长沙地铁盾构隧道软土区间施工监测与安全分析

近年来,我国各大城市迎来了地铁建设的高峰期。地铁隧道施工不可避免地会对周围土体产生扰动或破坏,导致地表和周边建筑沉降,而沉降控制的好坏直接关系到隧道结构和周边建筑的安全。为了解长沙地铁2号线体育公园站一长沙大道站盾构区间的沉降状况,结合沉降监测数据,分析盾构施工区段的沉降状况及规律。监测结果表明,该盾构区段施工未引起地表及周边建筑产生较大沉降,各沉降监测值均满足规范要求,可为其他地铁施工监控分析提供参考。     

青岛地铁浅埋隧道动力增载位移响应比围岩稳定性分析

为防止地表沉降引起隧道事故的发生,以青岛地铁4号线福州路车站为研究对象,运用现场施工的监测数据与MIDAS/GTS NX模拟软件,对青岛地铁浅埋隧道施工沉降规律及围岩稳定性进行了系统研究。在分析地质勘察资料、众多沉降数据和超前地质预报的基础上,分别建立了不同水位环境下的渗流-应力耦合模型,分析了其在地表和拱顶的沉降规律,确定了最大沉降位置即最不利位置。最后,运用动力增载位移响应比对隧道开挖引起的围岩稳定性进行了评价,为今后该类地下工程设计与施工提供了借鉴。     

叠落盾构隧道施工影响下地层变形及结构受力分析

北京地铁6号线南~东区间工程为北京地区首例叠落盾构隧道工程。针对该工程,本文通过数值模拟与现场实测相结合的研究手段,对叠落盾构隧道施工产生的地层变形及结构受力进行分析,得到以下结论:叠落盾构隧道开挖产生的地层沉降具有不对称性,最大沉降值位于两隧道中心线附近,地表沉降槽宽度较单线隧道减小,沉降值增大,使得土体及地表结构更易发生破坏;下行隧道施工地层损失率大于上行隧道,深部土体产生向隧道内侧变形,且两侧最大水平变形位于下行隧道拱顶上方;叠落盾构隧道施工使得两洞拱腰最大弯矩向两隧道连线方向偏转,下行隧道拱顶弯矩增大,需要在结构设计中引以注意。     

上软下硬地层下盾构法施工的Peck预测公式修正

以青岛地铁一号线某区间地表沉降实测数据为基础,采用回归分析方法并引入最大地表沉降修正系数、沉降槽宽度修正系数对Peck预测公式进行修正,得出适用于该区间上软下硬地层盾构法施工的Peck预测公式,研究表明:对该区间进行回归分析得到的沉降规律与实测数据较吻合,说明采用线性回归方法能较好预测该区间盾构隧道施工引起的地表沉降规律,当α在0.2～0.5区间,β在0.9～1.3区间时,所得到的修正Peck预测公式可以较准确预测该区间盾构隧道施工引起的地表沉降。     

地下水对软土盾构隧道施工的影响规律分析

潜水和承压水是地铁软土区间盾构隧道施工过程中的主要危险源,为研究潜水水位变化和承压水水压变化对区间隧道施工的影响,采用FLAC3D软件,选用修正剑桥模型,对不同潜水水位和承压水头作用下盾构隧道的地表沉降、衬砌内力等进行分析。研究结果表明,当隧道洞身全部位于地下水中时:(1)潜水条件下,考虑渗流时地表最大沉降量比不考虑渗流时增大约50%;盾构隧道最大地表沉降与潜水水位呈线性关系;(2)承压水条件下,考虑渗流时地表最大沉降量比不考虑渗流时增大约10%,盾构隧道最大地表沉降与承压水头不成线性关系,随着承压水头的增大,地表最大沉降的增长速率越来越大;(3)潜水水位从-6.8 m变化到-2.8 m及承压水头从8 m变化到12 m的过程中,隧道衬砌管片弯矩和轴力随着潜水水位的升高或承压水头的增大而逐渐减小。     

盾构施工对地表砌体建筑沉降的影响

通过对地铁隧道顶部地面砌体建筑和地表沉降量现场的实测和三维模型数值计算,研究了一次开挖步长为6m的砌体建筑和地表沉降量的实测值和数值模拟计算值变化规律及一次开挖步长为12m的砌体建筑和地表沉降量变化规律,得出了盾构施工开挖步长对砌体建筑和地表沉降量和局部沉降差有很大影响的结论。盾构机在地铁隧道上部地表有砌体建筑时,要根据工程地质条件和地表建筑类型,合理确定盾构的开挖步长。     

基坑上跨既有地铁隧道施工扰动效应研究

为了探究基坑上跨既有地铁隧道施工过程中基坑结构、地表和既有隧道的变形规律,以某过江通道上跨既有地铁隧道为工程背景,运用FLAC 3D软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行动态模拟.结果表明:基坑上跨既有地铁隧道施工完成后,隧道整体产生隆起变形,尤其是在隧道拱顶部位,最大隆起量达到19.72 mm;地表沉降值处于沉降安全范围以内,但在距基坑3～4m位置处,最大沉降值达到16.47 mm.研究成果可为工程实践提供理论支撑和技术指导.     

软土地层盾构隧道长期沉降与施工因素初探

软土地层中地铁盾构隧道长期沉降与隧道的结构安全和地铁日常运营息息相关,受到工程界的重视。通过收集分析国内外典型软土地区盾构隧道长期沉降实例,指出施工扰动和管片漏水是长期沉降的最主要因素。然后结合苏州地铁的地表沉降监测数据,分析了盾构隧道施工期沉降的主要因素。最后在地铁隧道基底沉降实测数据的基础上,利用常用的数学模型,预测该隧道的长期沉降量。实测数据分析表明:由切口土压力、盾构外壳与地层的摩擦和盾尾注浆引起的施工扰动是引起地铁盾构隧道施工期沉降的主要原因,常用的数学模型能够大致地模拟地铁盾构隧道的长期沉降。     

隧道降水施工地表沉降的渗流-应力耦合分析

根据有效应力分析方法,建立了弹塑性渗流–应力耦合分析理论模型;采用流体体积方法方法来跟踪非稳定渗流场的动态自由水面,开发相应的数值模拟分析程序;并对某地铁隧道工程的动态降水过程和开挖过程进行仿真模拟,对降水和开挖过程中的地表沉降进行重点分析,得出动态变化的地表沉降曲线,通过将地表沉降计算值与现场量测值比较分析,两者数据吻合较好。研究结果表明,降水的影响半径约为30m,降水所引起的地表最大沉降值约为23mm,左右隧道施工完时地表最大沉降值约为43mm,施工期间周围建筑物和地下管线均无安全隐患。而通常采用30mm的控制标准,说明城市地铁工程的沉降控制基准要视具体的工程环境条件而定,这为该工程和类似工程施工提供了依据和参考作用。     

盾构法施工对地表及桥梁桩基的影响分析

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题,以深圳地铁5号线洪浪～兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程,对施工产生的地表沉降及桥梁桩基的侧向变形进行了预测分析。计算结果表明,地表沉降最大值为7.32 mm,桥梁桩基变形以水平变形为主,最大水平变形为2.58 mm。在X方向,桥梁桩基下半部分朝背离隧道方向位移;上半部分朝相反方向位移,即桩基发生倾斜,且该倾斜随着盾构机的掘进将越来越大,隧道贯通时达到最大值。     

大断面隧道施工引起的上覆地铁隧道结构变形分析

北京地铁5号线崇文门站是在既有地铁隧道下方采用暗挖法施工的地铁车站,下穿段新建车站隧道断面宽24.2 m、高11.46 m,与既有地铁隧道结构间净距仅1.98 m。实测数据表明:施工引起的既有地铁隧道结构变形以沉降为主,沉降主要发生在导洞施工阶段;隧道结构呈刚体特征,沉降曲线近似线性,变形缝处隧道结构最大沉降31.26 mm,变形缝两侧最大差异沉降14.0 mm;道床则表现出一定的柔性特征,沉降曲线呈非线性;不协调沉降导致道床与隧道结构发生了脱开,最大脱开值12.7 mm,最大脱开范围7.0 m。采用灌浆加固对道床与隧道结构间的脱离区域进行了治理,并通过注浆对既有地铁隧道结构进行了抬升,最大提升值达16.0 mm,使既有地铁线路的高程损失得到了一定恢复,最终将既有地铁隧道结构沉降控制在16.75 mm内,确保了施工期间既有地铁线路的正常运营。     

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。     

浅埋暗挖隧道下穿地表建筑物安全控制技术研究

浅埋暗挖隧道穿越施工不可避免地会对地表建筑物产生扰动,保证建筑物的安全是穿越工程的关键所在。以青岛地铁3号线错埠岭站~清江路站区间下穿建筑物群工程为背景,以控制地层变形为核心,选择适宜的掘进参数,提出超前小导管和超前预注浆加固地层、隧道初支背后回填注浆、建筑物变形补偿注浆、隧道堵水注浆等控制地层变形和建筑物沉降的控制措施。现场实测表明,建筑物沉降分微弱变形、急剧发展、稳定、微弱抬升四个阶段,最大沉降为13.84mm,最大差异沉降为8.21mm,满足控制标准。研究结果为青岛地铁后期下穿建筑物工程提供了技术支撑和安全保障。     

邻近盾构施工中的桩基托换效果研究

以成都地铁1号线盾构近距离穿越某建筑桩基工程为背景,建立有限元模型,研究盾构穿越施工和荷载转移措施对结构及桩基的影响。结果表明:盾构从桩端穿越时,有无采用梁包柱形式的桩基托换措施对隧道结构内力影响较小,但该措施能够有效减小被托换桩的最大沉降和各桩之间的不均匀沉降。桩基托换使距隧道较近的两桩轴力减小,距隧道较远的桩轴力增加,在所有桩体上均产生附加弯矩,但量值较小。建筑结构的最大弯矩发生在距隧道最远处的柱与右跨梁的刚接位置,桩基托换有效减小梁、柱的最大弯矩。监测数据表明,盾构穿越施工对桩基影响较小,桩基托换措施达到预期效果。     

青岛复合地层双洞隧道开挖变形规律

双线隧道开挖不同于单线隧道,为研究复合地层地铁双洞隧道开挖施工引起的地表沉降规律,文中基于青岛地铁四号线静沙区间的相关数据,通过数值模拟对双洞隧道上覆土层的不同组合施工沉降变形规律进行研究。分析结果表明,隧道上覆土层中砂土与黏土层厚度的变化,对双线隧道开挖地表沉降最大值、地表沉降和围岩的应力状态的影响较小,变化幅度也影响较小,即不同的上覆土层条件下,对双线隧道开挖地表沉降规律的影响相对较小。     

地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律研究

通过大量现场监控量测数据的统计分析,研究北京地区黏性土与砂性土互层的特定地质条件下,地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降的一般规律。分析结果表明:约占69.8%的暗挖地铁车站,地表沉降值小于60 mm,大于相应沉降值的累计发生频率曲线符合正态分布。地表沉降槽宽度参数的取值范围与施工方法密切相关,对洞桩法而言,该值为0.61～0.82;而对中洞法而言,该值则为0.40～0.65。不同施工方法引起的地层损失率也有差异,对洞桩法而言,该值为0.39%～1.41%,均值为0.93%;而对中洞法而言,该值为0.49%～1.03%,均值为0.69%。所得结论可用于初步判断车站施工引起的最大地表沉降,并可为地铁车站施工环境影响(包括桥桩、建筑和管线等)预测提供依据。     

地铁区间下穿重要历史文物的影响及控制研究——以广州地铁12号线为例

广州起义烈士陵园是国家重点烈士纪念建筑保护单位,为研究广州地铁12号线下穿烈士陵园工程对烈士陵园文物的影响,通过有限元建模分析隧道施工地表沉降情况.经分析,地铁施工阶段文物的最大沉降为0.0057 m,地铁运营阶段文物结构最大速度响应0.35 mm/s,均满足规范要求;在此基础上制定施工阶段采用信息化施工、严格控制盾构...     

基于盾构施工的地表监测数据分析及建模预测

通过对地铁盾构施工引起的地表沉降监测数据进行分析,得出地表横向沉降规律基本符合Peak沉降理论,地表纵向沉降规律基本成平稳下降趋势。通过对地表监测点右线隧道盾构通过时影响的累计沉降数据进行数学建模,预测左线隧道盾构通过对地表的沉降影响,预测结果准确。得出在同等地质条件及施工参数下隧道盾构施工对地表的扰动规律,在实际工程中具有重要的指导意义。     

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。     

注浆加固技术在隧道下穿建筑物过程中的应用

在城市地铁建设过程中,隧道开挖对周围地层会产生扰动,从而引起地表沉降变形,进而导致地面既有建筑物沉降、倾斜甚至倒塌.以某地铁隧道下穿一高层建筑物为工程背景,建立了地质力学模型,利用计算沉降理论预测分析了隧道在下穿该建筑时的沉降变形特征和规律.并针对建筑物沉降特点,采用注浆加固技术对软弱地层进行预加固.最后运用ANSYS有限元软件对其加固效果进行模拟分析.分析结果表明,注浆加固技术能够较好地控制建筑物沉降,确保在隧道施工过程中其结构的安全性,并为类似工程提供一定的参考和借鉴.