隧道施工对地表建筑物的影响

城市隧道在开挖过程中会扰动地层,对建筑物产生沉降等影响。文中基于重庆市地铁隧道施工过程中穿越某建筑物的实际问题,采用Midas-GTS软件建立模型,研究隧道施工引起建筑物位移和内力变化问题,发现采用小导管注浆可有效控制地表变形和建筑物沉降。     

隧道不同位置下穿施工引起邻近建筑物的变形分析

针对龙厦铁路石桥头隧道工程埋深浅、地表建筑物密集,且多为砖混结构的特点,应用数值分析手段,通过建立隧道-建筑物的三维数值分析模型,分析了在不同下穿位置的隧道施工条件下,邻近建筑物的变形性状。结果表明:各位置处的建筑物沉降受夹角α变化的影响不大,当建筑物中心偏离隧道中心一定距离,使得建筑物近隧道端位于隧道中心正上方时,建筑物沉降达到最大。墙体垂直于隧道走向时,建筑物仅在垂直方向发生局部倾斜,墙体斜交隧道走向时,建筑物将发生纵、横双向倾斜。建筑物中心与隧道中心之间的距离D小于1倍隧道直径时,建筑物发生下凹挠曲,D大于1倍隧道直径时,建筑物发生上凸挠曲,距离D为隧道半径的5倍时,挠曲值仅为最大值的1/5。建筑物仅在墙体斜交隧道走向时才发生扭转变形,最大扭转变形量发生在建筑物处于D=0m,α=45°位置时。墙体拉应变根据建筑物所受变形作用的形式而呈现相应的分布规律,当受到复合变形作用时,建筑物往往处于不利位置。     

隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究

 在分析建筑物沉降恢复特点的基础上研究注浆抬升机制,提出地层充填密实、止浆围护形成、抬升力形成及建筑物结构抬升的四阶段作用模式,并相应总结建筑物稳定抬升的施工技术要点。采用数值模拟方法对厦门市成功大道工程隧道穿越104#,105#试验楼注浆抬升进行预测分析,得到建筑物单次抬升量为2.1～3.7 mm,且不同抬升力和围护刚度对抬升效果具有显著影响,适当增大抬升力和围护刚度对抬升有利,但其作用有限。工程现场试验结果表明,注浆抬升是反复对地层劈裂–充填–再劈裂的过程,当注浆压力达到0.7～1.0 MPa时楼房即开始出现明显抬升,且单次最大抬升量为2.2～3.1 mm,这与数值分析预测结果基本吻合。所得结论有助于科学认识城市隧道及地下工程安全性控制的内涵,并可为类似工程提供一定的参考和借鉴。     

某浅埋暗挖隧道下穿建筑物施工技术

结合贵阳轨道交通工程左隧于里程ZDK23+150—ZDK23+179段下穿公园2008小区的工程实际,进行施工处理技术研究,通过比选加强隧道支护措施和柱基托换方案,确定加强隧道支护措施在技术和经济方面更优,因此该工程采用了加强隧道支护措施,并对该措施进行了模拟计算分析。其结果表明,采用加强支护、非爆破施工等工程措施,风险可控,施工影响较小;实施加强支护、非爆破施工等工程措施后,工程顺利完工,既降低了施工成本又缩短了施工工期。该研究结果对今后类似工程的施工具有重要的指导意义。     

偏压富水软岩大断面隧道下穿建筑物地层变形及影响分析

 偏压富水软岩大断面隧道施工引起的地层变形是多方面影响因素叠加的结果。结合武广高铁尖峰顶隧道下穿地表高压输电线塔的工程实践,首先对隧道施工前后地层变形监测和分析提出控制大变形的工程措施,然后采用综合统计和理论分析,研究地形条件、地层产状、隧道和通道施工、地面荷载、地表坍塌造成的地层变形与建筑物位移的关系,最后以流固耦合数值分析为手段对影响地层变形的关键因素进行量化分析。结果表明：(1) 偏压富水软岩大断面隧道下穿工程,地表地形引起的地层变形是影响地表建筑物水平位移和倾斜的主要因素;(2) 地层变形叠加效应对建筑物倾斜的影响存在明显的方向性,当多重因素引起的地层变形产生互逆方向位移叠加时对控制建筑物倾斜有利;(3) 软岩顺层斜坡地面下的大断面偏压隧道施工,地层变形在垂直于隧道轴线两侧呈非对称分布,变形最大区域位于向山坡侧;(4) 从影响地层变形长期效应上看,因施工引起的地层变形增量波动大但收敛快,地表地形引起的地层变形在施工后仍持续发展,成为影响建筑物安全性的长期潜在因素。     

隧道下穿采空区围岩变形规律研究

为了研究下穿煤矿采空区条件下隧道围岩变形规律,以太原—焦作高铁控制性工程——皇后岭隧道为工程背景,通过开展数值对比试验,分析采空区与隧道不同距离、不同围岩强度、不同支护强度影响下拱顶位移变化规律。结果表明：随着隧道顶部与采空区距离的逐渐增大,拱顶沉降逐渐减小,即距离越大,采空区对隧道围岩稳定性的影响越小,采空区对隧道的有效影响范围约1.7倍的隧道洞径。随着围岩强度等级的降低,拱顶位移呈现指数式增长,隧道围岩稳定性受围岩强度等级影响显著。隧道拱顶位移随着支护强度的增大,位移不断减小,围岩等级越低,支护强度对隧道变形的有效控制效果越好。     

地铁隧道下穿既有建筑物的施工数值模拟与分析

隧道开挖必然对临近建筑物及新建隧道产生影响,如何在隧道施工前预测既有建筑物和新建隧道变形并提出相应预防与保护措施显得尤为重要。文章采用三维有限元方法对下穿紧贴已建建筑物的隧道暗挖施工进行了数值模拟,分析了隧道动态开挖施工时对既有建筑物以及在挖隧道衬砌受力和变形的变化规律,指出了既有建筑物变形最大区域。结合变形控制标准提出了相应的预防措施,研究结果为类似工程设计提供了依据。     

浅埋暗挖法隧道下穿既有建筑物施工技术研究

为实现对隧道下穿既有建筑物施工时的地表沉降和建筑物沉降控制,开展浅埋暗挖法隧道下穿既有建筑物施工技术研究。结合有限元,完成对隧道实体几何模型的构建。通过隧道开挖与爆破、二次衬砌与仰拱填充、既有建筑物保护,实现隧道下穿既有建筑物施工。通过对施工后的地表沉降和建筑物沉降监测得出,新的施工技术可以使沉降数值达到标准水平,保障施工质量和施工安全。     

隧道CRD法施工对地表不同结构形式建筑物影响的对比分析

隧道开挖施工必然会使地表产生沉降,从而对地表建筑物产生不利影响,且其影响随建筑物结构型式的不同而不同。本文针对厦门机场路梧村山隧道施工实际,对隧道上方框架结构和混合结构的建筑物变形及裂缝进行监测,分析隧道施工对地表不同结构型式、不同高度建筑物的影响。研究表明:连拱隧道CRD法施工中,掌子面CRD1~4开挖期间对混合结构沉降影响最大,掌子面CRD1~CRD5开挖期间对框架结构影响最大。框架结构抵御隧道施工引起环境变化的能力强于混合结构的;低层建筑抵御隧道施工引起环境变化的敏感度高于多层建筑的。     

上海西藏南路越江隧道下穿运营地铁隧道变形分析

上海西藏南路越江隧道西线穿越既有轨道交通M8线下行隧道工程为国内外首次大直径泥水平衡盾构近距离下穿地铁隧道.介绍了设备材料控制、掘进参数选择、补注浆、实时监测等施工措施.对穿越过程中既有隧道的变形特点进行分析,结果表明,切口进入投影区～盾尾进入投影区期间,M8线沉降占穿越过程总沉降量的2/3.指出管片拼装期间产生了绝大部分的地层损失,且施工期间盾构停推也是既有隧道沉降的主要原因.     

软弱围岩隧道掌子面挤出变形特征分析

软弱围岩在隧道工程中经常遇到,它的空间大变形特征受台阶长度、台阶高度、工法及地应力水平等条件的影响。结合兰渝铁路两水隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对软弱围岩隧道的空间变形特征进行了详细分析。研究结果表明:围岩越弱掌子面纵向挤出变形大小及变形速率越大,掌子面挤出变形受上台阶断面开挖高度和围岩级别影响较受台阶长度影响显著;在洞周先行变形中,拱顶下沉较水平收敛更加明显;初始地应力场应力水平增高,隧道掌子面挤出变形会大幅增加。研究结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

深埋公路隧道围岩大变形预测研究

随着我国西部大开发基础设施的大规模兴建,越来越多的深埋公路、铁路隧道和水电、矿山地下坑道将要或正在高地应力环境条件下进行修建,围岩大变形的预测与防治已成为地下工程关键技术问题之一。本文以某公路隧道的围岩大变形预测研究为例,通过对隧道围岩中软岩的物理和化学成分测试,岩石为非膨胀岩,预测其将发生挤出型变形;结合场区的地应力实测资料,通过三维数值模拟的方法,求解出隧道沿线最大主应力分布情况。对详细地质勘察中采集的岩芯进行单轴和三轴物理力学实验,得到围岩的抗压强度;应用强度应力比临界值法和数值模拟技术,综合分析和预测可能发生的隧道开挖大变形部位和变形破坏模式,进而制定科学合理的隧道开挖支护方案。     

基于透明岩体的深部隧道围岩变形分析

鉴于当前实验条件,无法直接观测岩体内部的变形演变过程,难以满足对岩体内部全域的变形时间效应与空间特征分析的要求,以透明岩体实验新技术为出发点,对模型隧道周边围岩的内部变形过程进行全程二维数字照相量测,得到深部隧道围岩内部变形的时空演化规律。研究发现:隧道顶部、帮部及底部的岩体径向位移都大致与隧道埋深呈指数衰减关系;隧道拱顶、拱底、左腰和右腰处岩体的径向位移都与顶部荷载呈指数递增关系;随着顶部荷载的增加,隧道顶板岩体最终将沿着两侧拱腰斜方向一定范围内两条弧线而向隧道内发生整体性剪切滑动,导致隧道失稳破坏。研究结果揭示了深部隧道围岩变形破裂时空演化机理,为深部隧道事故防治提供了依据。     

乌鞘岭隧道7号斜井围岩变形及稳定性分析

通过对乌鞘岭隧道7号斜井砂岩夹泥岩段围岩水平收敛和拱顶沉降两项内容的现场监测,获得围岩初期变形资料。对资料的回归分析得出：围岩初期变形随时间在总体上遵循指数函数、倒数函数及对数函数三种函数模型变化,可分为快速变化发展阶段和缓慢趋稳阶段两个阶段,并在20日之后渐趋于稳定。根据回归分析结果,利用位移加速度正负的判据分析和评价了围岩稳定性。结果表明,围岩初期变形趋于稳定。     

下穿隧道对既有地铁线路及周边环境影响研究

随着城市地下空间的开发,隧道交叠与穿越案例越来越多,隧道下穿既有线路时往往引发交汇段地表沉降叠加,对既有线路和周边建筑物的安全产生威胁,研究其影响可以有针对性地采取预先加固措施。通过数值模拟试验方法,研究发现当新建隧道下穿既有线路时,后者的衬砌对前者起到了预先加固作用,使得下穿隧道的拱顶沉降比未穿越段较小,但上部隧道的拱顶部位沉降显著加大有必要预先加固。此外先后两次施工的扰动会增大围岩塑性区体积,导致新旧隧道的塑性破坏区相互连通,使得穿越段上方地表的沉降槽仍然表现为显著增大。     

盾构近距离下穿对已运营隧道的变形分析

以西藏南路隧道下穿轨道交通8号线工程实例,分析了隧道施工过程中运营隧道的变形情况。根据实测数据对新建隧道下穿运营隧道时运营隧道的变形特点进行了分析,对运营隧道的变形性状进行了总结,给出了其中的变形规律。盾构隧道近距离下穿对运营隧道影响明显,隧道变形与盾构类型、地质条件、注浆施工控制及线路姿态调整等紧密相关。     

山岭隧道洞口段围岩变形特征分析

为了研究山岭隧道洞口段围岩变形特征,以贵州省晴隆-兴义高速公路登攀隧道为工程依托,对洞口段围岩变形展开研究,通过对现场围岩变形进行监测和数据处理,分析了山岭隧道洞口段围岩变形的时间与空间效应,进而对山岭隧道洞口段围岩变形时间特征和空间特征展开研究。研究结果表明:隧道开挖引起围岩变形具有明显的时间效应和空间效应,监测断面围岩变形在开挖后历经8 d和27 m～30 m后稳定;山岭隧道洞口段围岩变形具有明显的空间特征,周边收敛值在时间轴上规律性较差,但累计变形量较小,对隧道围岩稳定性影响有限;洞口段拱顶沉降与地表沉降时间历程曲线有明显的规律,但累计变形量、分布特征与围岩本身属性紧密相关,地域差异性较大。     

分岔隧道的围岩应力及变形数值分析

利用ABAQUS有限元程序,建立数值模型,模拟了分岔隧道不同洞段的开挖过程,分析了围岩变形与应力分布特点。基于数值分析,提出了针对不同洞段的支护形式。工程实例证明：这种支护形式有效地改善了围岩的应力分布,控制了围岩的变形。     

软弱围岩条件下的隧道设计与施工探讨

本文对在软弱围岩条件下的隧道设计及施工技术特点进行了分析 ,涉及超前支护、开挖、二次支护、病害的治理等内容。通过山王庙大跨度隧道的施工 ,介绍了可供借鉴的一些施工技术及手段。