大直径高铁跨海盾构隧道下穿典型建筑物研究分析

依托广湛高铁湛江湾海底隧道下穿典型建筑物工程,通过有限元软件MIDAS建立隧道—土体—建筑物精细化数值模型,研究盾构隧道动态施工过程中地表土体以及建筑物的纵向变形规律,并通过现场实测结果验证了模型的合理性。结果表明：刀盘前方地表土体以隆起变形为主,刀盘后方地表土体以沉降变形为主;地表建筑物隆起变形规律可分为缓慢隆起、快速上升、轻微沉降和轻微隆起四个阶段;盾构隧道施工对地表既有建筑物的轴力影响较小,其造成的土体变形是引起地表建筑物变形的主要因素。最后结合数值模拟结果与工程实际,提出实时监测、优化施工参数、土体加固与同步注浆四种地表建筑物变形控制措施。     

土体卸载对隧道结构的风险评估分析

该文主要量化分析隧道上方土体卸载后引起隧道结构隆起值,通过有限元软件模拟隧道上方土体开挖,开挖后完成后结构施工及土体回填,分别分析3个阶段中隧道隆起的变形量。得出结论:隧道结构在开挖过程中引起的上隆值最大,这个施工阶段为隧道结构最不利受力阶段。     

富水粉砂地层下盾构隧道侧穿桩群的安全控制研究

为研究隧道开挖对临近桩基结构造成的不利影响,以南通地铁1号线隧道为研究对象,选取通扬运河处典型复杂断面,采用小应变硬化土本构模型和Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,结合实测数据,模拟富水粉砂的运河地层中隧道开挖对桥梁桩基结构之间的影响规律.结果表明:小应变硬化土本构模型的变形分析结果与实际监测数据更接近.基于小应变硬化土模型分析结果,后行隧道施工会使先行隧道具有偏向开挖隧道移动的整体牵引趋势,且先行隧道竖向整体位移较横向整体位移变化更显著.在渗流作用下,先行隧道施工产生的地表沉降范围及沉降量比后行上部隧道更大,验证了富水地层中渗流作用对土体变形影响程度远大于开挖应力.桩基沿着隧道开挖方向的位移最大,位于中间顶部两边区域,最大变形垂直于隧道方向约35 mm,桩基沉降位移最小.     

武九管廊顶进施工引起地表变形的数值计算与现场实测

顶管法施工避免了管廊施工对地面结构的直接影响,但管廊顶进施工对地表土体变形的影响却不能忽视。本文采用MIDAS/GTS软件对武九管廊和平大道段顶进施工引起的地表土体变形进行了有限元数值计算。研究结果表明:靠近始发井的土体直接产生沉降变形,且随着顶进距离的增加逐渐增大到最大值;远离始发井的土体则先发生抛物线形的隆起变形,在达到某一顶进距离时,土体变形由隆起转变为沉降,且随着顶进距离的增加沉降逐渐增大到最大值;地表土体在垂直于管廊轴线方向的变形呈现"U"型沉降变化曲线,在管廊轴线正上方沉降值最大。开展了武九管廊和平大道段顶管施工引起地表土体变形的现场监测,监测结果验证了地表土体变形有限元计算结果的正确性。     

大断面隧道暗挖施工对临近桩基位移影响分析

针对成都地区某大断面隧道临近既有立交桥桩基的设计和施工方案,运用有限差分法,建立三维模型模拟施工过程。以临近隧道的地面、隔离桩、主桥桩、匝道桩为研究对象,分析了地表沉降量与各桩基位移变化规律,进而判断按照所用隧道设计和施工方案施工时能否确保临近立交桥结构的安全。研究结果表明:地表沉降量最大值为13 mm,沉降范围为隧道轴线两侧8 m以内;右侧6.5 m处主桥桩桩顶沉降量最大,为4.7 mm。由于各桩基位移值均在允许范围内,且安全系数均满足规范要求,故按照该设计和施工方案施工能够确保临近立交桥结构的安全。     

双圆盾构隧道施工偏转角对地表变形影响研究

双圆盾构隧道施工中土体变形控制和纠偏控制是其主要的技术难点。在分析双圆盾构隧道施工中盾构机偏转特性的基础上,基于随机介质理论,采用坐标变换和分区域积分,推导双圆盾构隧道施工中偏转角与地表沉降和水平变形的函数关系式。通过实例计算,分析偏转角对地表变形的影响规律。结果表明:偏转将导致地表产生附加变形,使地表变形曲线由对称变为非对称;地表沉降曲线存在3个焦点(V_1,V_2和V_3),水平变形曲线存在4个焦点(H_1,H_2,H_3和H_4),每个焦点左右两边土体的附加变形方向相反。对于逆时针偏转,V_1左边和V_2,V_3之间的土体附加竖向变形为隆起,V_3右边和V_1,V_2之间的土体附加竖向变形为沉降;H_1与H_2之间、H_3与H_4之间的土体产生正的附加水平变形,而H_2与H_3之间、H_1以左和H_4以右的土体产生负的附加水平变形。最大地表沉降随偏转角增大呈非线性增加,且其位置向左移动;最大右向水平地表变形呈线性增加,最大左向水平地表变形先减小后增加;水平地表变形的平衡点逐渐向左移动。对于顺时针偏转,焦点两边土体的附加变形方向与逆时针偏转相反,且最大右向水平地表变形随偏转角增大而减小,最大地表沉降位置和平衡点逐渐向右移动。     

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.     

叠落盾构隧道施工影响下地层变形及结构受力分析

北京地铁6号线南~东区间工程为北京地区首例叠落盾构隧道工程。针对该工程,本文通过数值模拟与现场实测相结合的研究手段,对叠落盾构隧道施工产生的地层变形及结构受力进行分析,得到以下结论:叠落盾构隧道开挖产生的地层沉降具有不对称性,最大沉降值位于两隧道中心线附近,地表沉降槽宽度较单线隧道减小,沉降值增大,使得土体及地表结构更易发生破坏;下行隧道施工地层损失率大于上行隧道,深部土体产生向隧道内侧变形,且两侧最大水平变形位于下行隧道拱顶上方;叠落盾构隧道施工使得两洞拱腰最大弯矩向两隧道连线方向偏转,下行隧道拱顶弯矩增大,需要在结构设计中引以注意。     

复合桩基承台下土体变形特性研究

为了进一步验证数字图像技术分析承台下土体变形场的可行性和揭示土体的三维变形场发展规律,对模型试验中复合桩基承台下土体变形特性进行了数值分析。模拟结果表明:随着桩距增大,基桩的承载力逐步得到充分发挥;3b桩距桩基地表土体变形的影响范围较之6b桩距桩基要大,地表隆起的范围和隆起量亦较之6b桩距要大,但桩侧及桩端土体变形的影响范围较之6b桩距的要小。3b桩距桩基在桩端外侧和承台板边处土体变形以侧向变形为主,而桩端内侧土体变形基本保持垂直向下的运动模式。6b桩距桩基承台下压缩区主要集中在上部土体中,桩端土体有较大的刺入变形。数值模拟结果为宏观上合理确定复合桩基沉降计算模式提供了必要依据。     

临近地铁隧道基坑开挖的数值模拟分析

临近地铁隧道的基坑开挖必定会对隧道产生影响,同样隧道的存在对基坑的变形也有一定作用。通过对上海某基坑工程应用FLAC3d软件进行数值模拟分析,研究发现,基坑开挖卸载后,地表发生沉降,基坑内土体发生隆起,其中靠近隧道区域隆起值最大;隧道开始整体向基坑方向侧移,但是上下、左右特征点位移量并不一致,隧道产生不均匀应力,特别是上下方向可能存在拉应力。     

朝上盾构施工引起土体变形的数值模拟研究

朝上掘进盾构机从水平隧道始发向上掘进过程中,会导致周边土体变形。采用三维有限元模拟软件MIDAS GTS NX对过程进行建模,利用网格激活钝化、改变网格参数与属性的方法,模拟朝上掘进盾构施工的实际过程,得到隧道周边土体的变形规律,研究不同竖向隧道长度、不同朝上盾构掘进速度等因素对土体变形造成的影响。研究结果表明,在朝上掘进盾构的掘进过程中,地表土体离竖井中心点距离越近,其沉降呈现出先增加后减少,甚至隆起的情况,水平位移相比于竖向位移改变量较小;竖向隧道长度越长,土体及水平隧道因盾构向上掘进产生的扰动就越大;而施工时朝上盾构掘进速度越慢,对于土体的竖向扰动影响就越小。     

软土地区盾构区间下穿既有线工程专项监测分析

通过对软土地区新建轨道交通隧道下穿某既有线工程施工监测过程及相关数据的详细分析研究,发现受盾构施工影响既有线结构竖向位移变化规律与土体地表竖向位移变化规律相似,地表、既有隧道结构施工后沉降变形量显著大于推进过程中变形量,表明盾构穿越对既有线的风险影响范围主要在隧道投影区域.同时,研究分析上述结果产生的可能原因,并针对控...     

基坑开挖对临近地铁影响的数值模拟研究

依托地下室基坑开挖工程,采用数值模拟手段,分析基坑开挖对临近地铁隧道和车站的影响。研究结果表明：基坑开挖引起最大变形发生在地表部位,坑底隆起变形较小;基坑开挖导致隧道和车站结合部应力集中,对隧道结构的渗漏水产生不利影响;基坑施工中,应加强监测并进行局部加固处理。     

盾构法施工对地表及桥梁桩基的影响分析

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题,以深圳地铁5号线洪浪～兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程,对施工产生的地表沉降及桥梁桩基的侧向变形进行了预测分析。计算结果表明,地表沉降最大值为7.32 mm,桥梁桩基变形以水平变形为主,最大水平变形为2.58 mm。在X方向,桥梁桩基下半部分朝背离隧道方向位移;上半部分朝相反方向位移,即桩基发生倾斜,且该倾斜随着盾构机的掘进将越来越大,隧道贯通时达到最大值。     

盾构隧道下穿地铁车站结构沉降特性研究

依托某拟建盾构隧道下穿既有地铁车站工程,考虑实际的工程地质水文条件、隧道施工过程中上部车站结构传递到地基上的荷载、盾构施工参数等因素的影响,建立数值计算模型,模拟盾构隧道下穿施工的全过程,对车站下方有无预埋桩基、不同盾构推力、不同形式预埋桩基条件下车站沉降变形规律进行了分析。研究结果表明:设桩时隧道开挖引起车站底板的沉降变形仅为不设桩的12%,预埋桩基具有约束地铁车站沉降变形纵向扩展的作用;既有地铁车站底板的隆起量随盾构推力的增大而增大,沉降量随盾构推力增大而减小;综合考虑预埋桩基长径比、距径比、排布方式等因素的板凳桩更有利于控制盾构隧道施工对既有车站结构沉降变形的影响。     

施工荷载对既有高铁隧道群的影响数值分析

以某近距离跨越三条高铁隧道群的地铁运用库工程为背景,建立了三维有限元数值模型,分析了桩基和上部结构施工过程中大型施工机械作业所产生施工荷载对既有隧道的影响,得到隧道结构在施工过程中的应力和变形。结果表明,施工荷载使隧道上方土体产生较大变形,既有隧道结构的应力和变形满足安全运营要求。     

复杂环境条件下地铁隧道保护方案探讨

针对运营地铁隧道上方存在地表堆载、隧道两侧基坑开挖、基坑间设置连接通道近距离上跨地铁隧道的复杂工程案例,提出了隧道周边土体门式加固并设置条形板带+抗拔桩的隧道保护方案。采用有限元数值模拟方式对保护效果进行了分析,并介绍了保护方案的实施效果及发现的问题。研究结果表明:地表长期堆载会引起下方隧道结构产生不同程度的沉降和水平收敛变形,部分管片结构可能已存在隐蔽病害,邻近基坑施工前进行隧道结构状态检测及隧道绝对变形值测量十分必要;隧道周边土体门式加固以及设置条形板带+抗拔桩理论上可以减小基坑开挖引起的隧道变形,但应严格控制施工进度,短时间内大面积加固施工极易引起土体扰动,从而造隧道水平收敛变形急剧增大。对于上跨地铁隧道的连接通道,可考虑采用预制箱涵顶进等非开挖方式施工,以减少基坑开挖引起的隧道隆起变形。     

矩形顶管施工诱发地表变形影响因素研究

矩形顶管在施工过程不可避免地会对周围土体产生扰动,引发土体产生变形。依托苏锡常城际铁路太仓站工程项目,通过建立超浅覆土矩形顶管顶进施工三维数值模型,模拟施工过程中对地表的影响,总结地层变形规律;表明：地表隆起与顶管顶进压力和摩阻力成正比;后续施工中,合理控制好开挖面顶进压力及摩阻力是保持开挖面土体稳定、较少地表隆起峰值的关键举措。     

地铁盾构施工对邻近建（构）筑物桩基的影响

以广州地铁18号线盾构隧道下穿办公楼及商业裙楼桩基群为工程背景,针对盾构隧道掘进穿越过程对桩基的变形影响进行了研究。通过获取现场实时监测数据,重点研究了盾构隧道与桩基距离对桩基变形的影响,并结合三维数值模拟开展了深入分析。研究结果表明:隧道开挖会使桩基在水平方向上发生侧移以及倾斜,桩基的整体位移会向着靠近隧道侧以及隧道掘进的反方向发展,桩基的倾斜随盾构施工的进行不断增加;隧道穿越桩基群施工时,先建隧道对后建隧道产生的土体变形的传递起到阻隔作用。     

盾构开挖面土仓压力对地层变形影响分析研究

本文以地铁区间盾构隧道施工为背景,采用有限元分析法,应用有限元软件研究了盾构推进过程中开挖面土仓压力的变化对周围土体变形的影响情况,并将数值模拟结果与实测结果进行了对比分析,得到了开挖面土仓压力的变化对工作面上土体以及盾构前方地表的影响的变形规律。分析结果表明:盾构推进引起的地表竖向位移最大值分布于隧道轴线上;开挖时开挖面土仓压力应控制在2.4bar～2.8bar;土仓压力过大会导致前方地表产生隆起,所以土仓压力不宜大于2.8bar。