地铁盾构侧穿桥梁桩基数值模拟分析

文中依托广州地铁十四号线下穿北二环高速公路石湖特大桥工程,将隧道掘进分为4个施工阶段,即盾构机刀盘到达桩基前、盾体通过桩基后空隙未填充前(单侧有14cm空隙)、盾体通过后空隙用水泥砂浆填筑、盾构机刀盘远离后。采用有限元软件Midas/GTS分析各个施工阶段下桩基的位移响应。数值分析结果显示,全过程诱发的桩基最大水平位移为6.4mm,最大竖向位移为-3.4mm,均未超过桩基建筑物允许沉降值10mm;通过对各施工阶段的分析,桩基最大的位移响应为水平位移,竖向位移相对较小,应对桩基的水平位移进行重点监测,特别是盾构机刀盘即将到达桩基前,此时位移增量较大。     

盾构隧道下穿既有河道的数值变形分析

北京某地铁区间盾构隧道下穿既有河道,运用FLAC3D有限元分析软件,对盾构下穿施工进行了三维数值模拟分析,并结合实际穿越条件,采用调整注浆压力控制了地表沉降.监测结果表明,地表沉降和管片变形均小于允许值,保证了下穿施工的安全.     

盾构下穿引起的既有地铁隧道变形分析

北京地铁某区间盾构下穿既有地铁隧道工程,在开工前期,运用MIDAS/GTS三维有限元分析软件,对盾构下穿施工可能引起的既有地铁隧道结构变形进行了三维模拟分析,并评估了既有地铁隧道结构的安全性,提出了盾构下穿既有地铁隧道结构变形控制标准;施工期间对既有地铁隧道结构进行了现场监测,结合数值分析结果综合分析了既有地铁隧道结构变形情况,并根据实际监测数据,对比分析了预测结果与实际监测结果的差异,验证了模拟预测的可靠性。     

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。     

盾构隧道上穿已建隧道三维数值模拟分析

某地铁工程出入段线盾构隧道上穿先建的正线盾构隧道,针对4种不同工况下,盾构下穿掘进中造成的地表沉降、盾构周围土体变形及正线盾构上浮进行了分析。     

盾构隧道侧穿既有桥梁工程技术研究

盾构隧道侧穿既有桥梁施工过程中,隧道开挖扰动四周岩体引发地层变化,对相近的桥桩及地表产生影响。以呼和浩特2号线某标段工程为例,对盾构隧道侧穿既有桥梁引起的工程风险进行研究,通过Midas-GTS NX有限元软件进行数值模拟,结果表明:通过注浆加固等控制措施能有效保证桥梁变形在合理范围内。     

软土地区地铁盾构区间隧道近接桩基数值分析

拟建的上海市轨道交通11号线区间盾构隧道近距离下穿交大海洋重点工程实验室群桩基础。通过采用莫尔-库仑弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型。依据数值模拟结果,先施工左侧隧道与先施工右侧隧道对于桩基础的沉降影响不大;在右侧隧道施工后,隧道埋深处桩体的竖直应力变化最大,最大值为367 kPa,桩体水平应力在与隧道同一深度处变化较大,最大值为9.6 kPa;单桩的最大差异沉降为6.8 mm,按照桩基设计规范,不需要采取加固措施减便可确保建筑物基础的安全可靠;地表的最大沉降值为18.6 mm;由于双线隧道的运营导致的地面附加沉降为1.5 mm。     

盾构掘进施工对群桩基础变形的动态影响研究

针对苏州轻轨1号线盾构隧道区间施工情况,采用三维有限元数值计算模型,研究了盾构施工对侧边群桩变形的动态影响,结果表明:当盾构机切削面逐渐逼近群桩时,各单桩的隧道轴线处横向位移背离隧道,承台背离隧道发生倾斜;当盾构到达各单桩时,横向位移在隧道轴线处偏向隧道且为最大,承台发生了双向倾斜;当盾构逐渐远离群桩时,各单桩横向位移变化较小,承台的双向不均匀沉降减小。随着盾构的掘进,群桩整体沿着掘进方向移动,桩身沿隧道轴向位移在隧道轴线处达到最大。当群桩基础的桩底位于隧道轴线处和隧道轴线以上时,群桩承台仅仅发生偏向隧道的单向倾斜;当群桩基础的桩底位于隧道轴线以下时,群桩承台则产生了双向倾斜。     

地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律研究

为探究地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律,以济南某城市交通区间盾构隧道为工程背景,分析管线沉降变形的5个阶段以及盾构施工引起管线沉降的主要因素,并基于Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况进行理论计算,预测管道本身变形与三维有限元数值模型结果结合,共同揭示地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律。研究表明：盾构施工对燃气管线的影响因素主要为盾构掌子面平衡压力和盾尾注浆压力;引用Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况理论计算结果为2.5～10.2 mm,可预测管线变形较小;在掌子面平衡压力150 kPa、注浆压力300 kPa情况下,发现燃气管道最大竖向沉降值出现在盾构工作面推过后13.5 m位置。     

盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析

依托某地铁盾构隧道下穿既有桥梁桩基工程,考虑实际的工程地质水文地质条件、上部桥梁结构传递到承台顶的荷载、盾构设计及施工参数等因素的影响,建立FLAC3D数值计算模型,模拟盾构隧道顺桥向穿越桥梁桩基的全过程,对两种不同的桩基加固方案条件下地表沉降和桩身变形规律进行了分析。研究结果表明:隧道开挖引起桩的挠曲,桩身的水平位移随桩洞距离增大而减小;后开挖侧的桩身位移比先开挖侧大;桩和承台约束了地表的沉降。     

盾构隧道下穿既有桥桩工程的保护方案研究

郑州市轨道交通1号线某盾构区间下穿某人行天桥桩基础,人行天桥为桩柱式基础,工程场区地质为富水砂层。受周边环境限制,人行天桥桩基础无进行桩基托换的条件,本文针对本工程的特点提出了"顶托+加固"法对人行天桥进行保护,以保证盾构隧道施工期间人行天桥的营运安全及盾构隧道的施工安全。为检校保护方案的加固效果,本文对加固方案进行了数值模拟分析。模拟结果显示,盾构隧道近距离下穿桥梁桩基础将使桥梁桩产生较大变形,严重影响桥梁的使用安全;在无条件进行桥梁桩基托换作业的情况下,对桥梁采取上部结构顶托+桩基础周围注浆的保护方案可显著改善盾构隧道的施工条件。     

盾构穿越高架对其桩基变形和内力影响分析

盾构法已经成为城市地铁区间隧道施工的一种重要方法,在盾构法隧道施工过程中,经常要从地上和地下重要建筑物附近穿越。某盾构隧道需要近距离从已有高架桥桩基下穿过,通过适当简化,采用平面连续介质有限元,模拟双洞单线盾构隧道施工的整个过程,考虑不同阶段土体的应力释放率,分析盾构隧道施工对桩基变形和内力的影响。     

深基坑施工引起运营隧道变形的数值分析

以某具体工程为背景,采用有限元数值模拟分析软件ANSYS,对明挖法施工方案从基坑开挖施工全过程来研究基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响。经实测,采用三维数值模拟能很好地模拟基坑开挖过程,所得结果与实测结果吻合较好。     

盾构掘进施工对周边单桩变形影响研究

针对苏州轻轨1号线盾构隧道区间施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构隧道施工对周边单桩变形的影响,结果表明:盾构隧道施工过程中,桩身横向位移在隧道中心位置处最大;盾构切削面距离桩体9 m、6 m时,桩身的横向位移较小;随着盾构机进一步掘进,桩身横向位移全部偏向隧道,桩身位移曲线严重弯曲;当盾构切削面越过桩基3 m后,桩身横向位移变化较小,竖向变形沿桩身变化较小;随着盾构机掘进,其值逐渐增大。当桩长增加时,桩底的横向位移、竖向位移均随之减小,桩长对桩身沉降的影响比较明显。盾构正下方穿越单桩时,桩身竖向位移大于沿隧道轴向位移,桩底与盾构顶部的施工安全距离约为3 m。     

盾构穿越桥梁桩基的托换及除桩施工技术研究

在上海轨道交通10号线溧阳路站~曲阳路站区间隧道的施工中,当盾构在推进至四平路沙泾港桥位置时,将不得不从桥梁的桩基中穿过。由于桩的入土深度已经贯穿了整个隧道断面,导致必须对桩基进行拔除或切断等处理。由于四平路为上海市交通干道之一,交通量大且地位重要,不允许使该桥所承担的交通量受到影响。同时,该桥周围为密集住宅小区,施工空间有限,因此工程风险较高、难度很大。为了保证施工中旧桥的功能发挥的同时,去除影响盾构向前推进的障碍物,本工程采取扩大板式基础托换及除桩工法,以此做到社会影响小、施工周期缩短、降低造价并达到优质工程的目的。     

盾构隧道下穿立交桩基托换方案设计

随着城市轨道交通的快速发展,地铁隧道下穿地下空间所遇到的问题愈加频繁,需要根据城市实际情况确定设计与施工方案。以郑州市轨道交通盾构隧道穿越立交桥进行桩基托换为研究对象,结合广州、深圳和香港地区桩基托换工程经验和现有技术水平,详述了盾构隧道穿越桥梁进行桩基托换的设计难点和重点。本方案具有技术成熟、安全性高、对环境影响小、不影响交通等优点,对在复杂环境下进行桩基托换的施工和设计具有重要的参考价值和良好的社会与经济效益。     

四线叠交隧道盾构施工地基变形及控制研究

随着轨道交通的不断发展,越来越多的城市地铁线路互相重叠穿越,如何预测并控制隧道所在地层的变形显得尤为重要。本文依托南宁地铁1、2号线在朝阳广场站形成的四线叠交隧道工程,旨在探讨四线叠交这种复杂空间关系下隧道盾构施工的变形规律,进而提出有效措施控制地基变形。基于对水文地质情况及隧道情况的研究,借鉴成都、武汉等地工程情况,提出采用上下洞夹层土体洞内加固、结构加强、螺栓加强以及下洞临时支撑相结合的加固措施来控制地基变形,通过数值模拟验算加固效果,并与现场监测数据作对比,结果表明,加固后地层沉降显著减小,地表沉降满足变形控制要求,隧道变形大大减小。本文的研究成果保证了该重叠段隧道施工的安全,也能为今后类似工程的施工和设计提供借鉴与指导作用。     

盾构法施工对近距离侧穿桥梁桩基的影响分析

盾构法施工地铁隧道近距离侧穿高速公路桥梁桩基时,引起地层移动和应力调整,导致桩基位移和内力发生变化,给上部结构带来安全隐患。以杭州地铁3号线工大站—留和站盾构区间双线施工为依托,运用三维有限元软件模拟盾构开挖施工的全过程,研究开挖过程对地层沉降及邻近桥梁桩基影响规律。结果表明,先行隧道开挖导致地表形成沉降槽,后行隧道开挖沉降曲线向后行线扩展;桩基竖向呈现刚体位移,单线开挖时在横向(Y方向)上嵌入土体桩基上半部分向隧道内倾移,下半部分背离隧道方向倾移,在纵向(X方向)上桩基呈现拱形弯曲,双线开挖时桩基横向位移发生反向叠加效应,导致最终横向位移基本接近初始状态,纵向上弯曲位移发生正向叠加效应;双线隧道先后开挖使桩基产生附加摩阻力和附加轴力,在隧道顶面分界线以上桩基总侧摩阻力较初始状态不断减小,分界线以下增加,位于-2.5 m以上桩基轴力较初始状态减小,以下增加;单线开挖时桩基弯矩变化明显,双线开挖弯矩出现反向叠加效果,基本保持初始状态。