库具有重要意义。     

浅埋暗挖风道进主体施工技术优化分析

地铁开挖过程中引起的地表沉降对周边建筑及道路有很大的影响,浅埋暗挖风道与主体交叉段的施工是工程中的重难点工序,为控制施工过程中地表沉降量,并对施工进行指导,做出以下研究:以长春地铁解放大路换乘工程为依托,采用FLAC-3D程序数值模拟的方法对CRD风道转入PBA工法车站主体进洞施工进行优化分析;通过对比双拱挑高进洞方案、加强环梁进洞方案与直接进洞方案在风道和主体开挖阶段地表沉降量,发现在风道开挖阶段,双拱挑高进洞方案沉降量较小,而主体开挖阶段,加强环梁进洞方案沉降量较小,得到如下结论:(1)双拱挑高进洞方案在风道开挖阶段对地表沉降控制较好;(2)加强环梁进洞方案在主体开挖阶段对地表沉降控制较好。     

城市隧道施工引起建筑物变形的损坏评估

近年来随着城市地铁建设的快速发展,隧道施工过程中引起地面建筑物或其他结构变形而产生的损坏问题屡见不鲜。地铁建设中需要对大量的建筑物开展变形损坏风险评估工作,而科学的建筑物变形及其损坏的评估方法方面的研究尚很不成熟。针对量大面广的多层砖混结构,研究隧道施工可能造成的建筑损坏问题。利用北京市在20世纪70年代对建筑裂缝控制的研究基础和工程应用经验、特别是扎实可靠的数据得到的最小曲率控制参数,基于对建筑物在隧道施工影响下变形特征的研究和沉降预测的修正刚度法,避开不容易准确估计的建筑材料模量、截面惯性矩等参数,直接根据建筑物的沉降曲线形态,得到用拉应变控制的评估方法,发展了用最小曲率参数来控制隧道施工引起沉降的有效方法。这种评估方法与用拉应变控制的方法取得很好的一致性。     

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下：(1) 不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2) 根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3) 新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4) 任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。     

软土地区深基坑施工对周边环境影响监测分析

对软土地区某深基坑施工期间周边环境影响开展监测研究工作。监测内容包括地下管线变形、周边地表沉降、周边建(构)筑物变形等。监测分析表明:周边管线变形呈现逐步下沉趋势,累计沉降量逐渐增大,距离基坑越近的管线变形越大;东侧深桩基建筑物,未出现较大的变形;南侧三航小区自行车简易房西侧部分沉降较为明显,东侧沉降不明显;三航小区4号居民楼,北侧房屋监测点沉降较为显著,南侧房屋监测点沉降较小;基坑周边地面变形均为距离基坑较近的监测点变形大。     

曲线隧道盾构引起地表沉降分析

以某市地铁工程双曲线隧道区间为研究背景,建立了三维有限差分数值模型.通过数值分析得出盾构引起地表沉降的范围、地层水平移动规律以及双线隧道之间的相互影响.曲线隧道施工不仅在地表内侧引起的沉降范围较大,还影响了隧道周围土体的水平移动趋势.随着曲线半径的减小,隧道两侧沉降范围的差别逐渐增大,外侧土体的水平移动趋势向内侧扩展;随着隧道埋深的增加,沉降范围也逐渐增大,沉降值却不断减小.