粉土地层中盾构施工对临近高铁桥桩的影响

针对地铁盾构隧道近接高铁桥桩施工的影响问题,以郑州西区地铁隧道侧穿高铁桥桩为工程背景,对周围土层和桥墩位移进行现场实测,并采用ABAQUS数值模拟软件,对盾构侧穿施工全过程进行动态模拟,研究了土层注浆加固措施对于土层位移及桥桩位移和内力的影响。结果表明:盾构侧穿高铁桥桩会使桥桩在盾构隧道埋深处的桩身产生最大水平位移、弯矩和侧摩阻力;对穿越区域土层先行注浆加固后再进行穿越,可大幅降低盾构施工桥桩的扰动,桥墩最大沉降量降低约72.6%,桩体水平位移、弯矩及侧摩阻力最大值分别降低58.3%、37.6%和23.7%;土层注浆加固施工工艺对桥墩的保护作用明显,说明加固方案可行。现场实测数据与数值模拟结果规律一致,验证了使用ABAQUS模拟盾构施工对高铁桥桩的影响是可靠的。     

小净距盾构隧道近接侧穿桥桩影响分析

考虑时空效应的盾构隧道下穿既有桥桩的影响特征计算,对盾构工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间盾构隧道侧穿既有桥桩为例,利用有限差分软件FLAC3D,按施工过程分析了盾构施工以小净距(0.6倍隧道外径)侧穿桥桩对既有桥桩的影响.结果表明:盾构隧道以小净距侧穿桥桩,在不采取加固保护措施的情况下,盾构施工可安全穿越桥桩.     

盾构近接高架桥桩施工的地层沉降空间形态研究

为了解盾构近接施工引起地层的非线性变形和沉降空间形态,基于有限差分法对合肥地铁1#线隧道近接城市高架桥桩的盾构推进过程进行了研究,分析了盾构近接桩体施工前后横向、纵向地表非线性沉降变化规律及地层沉降空间分布形态。结果表明,近距双线隧道盾构依次开挖对土体产生扰动以及盾尾空隙引起地层不均匀沉降,由于近接高架桥桩基的影响,其沉降量与盾尾空隙后方距桥桩距离成函数对应关系,相邻隧道开挖引起的地层沉降对沿隧道轴线的地表沉降具有叠加效应。数值模拟实现了隧道地层沉降空间形态等值超曲面图和地表沉降曲面图对地层不均匀沉降等值3D形态的描述。     

基坑开挖对邻近地铁区间隧道结构安全的影响分析

为研究基坑开挖卸荷对邻近地铁区间隧道所带来的附加变形及附加应力的变化规律,以青岛某邻近地铁基坑施工项目为例,对基坑开挖和主体结构施工工况进行模拟分析,得到不同施工步骤下地铁隧道的位移变化情况和受力状况.研究结果表明：既有区间隧道结构各向位移随基坑开挖深度的增加而增大,最大达2.14 mm,为水平侧向位移;主体结构施工后,由于外部荷载的及时补充,隧道结构各向变形得到抑制,减小至1.91 mm,满足规范控制要求.该基坑开挖期间施工工况不影响地铁的正常运营,但施工过程中应注意各施工步骤间的衔接.     

近接桥桩暗挖隧道支护结构内力监测分析

针对北京地铁某车站暗挖隧道工程,制定了支护结构内力、围岩接触压力监测方案.通过现场监测,分析了施工过程中,在既有桥桩影响下,支护结构内力、围岩接触压力的变化特征,及时掌握了隧道变形、支撑内力的变化动态,并及时反馈,为判断隧道安全稳定提供了参考数据.测试结果表明,浅埋暗挖隧道支护结构的仰拱部位压力大;近接桥桩对隧道的变形产生了抑制作用,造成隧道断面变形的不对称性,围岩压力增大;桥桩的存在与否,造成隧道支护结构内力分布情况的不同.     

某邻近地铁隧道深基坑施工监测分析

基坑开挖中的土体卸荷效应会引起支护结构及周围地层的变位,从而对周边环境产生不利影响.对某邻近地铁区间隧道的深基坑施工进行了全过程跟踪监测,及时反映不同工况下基坑围护结构变形、支撑轴力及立柱回弹的变化特征,分析了基坑施工对周边环境特别是对邻近地铁隧道的影响.监测结果表明:围护结构的变形增量主要发生在基坑深层土体开挖阶段,开挖至坑底后变形趋于稳定;围护结构变形与支撑轴力具有关联性,围护结构的侧向变形越大,相应位置支撑的轴力也越大;坑底土体卸荷隆起带动立柱回弹,基坑中部回弹较大,基坑边角和施工栈桥附近回弹较小;开挖卸荷引起基坑附近一定范围内地表沉降和深层土体隆起,带动相邻地铁隧道上抬;基坑施工对邻近地铁隧道竖向变形的影响比对水平变形的影响更明显.     

近接既有地铁线施工防护实时智能监测系统的应用研究

本文结合北京某地铁区间4号线下穿新建地铁施工,基于LabVIEW虚拟仪器技术、多传感器技术、无线网桥及GPRS传输技术,提出近接既有地铁线施工防护的实时智能监测系统,设计了在下穿新建地铁影响范围内的近接既有地铁线结构的系统监测方案.采用LabVIEW开发的数据统一管理平台对现场监测信息加以分析预警,提供施工安全评估,并可生成报表及存储查询共享等,实现对近接既有地铁线及隧道结构变化的实时监测,及时预警,达到轨道质量的动态、精确调整的目的,保证既有地铁线的运营安全.     

地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工变形控制

地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工时,会对邻近桥梁桩基产生不利影响,使得既有桥梁产生较大的安全使用风险.因此在穿越施工时,应当采取必要的技术措施对这种不利变形进行控制,以保证既有桥梁结构安全.以北京地铁5号线18标区间隧道浅埋暗挖法穿越雍和宫桥施工为例,给出隧道施工穿越既有桥梁的变形控制方案.首先,在施工前通过数值模拟并结合工程经验,确定桥桩变形的阶段及总体控制标准,为施工过程控制提供参照指标;其次,穿越前在桥区类似地层中设置监测主断面进行监测试验,得到桥区地层变形基本规律,同时进行注浆试验,确定出适宜的注浆材料及注浆参数,为优化施工方案提供依据;最后,在施工中依据工前确立的阶段控制标准,通过对各主要施工步序进行动态控制,来实现总体的控制目标.监测结果表明:桥梁实际差异沉降量仅为控制值的58.4%,达到了控制要求,保证了既有桥梁的安全.该控制方案的成功应用,可为类似工程提供重要的借鉴及指导.     

流固耦合作用对新建水底隧道近接施工影响分析

为探索流固耦合在水底隧道近接施工中的影响,文中依托长沙地铁4号线下穿湘江近接南湖路隧道建立三维有限元模型,通过数值模拟研究流固耦合作用对新建隧道以及既有隧道的位移和应力的影响.研究发现:考虑流固耦合作用时,盾构隧道掘进扰动的范围更大,引起的变形也更大;有渗流和无渗流作用下土体的竖向沉降曲线与Peck沉降槽一致;在未考虑渗流场时,既有隧道水平向位移是整体趋向于远离新建隧道的方向,竖向位移是整体向上隆起;在考虑渗流场时,既有隧道管片水平位移是向隧道内收敛,竖向位移也是整体向上隆起,研究成果将对今后的类似工程建设提供指导作用.     

近间距重叠隧道施工对桥桩变形影响研究

以武汉4、6号线某区间在建地铁为背景,运用FLAC2D数值模拟方法,研究了平面应变条件下近间距重叠隧道施工在不同地层损失率、不同开挖顺序下对铁路桥群桩基础的变形影响.数值模拟结果表明,地层损失率为0.2～1.5%时,盾构隧道开挖引起的铁路桥群桩基础变形满足安全要求;当地层损失率大于1.5%时,为有效控制邻近群桩基础变形,应采取相关方案,预先加固隧道周边土体不失为一种方法.     

临近地铁深大基坑支护技术的探析

地铁隧道内设备众多,空间狭窄,列车运行速度快,对地铁线路的变形有严格要求.当地铁周边有深大基坑工程时,必然会引起地铁隧道、车站产生不均匀沉降和水平位移,从而对地铁正常运营产生影响.以紧临深圳地铁2号线的某基坑工程为例,在基坑设计中,为了避免基坑开挖对临近地铁的正常运行产生影响,开展了变形影响因素分析,确定了关键风险点,采取了有针对性的支护结构型式与施工开挖方法.设计计算与施工监测结果表明:临近的地铁线路、车站的变形控制值均在规范允许范围内.     

新建隧道穿越既有桥梁桩基时的主动预支护技术

随着我国城市化进程的加快,新建隧道穿越既有桥梁桩基的工程越来越多.介绍一种具有防御性的主动预支护技术,在新建隧道穿越既有桥梁桩基时,对采取一般技术手段无有效控制把握,有可预见的大变形,地质条件复杂或重要性桥梁等情况时,可以采取"先加固,后开挖"的施工顺序以及"支顶为主,注浆为辅"的桥梁保护方案,控制桥梁上部结构的变形,以保证桥梁在隧道开挖过程中的正常使用.     

Response of carrying capacity of piles induced by adjacent Metro tunneling

Construction of tunnels in urban areas requires assessment of the impact of tunneling on the stability and integrity of existing pile foundations. We have focused our attention to the analysis of the carrying capacity of pile foundations provided by the impact of construction of urban tunnels on adjacent pile foundations, under the engineering background of the construction of the # 2 Line of the Guangzhou subway. It is carried out using a fast Lagrangian analysis of a continuum in a 3D numerical code, which is an elastoplastic three-dimensional finite difference model, to simulate the response of piles under the entire process of metro tun-neling (deactivation of soil element and activation of the lining). The adjacent stratum around the tunnel is classified into three re-gions: Zone Ⅰ(upper adjacent stratum of tunnel), Zone Ⅱ (45°-upper-lateral adjacent stratum of tunnel) and Zone Ⅲ (lateral adjacent stratum of tunnel). In each region one typical pile is chosen to be calculated and analyzed in detail. Numerical simulations are mainly conducted at three points of each pile shaft: the side-friction force of the pile, the tip resistance of the pile and the axial loading of the pile. A contrasting analysis has been conducted both in the response of typical piles in different regions and from computer calculated values with site monitoring values. The results of numerical simulations show that the impact on carrying ca-pacity of the piles lies mainly in the impact of construction of urban tunnels on the side-friction forces and the tip resistance of piles. The impact differs considerably among the different strata zones where the pile tips are located. The complicated rules of side-friction force and tip resistance of piles has resulted in complicated rules of pile axial loading thus, in the end, it impacts the carrying capacity of pile-foundations. It is necessary to take positive measures, such as stratum grouting stabilization or foundation underpinning, ete, to deal with the carrying capacity and the settlement of pile-foundations. The results are of value to similar engi-neering projects.     

地铁隧道开挖过程三维物理模型动态试验研究

据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅隧道开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅隧道的全过程,研究了站厅隧道、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅隧道洞周特征点的位移。模拟并研究了混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对指导地铁施工、研究在已建成双隧道间拓展开挖站厅空间具有十分重要的意义。     

矿山法开挖近距离下穿越既有线隧道的三维数值模拟

以北京地铁某新建线路的区间隧道下穿越既有线区间隧道工程为背景,在对应力释放率进行合理确定并充分考虑既有线沉降缝和管棚加固区影响的基础上,采用FLAC~(3D)计算方法,对施工开挖过程进行模拟,得出了既有线影响段的沉降,并对该结果进行了分析,为既有线结构的安全性评估、施工过程的控制、监控量测提供了技术支持.     

钻孔灌注桩施工过程对邻近隧洞影响数值分析

针对单排钻孔灌注桩施工过程对邻近隧洞的影响问题,运用FLAC3D建立三维简化模型,分析隧洞与桩间距S、桩长L对既有隧洞变形的影响规律。研究结果表明:隧洞竖向位移与S大致呈分段线性变化规律;为保证桩基施工过程中的隧洞结构稳定,S不宜小于6 m;桩长改变了桩底与隧洞在水平位置的关系,对既有隧洞的位移影响表现为有峰顶的双段线,桩底高程宜避免位于隧洞拱顶和拱底之间。     

盾构下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律研究

地铁建设中,盾构隧道下穿群桩时引起的地表沉降和桩身受力不可小觑。本文采用FLAC~(3D)软件模拟了合肥地铁2号线下穿五里墩立交桥的工况,研究了下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律。研究表明:地表最大沉降量偏向桥墩荷载较大的一侧,其值为-1.31 mm;地表沉降曲线较明显的转折点均产生在桩与土的临界面处,且承台上方的地表沉降趋于直线;桩的水平位移和弯矩沿桩身分布曲线呈弓形,且上半部分变形较明显,两者的最大值均发生在桩基上部的1/3处,在以后工程实践中,可在此处加以钢套以提高桩基承载力。     

隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移的影响分析

在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。