盾构下穿多条铁路的沉降分析及安全评价

以某地铁盾构隧道下穿火车站多条铁路轨道为背景,对盾构施工时导致的铁路地表沉降监测数据进行了详细分析,得出了地表况降的规律,用数值模拟的方法对盾构下穿施工的过程进行了有限元计算,监测数据与数值模拟结果较为吻合;对不同施工工况下盾构的推进进行了模拟,分析了工况调整对地表沉降的影响规律;对盾构下穿铁路的影响进行了安全评价,提出了控制地表沉降的措施.研究可为同类工程提供借鉴.     

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。     

复杂地层隧道位移与应力变化规律研究

盾构隧道在不同地层中开挖,会改变其地表沉降规律。文章结合杭州地铁6号线穿复杂地层的工程实例,采用Flac3D软件进行数值模拟,研究盾构隧道穿越不同土层分布情况下的施工力学特性,对地表及管片位移、管片应力的变化规律进行分析,研究结果表明,盾构地表沉降符合peck沉降曲线规律,实际值比模拟值小12%。盾构在粘土层中地表沉降值比粉砂层大,盾构穿越观测面后18m范围内受扰动影响明显,开挖距离超过30m沉降趋于稳定。     

盾构施工对既有建筑物影响分析及安全控制技术

依据昆明地铁四号线某区间侧穿多层建筑物的工程案例,利用岩土工程领域最为通用的有限差分程序FLAC3D对地铁盾构施工过程进行数值模拟分析,并对盾构掘进造成隧道周围土体移动及地表沉降规律作出一定的分析。采取相应的加固措施可以保证盾构施工过程中既有建筑物的安全性和稳定性。现场的监测数据表明,盾构侧穿村舍时采用的减灾加固措施是合理有效的。     

临近混凝土管桩基础建筑物盾构掘进地层损失控制

以福州地铁2号线盾构近距离侧穿管桩基础建筑物为工程依托,采用三维有限元并结合现场变形监测数据,分析了30cm盾尾间隙条件下双线盾构掘进引起的地表变形、建筑物倾斜及不同位置基桩内力的变化。结果表明,当盾构掘进引起的地层损失率达到1. 5%时,地表沉降30mm控制值,而此时建筑物的沉降和倾斜均远小于控制标准,但基桩最大累计弯矩达到抗裂弯矩检验值的63. 5%,较施工前增大11. 8%。本次综合地表变形和基桩附加弯矩变化,建议地层损失率控制在1%。最后,推导了同步注浆量上下限计算方法,并基于现场同步注浆参数及地表沉降监测数据,得出同步注浆浆液在全断面砂层、砂-淤泥质土互层、全断面淤泥质土中的扩散系数。     

黏土地层盾构掘进速度对地表沉降影响研究

对盾构掘进速度的控制是盾构施工控制的重要环节,但针对盾构掘进速度与地表沉降关系的研究较少,文章以常州地铁2号线盾构区间施工为背景,分析了常州黏土地层下盾构掘进速度对表沉降的影响特点。通过对其地表监测数据的整理分析,结合盾构掘进施工日志,提出一种可对同步注浆、二次注浆、土舱压力、盾构掘进速度等进行定量分析的数值模拟方法,设计模拟工况对盾构全过程进行模拟研究,得到STEP计算步数与盾构掘进速度之间的对应关系,建立常州黏土地层下盾构掘进施工的掘进速度造成地表沉降预测曲线。研究结果表明：掘进速度较快时其造成的地表沉降更小,且当掘进速度在20～50mm/min时利用数值模拟得到黏土地层下掘进速度v—地表沉降h关系的预测曲线：h=6.5/{1+86.2［(v-19.5)/27842.7］0.464},其预测效果较好。     

盾构隧道旁穿建筑物地层沉降的数值模拟分析

某双线盾构隧道近距离旁穿一幢12层高层建筑,为合理评估隧道施工对建筑物的影响,进行了考虑盾构动态施工及排桩加固的的远端(左线)、近端(右线)以及双线均开挖后隧道横断面及建筑物沉降的FLAC3D数值模拟分析,并对工程现场进行了沉降实测。数值模拟和实测结果表明:不采取加固措施,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为5.2 mm,最大水平位移达25.8mm;基地土体出现拉剪破坏;数值模拟分析结果与现场实测结果较为一致;若采用排桩加固,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为2.4 mm,最大水平位移不足10mm,基地土体未出现拉剪破坏;排桩加固能有效降低围岩变形及地表沉降,有利于建筑物的保护。     

盾构隧道近接在建暗挖隧道施工变形监测分析

文章以兰州地铁2号线盾构隧道近接在建暗挖隧道施工为背景,结合地表沉降、附近建筑物沉降和地下管线沉降监测数据,对富水强风化粉砂岩和砂卵石复合地层下盾构隧道近接暗挖隧道施工变形进行了分析。结果表明：监测断面处靠近盾构隧道侧变形较大,远离侧变形较小;建筑物靠近路线外侧沉降平均值更大,为8 mm;靠近线路内侧沉降平均值较小,为3 mm;地下管线靠近盾构隧道侧沉降值最大为26mm,远离盾构隧道侧最大沉降值为10 mm。建筑物沉降值和地下管线沉降值均远小于地表沉降值,表明建筑物和地下管线均可抵消部分地层变形影响。监测数据均在设计要求之内,表明暗挖区域洞内深孔WSS注浆、盾构管片增加环向支撑等加固措施可以有效提高隧道和地层的稳定性。     

岩土工程博士学位获得者简介

<正>博士论文"复合地层中盾构法建设地铁地表沉降规律研究"。论文将理论分析、数值模拟和现场实测研究相结合,结合广州等地较普遍存在的岩土复合地层条件,对盾构施工引发地表沉降的机理、地表沉降的变化规律及其影响范围等进行了     

富水圆砾地层地铁盾构隧道施工对地下管线变形影响规律及控制措施研究

以南宁地铁5号线某区间为研究对象,运用变形理论分析、现场监测数据和数值模拟相结合的方法进行研究,采用数值模拟软件模拟盾构施工过程,分析不同盾构掘进参数对沉降的影响大小,建立盾构施工参数与沉降的关系,通过与实测数据的对比分析,总结在富水圆砾地层地铁盾构施工过程中地下管线的变形规律,提出类似的富水圆砾地层盾构法施工的沉降控制措施,为类似项目施工提供参考依据。     

软硬不均地层盾构施工技术研究及地层扰动影响分析

在盾构隧道施工中,软硬不均地层会对盾构掘进产生不利的影响,严重时会造成地表沉降等风险的发生.本文依托长沙地铁某盾构区间工程实践,针对软硬不均地层盾构施工控制技术进行研究,首先介绍了软硬不均地层盾构刀盘刀具选型,并基于理论分析与现场实测数据分析了地层渐进性扰动引起的地层塌陷原因.结果表明软硬不均地层盾构掘进过程中地表沉陷过大的原因是由隧道断面上部松散砂层的地质原因、渣土改良效果欠佳及掘进参数控制问题共同作用的结果;其次,常用于地层变位预测的PECK公式适于均质地层,对于计算结果与实测值具有较好的一致性,为软硬不均地层盾构掘进监测施工提供一定的指导.     

盾构隧道近距离侧穿砌体结构建筑物施工技术

以呼和浩特市轨道交通2号线一期工程公主府站—内蒙古体育场站区间盾构隧道施工为背景,考虑隧道-土体-基础的共同作用,运用三维有限元软件MIDAS GTS对盾构隧道近距离侧穿砌体结构建筑物进行数值模拟,分析采用深孔注浆技术后,盾构施工引起地表沉降和砌体建筑物的差异沉降,并与现场实测数据进行对比分析。模拟结果表明:采用深孔注浆加固后,地表最大沉降为9. 66mm,砌体建筑物的最大沉降为7mm,基础最大局部倾斜为0. 27‰,满足施工控制标准,证明深孔注浆加固技术可较好地控制地表沉降,保证砌体建筑物安全和正常使用。     

盾构侧穿不同形式基础建筑物的沉降影响研究

以京津城际延伸线天津—于家堡盾构隧道为背景,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对新建盾构隧道侧穿邻近不同形式基础的建筑物产生的地面沉降、建筑物差异沉降进行深入研究,分析盾构到达建筑物之前、侧穿过程及离开后3个阶段沉降变化规律,分别模拟了加固前后地面沉降及差异沉降变化情况,结果表明,建筑物靠近隧道一侧沉降明显,产生沉降最大的阶段为盾构通过建筑物阶段,且无论在累积沉降还是在差异沉降方面浅基础建筑受到的影响要大于深基础建筑,同时加固方案能大大减小地面沉降及差异沉降。从加固后的数值模拟计算结果与现场监测情况来看,两者所反映的规律是一致的,验证了FLAC3D模拟盾构施工对沿线建筑物沉降影响是可靠的。     

软土地区盾构隧道地表沉降数值模拟研究

结合京津城际延伸线解放路隧道工程实例,采用数值模拟和现场监测相结合方法,对软土地区盾构开挖对软黏土地层扰动的变化规律和盾构隧道地表沉降进行了研究。结果表明,地表沉降槽近似正态分布曲线。同时将数值计算所得盾构掘进过程中土体横、纵向地表沉降曲线与监测纵断面沉降曲线进行对比,证明了数值模拟技术在计算地表沉降中可行性,了解了实际施工过程中影响地表沉降因素,对指导天津地区盾构隧道的设计施工,以及安全防护都具有重要的意义。     

南京典型地层盾构隧道地表沉降分析

以江苏省南京市宁和城际TA03标段铁—春盾构区间隧道为例,结合现场实测地表沉降数据,对南京典型地层下盾构施工引起的地表沉降规律进行了分析。结果表明,地表沉降受地层稳定性影响较大,硬质地层占比越高,地层稳定性越好,盾构施工产生的地表沉降值越小;地层稳定性越高,纵向地表由隆起变形转为沉降变形的速度越慢。     

盾构隧道下穿高速公路路基施工技术研究

为研究隧道盾构下穿对高速公路路基的影响,以郑州市轨道交通2号线二期金达街站—刘庄站区间盾构施工为工程依托,采用三维有限元数值计算模型,分析了盾构下穿路基沉降变化,并与现场地表实测沉降数据进行对比。研究结果表明:盾构下穿路基沉降变化满足城市轨道交通监测规范要求;计算结果和监测数据基本吻合,论证了计算结果的可靠性和现场施工方案的合理性。     

青岛上软下硬复合地层矿山法隧道施工地表沉降规律分析

文中依托青岛地铁2号线五南区间矿山法隧道工程案例,运用FLAC3D有限差分软件并结合施工现场监测数据,探究矿山法隧道穿越上软下硬复合地层时地表沉降规律。通过对监测断面的地表沉降数据进行高斯峰值函数拟合,得出地层损失率、沉降槽宽度系数等反映监测断面沉降规律的相关参数。根据数值计算结果并结合现场实测数据,研究洞身处软硬地层厚度比、上覆土层类别以及爆破开挖进尺对地表沉降规律的影响。研究结果表明,随着隧道洞身处软岩比例的增加,地表沉降最大值及地层损失率均显著增加;随着爆破进尺的增大,地表沉降最大值及地层损失率均明显增大;上覆地层条件的改变对沉降槽规律影响不大。青岛地区上软下硬复合地层地铁施工引起的地表沉降受洞身处地层条件及爆破进尺影响显著,受上覆土层影响较小。     

地铁盾构侧穿建筑物变形分析

城市地铁穿越建筑物的情况很多,为了防止灾害事件的发生,目前普遍采用盾构法来进行隧道施工,尽管如此,盾构施工对建筑物的沉降也会产生一定的影响。文章针对天津地铁2号线东南角—建国道站区间的实际地质情况,运用有限元模拟软件建立三维数值模型,分析盾构下穿和侧穿两种工况对地表沉降的影响。分析表明,盾构侧穿会导致原有隧道周围土体向上隆起,减小地表沉降,但地表沉降范围有所增加,施工过程中应严格控制盾构的各项参数。对比实际控制点的沉降监测数据,验证了有限元模型的可靠性。     

砂卵石地层盾构施工对地层扰动与地表沉降的影响分析

以成都高漂石含量砂卵石地层为研究对象,采用PFC2D模拟了双线隧道盾构掘进时对砂卵石地层的扰动规律,并通过Midas有限元模拟分析了双线隧道盾构掘进时的地表沉降规律.结果 表明砂卵石地层在掘进过程中将形成一个倒三角的松动区,并引起掌子面前方土体向此区域移动,最终形成楔形移动面;同一里程处隧道引起的地表沉降随着盾构推进呈增大趋势,根据监测数据显示,地表沉降规律与模拟结果基本一致;双线盾构施工时,左右两侧的地表沉降相互影响,最大沉降位置将随着开挖方向发生偏移,并呈中心轴线沉降量最大,两侧地表沉降亦呈现出基本对称分布的规律.     

软土地区大直径盾构对邻近浅基础建筑物影响研究

讨论了盾构施工对邻近浅基础建筑物的安全影响,以京津城际延伸线穿越浅基础建筑物长虹商场为背景,采用Midas/GTS有限差分软件,对盾构侧穿浅基础建筑物进行模拟,研究了建筑物的基础不均匀沉降、变形特征,总结了盾构施工对邻近浅基础建筑物的影响规律,为盾构施工及建筑物加固提供参考。