浅覆土砂卵石地层盾构施工地表沉降规律研究

为研究浅覆土砂卵石地层中土压平衡盾构施工对地表沉降的影响,本文以北京地铁新机场线2号风井-3号风井区间盾构施工为背景,采用FLAC3D有限差分软件进行数值模拟计算,结合实测数据,对10 m覆土厚度下左、右线盾构不同线间距、不同前后间距条件下盾构施工造成的地表沉降规律进行了研究。结果表明:随着隧道左右线间距增大,隧道上方的地表沉降先减小,间距增大至1.5D(D为开挖直径)后,地表最大累计沉降量不再随间距增大而变化,间距大于3.0D后,左右线施工不再相互影响;盾构施工纵向的影响范围约为32 m,前后施工间距小于48 m时左右线纵向影响范围重叠,前后施工间距越小,开挖造成的地表沉降值越大,前后间距大于48 m后,左右线施工不再相互影响。     

砂卵石地层重叠盾构隧道掘进相互影响及控制措施研究

在重叠盾构隧道的掘进过程中,后掘进隧道施工会对先掘进隧道产生一定的影响,导致先掘进隧道结构发生变形,甚者影响结构安全,有必要对砂卵石地层重叠隧道掘进进行研究。以成都地铁6号线某区间重叠隧道为工程背景,首先对砂卵石地层重叠盾构隧道不同掘进模式进行分析,从地表沉降的角度分析选择先下后上为最优开挖方式,分析重叠隧道施工后导致地表沉降存在一定程度的叠加效应。为保证砂卵石地层重叠盾构隧道掘进过程的安全稳定,对隧道重叠区域注浆加固,增强隧道间土体的抗压、抗剪能力,最后通过实测数据与数值模拟结果相对比,误差均在5%以内;先掘进隧道地表沉降横向变化近似U形,后施工隧道掘进时地表沉降变化整体增加但趋于平缓,有着明显的“滞后性”,注浆加固后土体变形得到控制。     

不同顶推力下盾构施工对地层变形的影响分析

盾构施工参数不当会引起过大的地表沉降与地层变形,造成安全事故与经济损失。本文以广州市轨道交通十八号线万顷沙站～横沥站区间隧道工程为背景,采用MIDAS/GTS NX有限元软件,改变刀盘顶推力参数,研究盾构掘进引起的地表沉降变化以及地层变形规律,并结合实际施工过程分析了土体变形的原因。结果表明：表层土体在盾构施工作用下发生沉降,其形态符合peck提出的沉降曲线;在较小刀盘顶推力下,完成一半掘进环数管片施作时的施工工况地表沉降最小;地表沉降峰值随着刀盘顶推力的增大而减小,但减小的幅度趋于稳定;顶推力的增大能降低掌子面土体的塌陷程度;12000kN刀盘顶推力下地表沉降趋势与现场实测数据基本吻合,说明本次数值模拟结果较为准确,对隧道施工有一定的指导意义。     

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。     

双洞隧道侧穿既有建筑风险分析和方案优化研究

隧道施工必然会引起地层变形,从而对邻近地表建筑物产生不利影响。以北京地铁9号线军事博物馆站—东钓鱼台站区间隧道近距离侧穿中华世纪坛为工程背景,先进行隧道施工对中华世纪坛影响的风险分析,并提出相应的控制措施;然后采用流固耦合数值分析,研究左线和右线施工顺序、径向注浆、超前小导管注浆和隧道与建筑物位置关系等影响地层变形的关键因素;最后结合施工监测数据,分析隧道侧穿施工引起的地表沉降、中华世纪坛坛体沉降和倾斜以及地下管线沉降的特征。     

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。     

重叠隧道施工数值分析

以佛山地铁莲塘-张槎盾构区间重叠隧道为工程依托,运用MIDAS/GTS有限元程序模拟盾构开挖的全过程,采用不加固和地面加固两种施工工况,分析不同工况下重叠隧道施工对地表沉降和盾构管片内力影响,结果表明:地层受盾构施工的影响范围都逐步扩展,地表沉降曲线符合Peck沉降槽规律。地面加固后地表最大沉降量约为18.8mm,未加固地表最大沉降量约为102.3mm。洞内注浆加固后能够减小盾构管片内力。     

近距离盾构下穿既有地下通道变形影响及控制措施研究

在地铁建设中,盾构隧道近距离下穿既有地下通道是设计和施工的难点。文章以实际工程为例,采用三维数值分析方法,研究盾构掘进对地下通道的变形影响。结果表明:盾构穿越导致地下通道产生不均匀沉降,沉降量最大处位于两条隧道的中间;控制地层损失率在3‰以内,可满足地下通道的变形控制要求。采用信息化施工控制措施,根据监测数据及时调整和优化盾构机的掘进参数,控制地层损失率,同时加强同步注浆及二次注浆管理,可以保证盾构顺利穿越地下通道。     

地铁叠线隧道小净距盾构施工工序研究

结合工程实例,采用"叠线隧道夹土体加固+洞内移动台车支撑"技术方案,通过三维有限元方法分析考虑"先上后下"和"先下后上"两种施工工序,并现场监控量测。指出采用先下后上施工工序,对地表沉降和已建盾构隧道影响范围更小;加固后叠线隧道施工各项监测指标均满足城市轨道交通监测规范要求,保证了盾构施工安全,验证了有限元计算的准确性和加固方案的可靠性。     

软土地层急曲线盾构隧道施工扰动位移仿真模拟

针对软土地层急曲线盾构隧道施工扰动位移及其预测控制问题,采用FEM仿真模拟分析研究。结果表明：急曲线盾构隧道施工工程中,盾构进入及离开曲线段时土体施工扰动位移显著增大,与直线盾构隧道施工相比,曲线盾构尤其应注意扰动位移的变化特征;土体损失率对急曲线盾构隧道施工扰动位移影响显著,施工过程总体峰值位移与土体损失率呈幂指数非线性关系;隧道顶板土体沉降与注浆压力呈反比例线性关系,在合理范围内增大注浆压力对抑制隧道顶板沉降乃至上覆土体沉降有显著作用。     

三维数值模拟盾构开挖对运营高铁沉降变形的研究

以福州地铁2号线上鼓区间穿越温福高铁为背景,通过三维数值模拟研究盾构开挖对铁路路基及轨道变形展开研究分析,结果表明:盾构隧道下穿铁路路基施工引起铁路变形沉降曲线较符合正态分布曲线形式。隧道埋深越大、双隧道轴间距越大、土层加固效果越好,则铁路变形值越小;在一定范围内,随着注浆压力、注浆层弹模、注浆层厚度及盾构推力增大,铁路变形值迅速减少。穿越角度对路基沉降和轨道高低偏差影响较小,而对轨道水平偏差影响显著。上述成果可为类似工程的的设计和施工提供参考借鉴。     

矩形顶管隧道顶进过程的地层损失

 就上海浦东某双线矩形顶管隧道施工中的地表沉降和土层沉降进行跟踪测量, 得到地表沉降槽的分布情况,在计算注浆量后, 分析了该工程的地层损失率。     

砂卵石地层地铁盾构隧道施工地表沉降变化规律及影响因素

文章通过分析成都地铁3号线、7号线区间盾构隧道的地表沉降监测数据,采用FLAC3D软件进行数值模拟计算,研究在砂卵石地层中盾构隧道地表沉降值的分布规律、盾构隧道掘进的主要影响范围及盾构掘进参数总推力、刀盘扭矩、出土量对地表沉降的影响规律,为盾构隧道施工和监测提出建议。     

盾构施工参数相关性及对地表沉降影响的研究

以青岛地铁1号线薛瓦区间盾构隧道工程为背景,在极复杂地层开展盾构现场掘进实验,利用"青岛地铁安全风险管理体系"及"青岛地铁盾构施工管理信息系统"收集盾构关键施工参数及地表横向和纵向沉降监测值。通过对盾构关键施工参数的处理以及相关性的分析,表明在土层较硬地段应适当降低土仓压力以达到降低推力的目的;分析了在富水复杂地层盾构正常施工情况下掘进参数的波动对地表沉降的影响规律,研究发现盾构推进速度和推力是影响地表沉降的主要因素,对在极复杂地层中盾构掘进参数引起变形的精细化控制提供一定的借鉴意义。     

浅谈盾构机短距下穿既有线沉降工艺控制

盾构隧道下穿既有运营隧道时,将对既有隧道产生扰动,威胁着既有隧道的运营安全。针对土压平衡盾构下穿施工展开研究,探索粉质粘土地层盾构下穿施工中土仓压力、掘进推力、刀盘扭矩、刀盘转速、掘进速度、同步注浆量、同步注浆压力、出土量、盾构机姿态等施工参数的优化方法,提出适用于粉质粘土地层盾构下穿施工参数,形成盾构短距下穿既有运营隧道沉降控制技术,为西安地铁乃至西北地区盾构隧道下穿施工提供参考和借鉴。     

北京地区典型地层盾构施工引起地表沉降分析研究

以北京地铁6号线二期玉—郝区间隧道、14号线菜—西区间隧道和九—大区间隧道为背景,通过对不同地层盾构施工引起的地表沉降实测数据进行分析发现:砂土地层对土仓压力敏感性最强,砂土及黏土地层对同步注浆量及注浆压力的敏感性都强,而卵石地层由于自身的成拱性质对同步注浆量及注浆压力的敏感性相对较弱,且它的变形具有滞后性;砂土地层测点的先行沉降量最小,黏土地层测点的先行沉降量最大;砂土地层测点的最终沉降量最大,而卵石地层测点的最终沉降量最小;砂土地层及卵石地层中测点在盾构通过后稳定所需的时间较短。     

节理岩体对盾构开挖稳定性和地层损失率的影响

为研究节理岩体对盾构隧道开挖稳定性和地层损失率的影响,以南昌某盾构隧道为研究对象,采用离散元软件UDEC建立数值模型,分析节理倾角对围岩变形和地表沉降的影响规律,通过拟合得到地层损失率,并将模拟值与实测值进行对比,研究节理间距、盾构隧道间距以及隧道埋深对地表沉降的影响规律。研究结果表明：盾构隧道围岩在节理面产生较大位移,节理倾角的存在导致隧道围岩产生偏压现象,节理倾角为60°、90°时容易失稳;当节理倾角为60°时,地表沉降取得最大值,当节理倾角为45°时,地表沉降取得最小值。通过拟合Peck曲线可知,该工程区段的地层损失率范围为0.658%～0.896%;地表沉降值与隧道埋深、隧道间距以及节理间距均成负相关。     

黄土地层盾构隧道施工的掘进试验研究

 黄土是一种典型的非饱和结构性土,其强度与土体结构特征密切相关。黄土地层中盾构法隧道施工开挖面稳定性受施工参数影响较大,控制不当容易造成开挖面土体松动或坍塌,严重影响隧道结构安全及周围环境。针对我国首次在黄土地层中修建的地铁盾构隧道西安地铁2号线,采用自主研制的土压平衡式模型盾构机开展室内掘进实验,研究黄土地层条件下盾构掘进对地层的扰动情况以及盾构施工关键参数的匹配问题。研究结果表明,黄土地层中盾构掘进引起的地层横断面沉降曲线与黏性土地层存在差异,曲线形式具体表现为下部呈深V型、上部区域呈缓和的盆状,并得到地层损失率K和地表沉降槽宽度系数i;地表位移时程曲线具有突变性,存在明显的三阶段特点;盾构顶推力的变化直接影响隔舱土压力的变化,掘进过程中隔舱土压力和出土率表现出一定的随机性,出土率有随顶推力的增大而呈减小的趋势,并与推进速度成反比。     

含空洞地层中双线盾构施工引起的土体位移研究

浅地层存在空洞是盾构施工导致土体位移过大的重要诱因之一。为有效计算土体位移,首先引入空洞收敛率,推导了空洞收敛变形造成的上部土体位移计算公式,再综合考虑双线盾构施工、空洞移动及收敛变形、正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、附加注浆压力的影响,推导了含空洞地层中双线盾构施工引起的土体位移计算方法,结合算例对不同盾构施工因素、空洞半径、空洞中心埋深、空洞位置影响下的土体位移规律进行了研究。研究结果表明,引入不同盾构施工因素能更精确的计算开挖面前方的土体位移;接近先开挖侧隧道的空洞会对土体位移造成更大影响;接近空洞的地表沉降量随空洞埋深的增大而减小,远离空洞的地表沉降量随空洞埋深的增大而增大。     

含空洞地层中双线盾构施工引起的土体位移研究

浅地层存在空洞是盾构施工导致土体位移过大的重要诱因之一。为有效计算土体位移,首先引入空洞收敛率,推导了空洞收敛变形造成的上部土体位移计算公式,再综合考虑双线盾构施工、空洞移动及收敛变形、正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、附加注浆压力的影响,推导了含空洞地层中双线盾构施工引起的土体位移计算方法,结合算例对不同盾构施工因素、空洞半径、空洞中心埋深、空洞位置影响下的土体位移规律进行了研究。研究结果表明,引入不同盾构施工因素能更精确的计算开挖面前方的土体位移;接近先开挖侧隧道的空洞会对土体位移造成更大影响;接近空洞的地表沉降量随空洞埋深的增大而减小,远离空洞的地表沉降量随空洞埋深的增大而增大。