管线渗漏破坏下地铁隧道施工坍塌风险预测

针对我国地铁建设坍塌事故多发的现实情况,提出基于数值模拟–人工神经网络–蒙特卡罗原理耦合的坍塌事故风险预测方法,在管线渗漏破坏条件下对坍塌事故风险进行预测;在事故统计调研的基础上,得到管线渗漏破坏是坍塌事故发生的主要原因;通过有限差分流固耦合数值模拟,计算得到管线分别位于隧道正上方、隧道正上方偏右5 m和偏右10 m三种管线位置地表最大沉降值,当管线未渗漏破坏时,最大沉降均位于隧道正上方地表,最大沉降值分别为0.012 85,0.016 05和0.018 53 m,当管线渗漏破坏时,最大沉降分别位于隧道正上方地表和隧道上方偏右约2 m处地表,最大沉降值分别为0.028 75,0.027 17和0.021 8 m;将数值模拟结果作为神经网络的训练样本和检验样本,采用RBF神经网络建立基本参数与地表沉降值的非线性映射关系用以代替蒙特卡罗原理功能函数,采用地表沉降值作为反映坍塌风险倾向的数值参考,根据蒙特卡罗原理,计算得到管线渗漏破坏时3种位置的隧道开挖坍塌风险,分别为36.75%,25.08%和接近0;论文研究内容及成果可以为类似地铁隧道建设风险控制提供借鉴。     

地铁隧道施工对地下管线的影响

地铁隧道施工对近邻管线的影响已成为地铁工程中的重点问题之一。概述了目前地铁遂道施工对管线影响的因素。进一步论述了管线变形沉降机理及预测方法。结合有关管线安全性的评价标准，论述了利用三维有限元分析模型及土工离心机模型试验对地下管线的安全性进行预测的可行性。     

大间距双线地铁隧道矿山法施工引发地表沉降的规律

目前绝大多数地铁区间隧道中,常常在同一埋深地层平行修建两条隧道。在两隧道开挖影响交叉区内,将导致较大的叠加地表沉降,沉降预测更加困难。文章利用数值模拟方法,结合实测数据及peck修正公式对大间距双线地铁隧道矿山法施工引起的地表沉降进行研究,得到一些规律：在两隧道开挖影响范围交叉区域内,地表沉降会相互叠加;大间距条件下隧道施工的先后顺序对地表最大沉降的影响很小,可以用peck公式来预测地表最大沉降,但预测地表沉降时,需对公式作出修正。     

浅埋暗挖法施工对临近管线影响的简化预测方法

针对新疆乌鲁木齐轨道交通浅埋暗挖法施工对管线沉降的影响,系统提出基于刚度修正的简化预测方法,并应用于管线沉降的预测。该方法先从工程经验、数值模拟及实测数据出发得到管线分布范围内地层沉降槽宽度与埋深的近似线性关系,基于地层损失不随埋深变化的假设求解地层最大沉降量与埋深的关系,即可求得无管线条件下地层沉降随深度变化的规律;再依据管线沉降刚度修正系数与管土相对刚度的关系对地层沉降进行修正,得到管线沉降的表达式和管线内力变形。研究表明,随着管线刚度增加,管线对土体变形的抵抗能力增强,管线实际沉降与原位置处的地层沉降差异明显,具体表现为管线沉降曲线的沉降槽宽度增加,最大沉降量减小。     

超深TRD工法下基坑逆作法施工对周边环境影响分析

以上海某超深TRD工法下基坑逆作法开挖为工程背景,建立了基坑开挖对周边管线的变形影响数值分析模型,并根据现场监测结果对围护结构变形、地面沉降变形、地下水位变化及周边管线变形进行系统分析。结果表明:有限元分析及监测结果较为接近,基坑施工对围护体系的变形及对周边环境的影响均在规范允许范围内。围护体系最大水平变形值为26.4mm,周边土体最大沉降变形值为22.6mm,南侧管线最大沉降变形值为7.08～18.99mm,西侧管线最大沉降变形值为6.04～19.03mm,坑外水位最大变化值为地表下600mm,均小于监测报警值。TRD工法的连续性、封闭性、隔水性及稳定性较好且施工深度远大于常规双轴及三轴搅拌桩止水帷幕。     

复合地层中超大直径泥水盾构掘进引起地表沉降的3D数值模拟分析

超大直径泥水盾构具有对复杂地质条件良好的适应性而作为穿越各类地下通道的施工方法,在掘进过程中引起地表沉降是需采取措施加以控制的。结合深圳妈湾跨海通道工程,利用ABAQUS 3D有限元软件模拟超大直径泥水盾构掘进过程,并利用现场实测数据验证模型沉降数据的合理性。数值模拟结果发现,超大直径泥水盾构对地表沉降的影响可分为5个阶段,其中第II阶段和第III阶段为主要阶段,地表沉降占比达60%;另外,模拟发现软、硬地层分界面变化对地表沉降具有显著影响,使最大地表沉降增加111%。数值模拟计算可为后续施工沉降预测及控制提供依据。     

地铁盾构隧道近距离侧穿建筑物安全性分析

本文以济南轨道交通R2线盾构隧道近距离侧穿白鹤集团办公楼为工程依托,运用MIDAS NX有限元软件模拟隧道开挖过程,并对施工引起的地表沉降、建筑物差异沉降、管片内力及应力场变化进行了预测分析。计算结果表明:由于隧道开挖卸荷,隧道整体变形呈压扁状。地表最大沉降为5.57mm,出现在左线隧道仰拱附近;建筑物最大竖向位移为1.26mm,发生在裙楼下方,裙楼与主楼的差异沉降为1.6mm;管片最大弯矩为4.0k N·m,最大剪力为8.1MPa,均在控制范围之内。     

基坑降水引起的邻近地下管线破坏预测技术研究

结合工程实例建立三维数值分析模型,考虑降水过程中土体、邻近管线二者之间的相互作用,模拟基坑降水后的地下水位分布状态以及由于水位降低导致的地下管线不均匀沉降情况;将数值模拟结果和现场实测结果进行对比,验证了数值模拟分析模型及参数的适用性。以地下管线沉降梯度为关键参数,利用Powell优化算法建立管线破坏程度与沉降梯度之间的函数关系,从而能够在降水方案编制阶段预测邻近地下管线的损伤程度。     

通车荷载下不同覆土厚度的地铁隧道开挖对管线安全性的影响

地铁隧道的开挖将对临近的地下管线造成较大的影响。当管线附近同时存在新隧道开挖和通车中的地铁时,管线将同时受二者的影响。采用三维有限元方法分析在临近的地铁通车荷载作用下,不同覆土厚度的地铁隧道因开挖造成的地表沉降值和沉降槽曲线。利用沉降值和沉降槽曲线推算出保证管线安全性的控制参数。并得出新建隧道的覆土厚度对参数的影响,再将计算值与实测值进行比较。研究结果表明：(1)通车荷载的考虑和新建隧道的不同覆土厚度对参数的影响较大。(2)随着覆土厚度的增大,地表最大斜率和Smax/i有所增长,增长趋势随覆土厚度增大而减缓。(3)随着覆土厚度的增大,地表最大沉降值和地表损失系数呈现线性增大趋势。(4)随着覆土厚度的增大,沉降槽拐点曲率呈现线性降低趋势。(5)通过计算值与工程实测值的对比可知,有限元模拟结果与实测结果吻合,所推公式求得的参数与实测值求得的参数相吻合。     

盾构双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对管线的影响研究

在离心模型试验中同时考虑隧道开挖所致地层损失效应和质量损失效应,研究不同开挖顺序及不同布置形式下双隧道开挖对管线的影响规律。同时采用基于地层损失比的位移控制有限单元法对离心模型试验及其他4组拓展工况进行分析,其中土体本构模型采用考虑土体小应变特性的HP(Hypoplasticity model)模型,并将试验结果与已有的解析方法进行对比。研究结果表明,双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对地表沉降、管线沉降、管线弯曲应变的影响显著;管线存在所产生的"遮拦"效应对管线正上方地表沉降的影响程度随着自由场最大地表沉降的增加而逐渐加剧;双隧道开挖所致管线沉降的主要影响区域为-1.2D_T~1.2D_T;实际工程中应加强浅埋后继隧道开挖时管线工作性状的监测工作,且不应简单采用叠加原理对不同施工工序及不同布置形式的双隧道开挖所致地表沉降、管线沉降及管线弯曲应变进行预测,应合理考虑后继隧道开挖所致土体的累计剪切应变及上覆隧道的遮拦效应对管–土相对刚度的影响。     

开挖方式对跨基覆界面浅埋偏压隧道变形的影响分析

崩坡积～灰岩交界段(土岩交界段)一部分为松散的坡积体,一部分为岩体,工程性质相差较大,不同的隧道开挖方式会对隧道的稳定产生较大的影响。基于四川省九寨沟—绵阳高速公路某隧道工程,采用模型试验和数值模拟的方法,对有挡土墙预加固措施情况下崩坡积～灰岩接触地段浅埋偏压隧道在环形开挖预留核心土法、三台阶七步开挖法、CD法和CRD法4种开挖方式下的受力和变形特性进行研究。结果表明:土岩交界段浅埋偏压隧道的地表沉降呈现出明显的不对称特征,4种开挖方式下的最大地表沉降均向左侧偏移; 4种开挖方式产生的最大围岩位移都发生在隧道的拱顶处,且右拱肩、右拱腰的沉降值小于左拱肩、左拱腰; 4种开挖方式最大主应力的最大值出现在隧道右拱腰位置处,最小主应力的最大值出现在隧道右拱脚位置处; 相较于三台阶七步开挖法,环形开挖预留核心土法、CD法及CRD法都能够最大限度地保证隧道施工的安全。     

非对称基坑开挖对浅埋下卧地铁隧道的影响

地铁隧道里程数越来越长,近接地面工程建设对其安全影响不可忽视。为了研究地面工程建设对下卧地铁隧道的影响,采用数值分析方法建立三维模型,以基坑未开挖作为初始状态,分析了基坑降水、非对称基坑开挖和桩基荷载施加等过程的地铁隧道空间位移特征及结构受力特征。结果表明:基坑降水过程对下卧地铁隧道位移影响不明显,非对称基坑开挖会导致下卧地铁隧道结构整体产生上浮及偏移,桩基荷载施加后隧道会产生相应的下沉现象,但仍有残余位移;隧道受力结果表明,基坑降水对隧道受力影响也不明显,基坑开挖过程隧道受力逐渐增大且整体受力均匀,桩基荷载施加后隧道顶部和底部受力进一步增大,两边墙受力变化相对较小,受力整体呈椭圆形。研究结果可为确保类似工程施工安全提供借鉴。     

在已运营地铁车站超近距基坑开挖几个问题的探讨

介绍了某地铁四线换乘枢纽基坑开挖过程中的难点及相应的施工措施以降低对运营车站、周边建筑物及地下管线的影响,确保其正常运行和整个基坑开挖的安全。     

地下通道开挖宽度对地表沉降的影响

根据深圳某地下通道的施工实践,浅埋地下通道开挖宽度对地表累计沉降值影响很大,基于此,文章主要依据对地表沉降、拱顶下沉、支护与土体接触压力、支护内力等施工监测资料的详细分析和有限元法计算,针对CD法施工中地表沉降的主要构成因素:开挖阶段的初支整体下沉和中隔墙拆除阶段的结构变形,从初支接触压力、支护整体刚度、支护结构受力、支护整体下沉等方面分析了开挖宽度对地表沉降的影响情况。分析表明,开挖宽度是影响地表累计沉降值的主要因素之一,随着开挖宽度增加,支护与土体接触应力增大,开挖阶段支护整体下沉量和拆撑阶段中隔墙受力的变大是导致地表沉降量值迅速增加的主要原因。     

基坑开挖对下卧地铁隧道的施工影响分析

深圳市桂庙路快速化改造工程前海段下沉式隧道平行上穿已建的地铁11号线隧道,下卧的地铁左线隧道中线与下沉式隧道中线水平间距3.2~6.7 m,顶部距离新建隧道底部9.1~15.0 m。下沉式隧道主体结构全长580 m,采取明挖基坑的方式施工,长距离基坑开挖引起的大范围卸载对下卧地铁隧道产生的影响不容忽视。通过建立三维数值分析模型对基坑施工过程进行模拟,动态地分析了基坑开挖对地铁隧道衬砌内力及变形的影响;在此基础上,提出了"分区、分时、分层、分块"开挖以及采取高压旋喷桩加固地基等施工对策。采取上述施工措施后,地铁隧道实测最大上浮值9.1 mm、最大下沉值5.6 mm,这表明下卧隧道的变形得到了有效控制,该研究成果可为今后类似工程提供一定的参考。     

既有地铁荷载对北京地下直径线 开挖地表沉降影响

 利用FLAC3D商业有限差分数值模拟软件,对北京站—北京西站地下直径线开挖可能引起的地表沉降进行研究。根据地质勘探资料,选取洞桩法施工段的典型断面,建立计算模型,计算条件考虑已有地铁荷载对该段开挖的影响,按照施工组织情况,设计相应的计算工况。根据计算结果,对既有环线地铁荷载影响下的隧道施工引起的地表变形进行分析,研究隧道、既有地铁、地表沉降变形三者之间的关系和变化规律,同时也验证直径线工法的可行性,为其后续施工及具体工法改进提供了数据支持和参考。     

膨胀土条件下隧道下穿既有地铁车站CRD开挖工法优化

为保证膨胀土条件下新建隧道施工和既有结构的安全,以合肥地铁5号线下穿既有地铁车站工程为依托,考虑膨胀土胀缩性及裂隙性等不良特性,对其采用了袖阀管注浆加固方法.基于CRD工法的开挖工序和循环步距提出了不同优化方案,并通过PLAXIS3D岩土有限元软件,模拟了计算隧道及周边地层的受力和变形,选择出了最优方案.该研究表明:不...     

富水地层盾构下穿施工引起的管线变形分析

隧道开挖导致的地层的沉降变形会通过外荷载的形式作用于邻近地下管线,使其受力性状发生变化,管线弯曲变形达到一定程度时,刚性管线可能出现裂缝甚至发生断裂.针对这一工程问题,文中以杭州地铁8号线浙江工商大学站-桥头堡站为工程背景,通过控制变量法,分析了盾构下穿埋深为1～6m的Q235钢管、铸铁管、C30混凝土管以及PVC管等...     

地铁隧道侧穿临近高层建筑施工工序优化研究

以武汉地铁2号线洪山广场—中南路区间,双洞隧道近距离穿越高层建筑物群为例,采用Plaxis 3D有限元计算软件,模拟地铁双洞隧道矿山法开挖过程。分析隧道穿越建筑物前、侧穿过程以及离开后3个阶段建筑物的沉降、土层应力变化规律。并将不同施工方案引起的邻近高层建筑物结构沉降、应力重分布、塑性区分布以及倾斜情况进行对比分析。模拟结果表明,受隧道与建筑物的交互影响作用,先施工远离建筑物的隧洞施工的方案对邻近建筑影响最小,以此对隧道穿越高层建筑物的施工方案进行优化。     

明挖基坑对周边地表及建筑影响的实测分析

对长沙某二元结构土层中一个地铁车站明挖基坑对周边高层建筑的影响进行分析,首先,介绍工程地质条件、周边建筑情况、基坑施工及监测方案;然后,分析连续墙的侧移和坑外沉降,并重点分析高层建筑的沉降、变形的历程和特点。与软土地区的多层建筑的沉降相比,高层建筑的沉降受周边连续墙的施工和坑内降水的影响很小;建筑物的沉降小于邻近地表沉降,且出现了转动和隆起;建筑物的沉降、变形与建筑的长宽比、距基坑的距离呈一定的正比关系。