新建工程穿越既有地铁设施监测方法综述

随着城市建设进一步发展及城市轨道交通线路网络逐渐加密,新建工程穿越既有地铁设施的案例将大量涌现,为保证既有地铁设施的结构及运营安全,目前在穿越施工过程中普遍会对既有地铁设施进行专项安全监测。由于每个新建工程的施工工艺、穿越方式、穿越距离及工程环境等均有所不同,相应的对既有地铁设施的监测方法也不尽相同,故对穿越施工影响下既有地铁设施的监测技术进行总结阐述,为今后类似工程提供借鉴。     

围压和地下水对软岩残余强度及峰后体积变化 影响的试验研究

 就宜万铁路堡镇隧道高地应力大变形段中所揭示的黑色炭质页岩设计不同饱水时间下的三轴试验方案,进行三轴力学性质测试,获得围压和饱水时间对软岩残余强度和峰后体积变化的影响规律,探讨二者对软岩残余强度和体积变化的作用机制及特点,对隧道二次衬砌作用时机进行分析。     

软弱夹层引起围岩系统强度变化的试验研究

堡镇隧道地质条件复杂,埋深大且地应力高,地下水丰富,岩体软弱破碎,隧道自稳能力差,存在顺层偏压。围岩变形具有"变形速度快、变形量大且破坏严重、持续时间长"的基本特征,同时又表现出时间上和空间上不均匀、不对称等诸多特性。通过对隧道左线出口段围岩变形量测资料和掌子面地质素描的比较分析后发现,掌子面有软弱夹层沿洞室径向分布时,其变形破坏程度较相邻段同类围岩严重得多,不同夹层厚度对围岩变形的影响程度也不同。因此,依据堡镇隧道开挖以来变形破坏程度最严重的高地应力炭质页岩段软弱夹层和围岩的典型组合结构,设计了不同厚度软弱夹层的三轴试验方案,进行了含软弱夹层围岩的室内三轴试验研究和三轴力学性质测试,描述了软弱夹层厚度为2.5 cm和围压为4 MPa时的全应力–应变曲线特征,探讨了系统强度变化规律,分析了围压和夹层厚度对系统强度变化的作用机理及特点。     

盾构近距离穿越大型桥区安全监测技术应用研究

随着城市地下空间开发利用的进一步深入，隧道近接既有结构施工将不可避免的频繁出现，如何保证近接施工安全顺利完成也逐渐成为制约工程施工的重点或难点。本文以某盾构隧道近距离穿越大型桥区施工为背景，详细论述了该工程近接施工过程中所采用的常规监测与实时监测技术相结合的综合监测技术措施，监测结果表明，该安全监测技术措施的应用对保证近接施工安全顺利进行起到了合理、有效的作用。这将为今后类似工程中开展安全监测工作提供有益的借鉴与支持。     

地铁致凸形地貌地表振动局部放大现象实测及机理分析

法源寺文保区毗邻地铁4号线,区域受地铁振动影响较大。该研究通过对地铁运行影响下法源寺文保区的现场振动测试,发现浏阳会馆位置存在明显的地表振动局部放大现象,通过相关分析得出结论:(1)浏阳会馆位置为典型的凸形地貌,其地表振动"局部放大区"出现在振中距1.5~3.0倍左线隧道埋设范围内,这与现有研究成果(约1.0~1.5倍隧道埋深)并不相同;(2)基于弹性波场理论,分析了地下埋置振源下凸形地貌地表振动放大区形成机理——传递到凸形地貌内的振动波一方面会在坡脚产生绕射,形成以坡脚为新的振源点的波场,并部分转化为面波沿坡面传播,这样远离坡脚的界面透射波、坡脚新绕射波、坡面面波及表层土内的多次反射波便会在凸形地貌地表进行叠加;另一方面凸形地貌为若干介质层的组合,其波阻抗一般会随地层深度的减小而减小,传递到凸形地貌的透射波在向上传递的过程中,波速会不断放大,最终导致凸形地貌地表振动的局部放大;(3)采用二维有限元模型对地铁致凸形地貌地表振动局部放大现象进行了数值验证,结果发现凸形地貌地表竖向加速度峰值在其波阻抗由深及表逐渐衰减时,凸形地貌地表振动局部放大效应最为明显,数值计算结果与实测值基本吻合;数值计算结果还发现凸形地貌地表竖向加速度峰值随着地貌高度的增大而增加,达到临界值后,又会随着地貌高度的增大而降低,表明凸形地貌的振动放大效应并非会随着高度增加的而无限增大,其只在一定高度范围内存在。     

地铁致凸形地貌地表振动局部放大现象实测及机理分析

法源寺文保区毗邻地铁4号线,区域受地铁振动影响较大。该研究通过对地铁运行影响下法源寺文保区的现场振动测试,发现浏阳会馆位置存在明显的地表振动局部放大现象,通过相关分析得出结论:(1)浏阳会馆位置为典型的凸形地貌,其地表振动"局部放大区"出现在振中距1.5~3.0倍左线隧道埋设范围内,这与现有研究成果(约1.0~1.5倍隧道埋深)并不相同;(2)基于弹性波场理论,分析了地下埋置振源下凸形地貌地表振动放大区形成机理——传递到凸形地貌内的振动波一方面会在坡脚产生绕射,形成以坡脚为新的振源点的波场,并部分转化为面波沿坡面传播,这样远离坡脚的界面透射波、坡脚新绕射波、坡面面波及表层土内的多次反射波便会在凸形地貌地表进行叠加;另一方面凸形地貌为若干介质层的组合,其波阻抗一般会随地层深度的减小而减小,传递到凸形地貌的透射波在向上传递的过程中,波速会不断放大,最终导致凸形地貌地表振动的局部放大;(3)采用二维有限元模型对地铁致凸形地貌地表振动局部放大现象进行了数值验证,结果发现凸形地貌地表竖向加速度峰值在其波阻抗由深及表逐渐衰减时,凸形地貌地表振动局部放大效应最为明显,数值计算结果与实测值基本吻合;数值计算结果还发现凸形地貌地表竖向加速度峰值随着地貌高度的增大而增加,达到临界值后,又会随着地貌高度的增大而降低,表明凸形地貌的振动放大效应并非会随着高度增加的而无限增大,其只在一定高度范围内存在。     

地铁隧道穿越既有桥梁安全风险评估及控制

 由于城市地铁建设的不确定性和桥梁结构的复杂性,导致城市地铁工程邻近桥梁施工安全风险的显著增加。针对地铁施工对邻近既有桥梁的安全影响问题,建立包含工前检测、工前评估、工中动态控制、工后评估及恢复等四个方面的既有桥梁安全风险评估及控制体系,即识别可能存在的风险,提出地铁施工过程中既有桥梁施工中的控制指标及控制标准,关键是既有桥梁所能承受的最大差异沉降量;综合应用注浆加固及主动顶升等措施,利用信息化手段实现既有桥梁在全过程中的安全性;通过对施工结束后施工数据的分析,对既有桥梁结构进行必要性评估及恢复。将该成果应用于北京地铁6号线穿越花园桥施工过程中,结果表明,穿越施工风险控制达到了预期的控制目标,实现了既有桥梁在隧道施工过程中的安全运营。     

列车动载下衬砌厚度对隧道结构动力响应的影响研究

以北京市某在建地铁盾构区间为工程背景,探究列车动载下衬砌厚度对隧道结构动力响应的影响。采用英国几何不平顺值提供的公式模拟列车运行过程中产生的激振力,研究80 km/h车速下隧道结构不同监测点的动力响应。运用有限差分软件FLAC3D建立计算模型,计算分析了250、300、350、400、450 mm 5种管片厚度下结构的动力响应。通过计算得出:列车动载下结构出现整体运动趋势;位置特点相同的监测点具有更加相近的振动时程曲线;隧道两拱脚及拱顶和仰拱处均产生位移差,进而引起附加应力;最大主应力峰值远小于结构材料的极限抗拉强度;管片厚度较大的结构在动力响应方面表现出一定的优势。     

多参数遗传算法在地铁穿越工程中的应用

复杂地铁穿越工程中既有地下结构的沉降和变形预测是一个非常困难和复杂的问题。针对传统正分析方法在穿越工程中预测精度低的弊端,提出了一种全新的基于多参数自适应遗传算法的反分析预测模型。该模型是一种考虑施工过程的动态反分析方法,它能够综合考虑之前两个施工步序的影响,反演得到最佳的地层参数。运用该预测模型在北京地铁四号线下穿施工中对既有二号线宣武门站的结构沉降进行预测,结果表明：①引入自适应机制的该遗传算法能够改善多参数预测时局部收敛的现象,使得反演参数的“最优性”大大增加;②与其它预测方法相比,该方法的适应性更强,预测精度更高,值得应用和推广。     

大跨度超浅埋复杂岩层隧道爆破开挖方案研究

大连石门山隧道为双幅式双向六车道隧道,隧道施工难度最大地段为北口130m超浅埋地段。针对该地段的复杂情况采用机械配合爆破的方法进行施工,下部采用微震动爆破,上部采用机械开挖,最终安全快速地通过该地段。本文介绍了该工程地质概况、开挖方案、特制挖斗、爆破参数。该法对大跨度复杂性隧道的开挖有很强的适用性。