以隔离桩保护隧道施工环境问题的研究

为探索隧道施工时隔离桩设置对环境保护的效果,借助三维有限元软件,建立了隧道开挖对紧邻桩基影响的有限元模型,分析探讨了在隔离桩设置范围、设置桩长以及设置位置等不同参数条件下,隔离桩墙对降低隧道施工影响的作用和效果,总结了其中的变化规律,以期为今后工程实践提供指导。     

导洞-隔离桩体系工作机理研究与侧向变形分析

为了精确了解导洞-隔离桩结构体系在屏蔽隧道施工所造成的环境效应过程中的受力和变形规律,基于隧道开挖所致土体变形特点的研究,分析施工过程中导洞—隔离桩结构体系的受力特点。在此基础上,由导洞内侧(近隧道侧)土体位移与土体极限状态(朗肯被动土压力状态)时土体位移的比值,修正土体侧压力系数,使计算结果更趋近于真实状态。同时,采用梁和弹性地基梁模型模拟隔离桩的受力和变形特点,将导洞的支撑作用等效为一水平支座弹簧,通过导洞受力分析,计算弹簧刚度。利用两个分解的模型,分别模拟隧道台阶法施工中上、下导坑的开挖,再组合为整体效应。计算结果表明,隔离桩挠度理论值与实测值极为接近,二者差值上部略大于下部。由此可见,所采用的分析方法和理论模型能够精确地模拟导洞—隔离桩结构体系的工作状态,可用于类似工程中结构的设计。     

隔离桩墙和盾构施工对高铁桥墩影响分析

为了分析隔离桩墙和盾构施工对高速铁路桥墩的影响,依托某地铁盾构隧道侧穿高铁桥梁桩基工程实例,通过对比是否采用隔离保护措施的三维有限元计算和未采用隔离保护措施的盾构施工现场实测数据。结果表明：旋喷桩柔性隔离墙能有效减少高铁桥墩的变形,但旋喷桩施工过程中喷头射流压力对桥墩的变形影响更大。当隧道所处地层较好,且距离桥桩较远时,通过盾构自身施工参数控制和信息化施工更有利于对铁路桥墩变形的控制。     

高寒地铁洞桩法跨既有隧道施工沉降变形分析

高寒地区暗挖施工受季节性冻土影响,施工风险大,既有人防隧道的存在更增加了安全风险。通过研究洞桩法上、下导洞施工顺序对既有结构内力的影响,总结分析上、下导洞施工顺序对既有人防隧道内力的影响规律,减小洞桩法施工过程中既有隧道结构沉降变形,确保洞桩法各道工序的顺利实施。     

浅埋大跨洞桩隧道变形监测与控制分析

针对采用洞桩法施工的北京地铁10号线工体北路站,介绍了浅埋大跨洞桩隧道的变形监测与控制措施。根据监测数据,对洞桩法隧道导洞开挖,主体扣拱的拱顶沉降与洞周收敛以及地表和上部立交桥基础的沉降变形规律进行了分析研究。结果表明：1)采用洞桩施工方法能有效控制浅埋大跨隧道地表沉降和地层变形;2)隧道埋深和跨度、导洞开挖对浅埋大跨洞桩隧道变形影响显著;3)设置超前小导管注浆,及时施作初期支护和二衬,可以有效的控制变形的发展。     

地铁隧道与城际隧道小净距并行影响分析及变形控制技术

以广佛环/广佛江珠城际隧道小净距并行广佛线二期地铁盾构隧道施工为工程背景,考虑其周边环境、项目空间关系、地质条件等因素影响,通过建立合理的有限元模型,对两项工程施工工况进行模拟,分析未采取隔离措施和采取隔离措施2种不同情况下,对既有地铁隧道的沉降及变形影响分析。通过有限元的模拟计算,结合现场实测数据验证,在采取隔离措施的情况下,水平位移、竖向位移及地表沉降均有显著降低,并补充了隔离措施施工过程中的控制技术,为后续类似工程的建设提供技术参考。     

浅埋连拱隧道围岩参数反演及施工数值模拟

本文结合怀新高速公路的界牌坳隧道的实际情况,利用现场荷载试验的测点位移,通过有限元反演理论的模拟退火法反演计算隧道破碎带围岩基本参数.将反分析计算得到的隧道围岩参数输入界牌坳隧道二维弹塑有限元计算模型,对隧道的施工过程进行数值模拟,分析了采用三导洞法施工时围岩和中墙的受力变形规律,计算结果表明,两主洞拱部开挖是连拱隧道施工过程中两个比较关键的施工步;两主洞拱顶及右洞左拱肩位置的围岩出现了较大的位移或应变而有可能引起隧道塌方或破坏;浅埋偏压连拱隧道受山体偏压和不对称施工的影响,中隔墙在整个施工过程中基本处于偏心受压状态.     

双连拱隧道无导洞法施工断面对隧道稳定性影响

为了对比分析采用无导洞法施工连拱隧道时最安全稳定的开挖断面形式,提高施工过程中衬砌结构的安全性和稳定性,以福建某连拱隧道作为工程背景,按照中墙顶部回填量从大到小的顺序选取了三种不同的施工断面方案,应用数值模拟方法,研究了最终状态衬砌结构安全系数、临时支撑和中墙稳定性三个方面,对三种方案稳隧道结构的稳定性及其变化规律进行了详细对比分析,发现后行洞上台阶开挖与支护的过程是衬砌结构受力变化最大的过程;无论哪种方案,在浇筑中墙后立刻回填中墙顶部的空隙总是对衬砌结构有利。可见,选择方案三作为无导洞法施工连拱隧道的断面形式,并及时回填中墙顶部,可以有效提高连拱隧道结构的安全性与稳定性,是最优的断面形式。     

隔离桩对基坑外既有隧道变形控制的优化分析

隔离桩对土体深层位移的影响及用于控制一定埋深的邻近既有隧道的作用机制尚缺乏研究。针对天津市采用隔离桩保护邻近既有隧道的某深大基坑工程,实测地下连续墙、坑外土体、隔离桩及隧道的变形。后在工程实测基础上,采用考虑土体小应变特性的有限元方法,对隔离桩的作用机制进行参数分析,研究隔离桩对土体深层位移及隧道位移的控制机制。研究结果表明,隔离桩在控制坑外土体、隧道水平位移时同时存在阻隔作用和牵引作用,当牵引作用较大时,隔离桩反而可加大一定深度范围内土体及该范围内隧道的水平位移;由此提出埋入式隔离桩的形式,可减小其牵引作用从而主要发挥其隔离作用,并减小隧道水平位移。同等条件下,隔离桩距隧道较近时隔离效果更好。     

双排桩在紧邻箱形隧道深基坑中的应用

以广州某紧邻箱形隧道的深基坑工程为背景,结合其地质条件及其支护结构设计及基坑施工特点,采用有限元方法,模拟并分析了深基坑施工过程及其对双排桩支护结构与箱形隧道结构变形的影响,结合实测数据论证了双排桩支护结构的可行性,并对双排桩桩长及被动区土体加固的影响进行相关探讨。     

A subsurface “drift and pile” protection scheme for the construction of a shallow metro tunnel

In the construction of a shallow running-tunnel for Beijing metro line No. 13, due to restrictions by the surface environment of the area, a subsurface protection scheme was applied: two small cross-section drifts with shotcrete linings were constructed at above each side of the subway running tunnel, and reinforced concrete piles were installed into the ground from within the drifts. The piles were rigidly connected with the floor slabs of the drift linings, so that the drifts could effectively help extend the height of the protected zone of ground. With no disturbance to the normal living of the residents in the area, the major objective of the scheme was to separate the negative effects of tunneling on two nearby high-rise residential buildings, one at each side of the tunnel, respectively. Relating to the scheme, this paper presents the relevant site conditions, design concepts and analyses, constructions and monitoring highlights.     

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

 防控地表塌陷特别是海床塌陷是浅埋暗挖海底隧道施工的关键问题之一，一旦发生海床塌陷，海水可能大量涌入隧道，将造成灾难性后果。因此，明确地表塌陷的发生机制、诱发因素和相应的控制措施是浅埋暗挖隧道包括海底隧道安全施工的重要保证。以深圳地铁一隧道施工引起的两次地表塌陷事故为工程背景，根据普氏平衡拱理论，对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行深入的分析，明确地表塌陷的发生机制，并结合地层条件和施工情况给出了诱发地表塌陷的原因，在此基础上提出相应的控制技术，并在隧道后续施工中得到应用，取得了理想的控制效果。研究结果表明，严格按照浅埋暗挖法的基本原理和技术要点进行隧道施工，可以有效地避免地表塌陷事故的发生。研究成果对浅埋暗挖城市地铁隧道和海底隧道等类似工程施工预防地表塌陷具有一定的指导意义。     

基于DBN的盾构隧道施工参数优化方法研究

 为严格控制地表沉降,最大限度地减小隧道盾构施工给周围环境带来的不利影响,针对现有方法的不足,基于动态贝叶斯网络(DBN)理论提出一种盾构隧道施工参数优化方法,并将其应用于武汉某盾构隧道工程。首先选定待优化施工参数作为拟建网络结构的网络节点;然后设定离散化规则划分节点状态,以离散化工程实测数据完成参数学习,得到完整的DBN优化模型;该模型经验证用于工程施工参数优化,结果表明：该模型能够正确反映地表沉降与各施工参数之间的内在联系,具备一定的科学性;基于该模型进行反向诊断推理,能够确定各施工参数的最优设定区间;在该区间内对施工参数进行实时优化,能够降低地表沉降风险;该方法实时性强,具备一定的工程应用价值。     

地面出入式盾构隧道施工对周边地层扰动研究

传统盾构法隧道施工前需进行工作井的开挖,在人口密集的都市区开挖工作井对地面交通和周边建筑物有较大影响。地面出入式盾构法(GPST)避开了工作井大开挖施工,从理论上可以有效减小隧道施工的地层扰动,但由于该工法施工工艺特点,在盾构机穿越土层过程中需经过不同覆土厚度的地层,因此对控制施工参数有很大要求。本文以南京南站—禄口机场站GPST盾构隧道示范工程为背景,基于非线性有限元方法分析隧道穿越负覆土、零覆土、浅覆土段几种不同工况下地层位移以及孔隙水压力的变化,并与监测数据进行对比分析。基于Peck公式与双线叠加原理基础之上探究施工参数对双线隧道地表沉降的影响。研究成果对未来该工法的推广应用具有一定的借鉴意义。     

软土地区盾构上穿越既有隧道的离心模拟研究

随着地铁网络不断完善,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离穿越既有隧道的影响问题,比常规盾构施工的研究更为复杂。结合上海外滩通道盾构上穿越地铁 2 号线工程,采用离心模型试验与现场实测相结合的方法对盾构上穿越对周围地层及既有隧道的影响进行了研究。文中选用排液法在离心场中模拟盾构施工,在国内首次实现了在不停机状态下模拟隧道开挖卸载、地层损失和注浆过程,并分析了盾构上穿越施工引起的地层、新建隧道与既有隧道的纵向位移变化规律。通过现场实测数据分析了既有隧道在盾构上穿越过程中纵向变形与时程曲线的变化规律。     

基于地层损失的盾构隧道地面沉降控制

依据盾构推进各阶段特征,分析了盾构推进引发地面沉降的机理。基于地层损失,建立了盾构隧道地面沉降控制体系。该体系综合了土层特性和盾构隧道设计参数,通过设定地层损失率,利用经验公式对隧道纵横两个方向的地面沉降做出预测,基于沉降控制指标反算需要控制的地层损失率,用于控制沉降;利用数值模拟分析隧道施工过程,基于地面沉降三维曲面,分析地层损失及施工控制参数对地面沉降的影响。对比分析设定地层损失率计算结果与现场监测数据,建立地面沉降—地层损失率—施工参数之间的联系,通过施工参数控制实现地面沉降的控制。     

超大直径双线泥水盾构施工的三维数值模拟

以上海长江西路隧道工程为背景,基于适合软土的修正剑桥模型并综合考虑盾构开挖、开挖面泥水压力、盾尾注浆以及盾壳刚度和坡度等因素,建立单台超大直径(=15.43m)泥水盾构往返推进的三维有限元模型。分析不同施工步、不同泥水压力下北线盾构施工对地表沉降以及新建南线隧道的横向位移影响。通过数据分析发现,盾构返回推进时的地表位移规律明显区别于单条隧道施工的情况;盾构的反向推进会造成已建隧道管片的挤压变形以及顺指针的旋转;返回推进时,泥水压力的不同取值对已建隧道的横向位移影响显著。根据数值分析结果提出相应的施工建议:盾构返回施工时适当减小泥水压力;密切监控盾构返回推进时切口断面后1倍刀盘直径范围内已建隧道管片的变形量。     

Ground movement induced by triple stacked tunneling with different construction sequences

This study tried to explore the ground movement induced by triple stacked tunneling(TST) with different construction sequences. A case study in Tianjin, China was used to investigate the ground movement during the TST(upper tunneling(UT)). For this, a modified Peck formula was proposed to predict the surface settlement induced by TST. Next, three sets of finite element analyses(FEA) were used to compare the effects of construction sequences(i.e. UT, middle tunneling(MT), and lower tunneling(LT))...     

地面出入式盾构法隧道施工同步注浆工程应用研究

 传统的盾构隧道施工方法带来了现场附近大量拆迁及路面交通拥堵,施工过程中风险增大等诸多问题。研究新型地面出入式盾构法隧道(GPST)施工技术,结合南京机场线工程,对施工过程中土压力、孔隙水压力、水平位移、分层沉降等数据进行现场监测,并针对浅覆土、超浅覆土、负覆土3种不同工况,分别分析各监测结果变化的原因,并提出合理、有效的注浆参数。结果表明：土压力受盾构推进影响明显的范围与覆土深度有关;盾构到达负覆土右侧底部管片受同步注浆压力影响最大;0.5D覆土下孔隙水压力在切口到达前3环产生明显的影响,而－0.3D覆土下孔隙水压力受影响很不明显;3种工况下土体水平位移规律不明显,当注浆参数合适,可以显著减小因盾构推进引起的纵向位移;在负覆土、超浅覆土施工期间,土体左、右两侧分层沉降并不均匀。实际工程的现场试验监测结果为今后其他类似实际工程的应用提供参考性建议。