地铁双区间下穿既有盾构隧道结构变形控制措施及效果分析

为解决城市地铁隧道极小间距下穿上方构筑物结构变形控制的工程难题，剖析了下穿工程风险特点并设定初步变形控制策略，通过精细化数值模拟研究地铁双区间下穿既有盾构隧道结构变形预测和控制效果。着重分析下穿工程段的关键风险和影响区域，基于现场监测数据验证了超前支护、优化开挖方法及盾构结构加强的联合控制措施的可行性。研究结果表明，地铁双区间中心截面周边±30m是控制施工扰动和盾构结构变形的重点区域，超前管棚具有纵向梁承载作用，深孔注浆具有横向拱承载作用，两者协同承载实现了较好的地层变形控制效果，使盾构结构变形控制在5.0mm以内，可为类似工程提供参考。     

地表堆载作用下盾构隧道纵向受力机制试验研究

通过开展室内模型试验,探究地表堆载诱发下盾构隧道纵向受力变形特性。应用3D打印技术制作的盾构隧道模型,可以较好地反映真实盾构隧道管片结构特点,克服精细化盾构隧道模型制作困难的问题。首先通过开展盾构隧道模型集中荷载试验,探究盾构隧道纵向等效抗弯刚度变化规律;其次开展地表堆载试验,研究地表堆载诱发下盾构隧道受力与变形特征。试验结果表明：盾构隧道纵向等效抗弯刚度有效率并非一个常量,而是随着集中荷载增大而减小,本试验得到其值在0.176～0.044范围;在地表堆载诱发下,盾构隧道拱顶沉降呈正态分布曲线形态,主要沉降范围在加载宽度范围内;地表堆载作用下拱顶土压力分布变化特点与拱顶沉降相似;随着地表荷载增加,通过隧道中间环四周土压力监测发现,拱顶土压力增量最大,拱底次之,拱腰最小;受地表荷载作用,盾构隧道衬砌结构发生“横鸭蛋”状收敛变形,其中拱顶位移最大,拱腰次之,拱底最小。试验结果揭示了盾构隧道结构变形特性和地表堆载条件下盾构隧道与地层相互作用机制,对突发堆载下既有隧道的保护提供了参考依据。     

考虑纵向变形影响的基坑下方盾构隧道横向受力变化研究EI北大核心CSCD

针对基坑开挖引起下方盾构隧道围压变化的机制进行分析,提出一种能考虑纵向变形影响的盾构隧道横向附加围压变化模型。建立盾构隧道管片环的有限元简化模型,进行结构计算分析。以基坑上跨杭州地铁1号线盾构隧道为例,将隧道水平收敛计算值与实测数据进行对比,验证了计算方法的可靠性。研究基坑下方盾构隧道的围压变化、衬砌内力以及纵横向受力关系,并对基坑空间开挖尺寸进行影响因素分析。研究结果表明:计算得到的隧道水平收敛变形值及其沿隧道纵向的分布规律与实测值基本吻合;基坑开挖引起的围压卸载效应主要作用于下方隧道衬砌的拱顶和拱底附近,并受纵向变形过程中环间作用力的影响;基坑开挖导致下方盾构隧道衬砌弯矩分布反转,拱腰处的轴力也显著减小;三维卸载比V3D可以较好地反映基坑空间开挖尺寸对下方盾构隧道的影响。     

运营期大直径越江盾构隧道长期监测规律分析

以国内某大直径越江盾构隧道工程为背景,为探究运营期大直径越江隧道结构的变形、受力情况及稳定性,了解结构局部及整体的受力和变形规律,确保其整体稳定性及安全性,采用横断面、纵断面长期监测相结合的方法,通过布置在隧道不同横断面及纵断面的传感器,对隧道纵向差异沉降、横向水平位移变形、扭转变形进行监测,同时监测典型断面管片接缝张...     

双线盾构施工对邻近桥梁桩基的影响研究

结合上海轨交17号线朝阳河风井—漕盈路站盾构施工,对双线盾构隧道施工时近距离侧穿桥梁桩基的影响问题进行研究。主要采用三维数值分析的方法,研究隧道及桩基受力与变形的机理,分析研究水环境下盾构施工对邻近桩基的影响,提出了在不同施工工序下的结构变形和受力规律,以为类似设计与施工提供科学的理论依据及指导。     

盾构隧道施工对已建平行隧道变形和附加内力的影响研究

以盾构隧道装配式衬砌结构为研究对象,引入各向刚度不等的连续材料模型,按变形等效原则对不连续的隧道结构横向和纵向的刚度分别进行了等效折减,采用室内相似模型试验和三维有限元数值分析相结合的手段,以广州地铁三号线大沥区间盾构隧道工程为背景,对新建隧道施工所引起的已建平行隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,探讨和揭示围岩条件,隧道净距,顶推力等因素对已建平行隧道的变形和附加内力分布变化规律的影响.研究结果表明,新建盾构隧道施工所引起的已建隧道的影响主要集中于邻近新建隧道侧的拱腰附近,在软弱地层保持一定的隧道净距是必要的,盾构顶推力需控制在一定范围内,具体视围岩、净距以及可能造成的位移、相对变形和附加内力情况而定.     

特大断面隧道支护结构现场试验与三维效应分析

与普通公路隧道相比,双洞八车道特大断面隧道的结构受力更加复杂、施工方法更为多样化。结合目前国内规模最大的四车道特大断面隧道,对特大断面隧道进行现场试验,并基于现场试验结果,详细地分析特大断面隧道双侧壁导洞法开挖引起支护结构变形及受力的三维效应。研究结果表明:在特大断面隧道施工过程中,左导洞下台阶和核心土上台阶开挖对支护结构受力及变形影响较大,是支护稳定性控制的主要工序;特大断面隧道开挖的纵向影响距离大致为1~1.5倍导洞跨度,约为8~12m。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

地铁盾构隧道纵向变形影响因素分析

盾构隧道在施工期间和运营期间会不可避免地产生沉降变形,过大的纵向变形会严重影响隧道的结构性能和地铁的运营安全。以盾构隧道为研究对象,根据隧道所处的不同阶段为研究背景,结合不同地质情况的工程实例探讨各种因素对隧道纵向变形产生的影响,并对其进行分析总结,得出的结论对有效控制隧道纵向变形有重要的指导意义和工程实践价值。     

盾构隧道纵向变形性态研究分析

随着城市地铁和市政工程建设的发展 ,由于软土隧道发生过量的不均匀纵向变形对隧道内力、变形及正常运营的影响日渐突出。本文以盾构法隧道为基础 ,结合工程实例 ,对软土盾构隧道纵向变形和结构性态进行讨论 ,介绍了盾构隧道纵向变形的影响因素 ,重点分析了土性不均匀与荷载变化两大主要因素对隧道纵向变形的影响 ,最后给出了具有一定指导意义的结论。     

基坑施工对邻近地铁盾构隧道影响的研究分析

某项目邻近既有地铁盾构隧道,针对基坑施工对地铁盾构隧道的影响展开研究。首先,根据地质条件和工程特点,通过数值模拟分析施工对既有地铁线路的影响,预判地铁结构的变形量及变形特征,并参照相关规范提出控制指标;然后制定监测方案并组织现场监测工作;最后,通过对现场监测数据与数值分析结果进行比较分析,从而综合判断基坑开挖对既有地铁隧道结构的影响。研究结果表明,在正常施工条件下,既有地铁隧道结构的变形均在控制范围之内;随着基坑开挖卸载,既有地铁隧道结构道床有隆起趋势,基坑开挖至设计深度后,变形趋于收敛,而随着主体结构的施工变形有所回落。     

长大海底隧道合理埋置深度论证

通过对长大海底隧道上覆地层力学性能分析,从海底隧道开挖后毛洞的自稳性角度出发,在无侧向作用的深海水层竖向作用下将海底隧道硬质穿越层考虑为板状岩层,按硬质岩层的抗剪应力理论确定了长大海底隧道的合理埋置深度,对结构设计的受力要求,安全要求和经济要求方面都有其积极的意义。     

海底隧道衬砌结构选型及参数优化研究

海底隧道不同于陆上隧道,海水位变化相对隧道埋深较小,隧道两端出口比海底部分要高,不能采用自然排水。深埋海底隧道二次衬砌承受较大的外水压力。调查了国内外海底隧道衬砌结构型状及支护参数,针对海底隧道的特殊性,归纳了海底隧道设计理念和设计方法。针对某公路海底隧道特定地质条件和工程设计要求,分别采用马蹄形、椭圆形、圆形3种衬砌结构型式,并用有限元软件对这3种衬砌结构二次衬砌在不同荷载作用下进行强度验算。对计算结果优化比选,选出一种技术可行、经济合理的衬砌结构,得出一些有意义的结论。     

基于风险系数的海底隧道纵断面确定方法

 提出海底隧道“极限顶板厚度”的概念,阐述其与“最小顶板厚度”和“合理顶板厚度”的区别与联系,并给出采取辅助施工措施条件下极限顶板厚度的确定方法。由于海底隧道纵断面的选取直接影响到隧道修建的安全性、经济性、技术适用性和环境影响等,因此在“极限顶板厚度”的基础上,从风险系数角度入手,考虑安全风险、技术风险、经济风险和环境影响风险在海底隧道纵断面评估过程中的影响作用,找出相应的致险因素;结合层次分析法,建立一套完整的海底隧道纵断面评估体系,为海底隧道纵断面的选线提供了有效的方法。最后,将这套评估方法应用于厦门翔安海底隧道,对拟取的3条纵断面进行综合评估,确定出最优纵断面,该方法可为今后国内海底隧道工程的规划选线提供一定的参考。     

海底隧道结构健康监测设计研究

 由于海底隧道工程环境的特殊性与复杂性，因此为保证海底隧道运营安全，必须对海底隧道进行长期的结构健康监测，以此了解隧道结构在复杂环境中的受力变化状况，从而及时了解隧道结构损伤位置及损伤程度，进而对结构安全状况做出评估并加以有效处理。在对隧道结构健康监测现状进行总结后，针对海底隧道工程特点，结合在建的厦门翔安海底隧道工程，通过必要的数值模拟计算，首先确定出该隧道的监测内容及重点监测部位，随后结合工程实际情况确定监测断面位置、监测项目及监测仪器的选择、监测点布置等内容。同时，研究结果表明：(1) 不良地质段隧道结构安全监测，除对该位置隧道结构进行重点监测外，还应当在邻近较好地质条件处设立辅助监测断面，便于分析不良地质条件对隧道结构的影响作用；(2) 海底隧道结构的渗漏情况可通过监测其重点部位，如拱部的衬砌开裂情况，并配合相应位置的衬砌结构水压变化情况而间接获得。研究结果将对我国在建或拟建的海底隧道结构健康监测起到一定的指导作用。     

基于连续介质模型的海底隧道渗流问题分析

 与普通山岭隧道不同,海底隧道的一个显著的特点就是有着无限的水源对海底隧道进行补给。海底隧道开挖引起的地下水渗流带来两方面的问题：一是结构水荷载的确定问题,二是涌水量的预测问题。将围岩看作各向同性连续介质,针对这两方面的问题进行研究。明确孔隙介质中水压力的实质;根据国内外最新研究成果,针对山岭隧道和海底隧道不同的边界条件,对各向同性渗透系数下平面半无限含水空间圆形隧道稳定渗流的涌水量和水压力分布的解析解进行分析;以青岛胶州湾海底隧道为工程背景,采用数值方法比较应力场对渗流场的影响,以及围岩渗透系数、水深、注浆圈渗透系数和注浆圈厚度的改变对围岩孔隙水压力和洞内涌水量的影响。分析结果表明：隧道开挖的成拱效应对围岩孔隙水压力的分布和洞内涌水量的大小影响不大;在不考虑渗流场和应力场耦合作用、水深一定条件下,渗透系数的改变不会影响毛洞孔隙水压力的分布;隧道洞内涌水量随着围岩渗透系数或围岩上覆海水深度的增大呈线性增大;注浆圈渗透系数的减小和注浆圈厚度的增大都可以达到减小隧道洞内涌水量的目的,在实际施工中应该在注浆的经济性和其堵水效果两方面进行综合分析,确定最优化的注浆参数。     

海底隧道最小岩石覆盖厚度确定方法研究

目前国内正在修建或拟修建多条海底隧道,其最小岩石覆盖厚度是海底隧道纵断面线路设计的主要参数之一,将直接制约着海底隧道的安全和工程造价。为此,开展了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的确定方法和准则研究,并综合分析了各种不同方法确定的海底隧道最小岩石覆盖厚度对最终岩石覆盖厚度的权重影响。通过加权的方法得到了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的方法和原则。最后结合工程实例,应用上述方法,得到了宁波象山港海底隧道最小岩石覆盖厚度。     

城市隧道上覆地层整体下沉的力学机制分析

 通过对北京和深圳地铁、厦门海底隧道、机场路等工程的现场监测结果的综合分析表明,浅埋暗挖隧道的受力机制与山岭隧道有较大不同,上覆地层变形体现出明显的整体下沉趋势,且带来的地层开裂、破坏更具突发性和破坏性。针对这种特征,对工程中地层滑动破裂角采用一种新的模型进行推导,其结果显示,地层滑裂角比传统结果大约15°,即滑裂面更陡峭、接近竖直方向,且该滑裂角是围岩参数、应力场、覆跨比、断面矢跨比的函数,一定程度上体现了围岩变形破坏类似的具几何效应,即浅埋暗挖隧道上覆地层的整体下沉、塌陷,突发性冒顶等特征,是由围岩的力学特性和几何特性共同作用的结果。另外,隧道结构下部土体的扰动、损伤、软化等,极易造成下部地层沉降和承载力的丧失,随之而来的即是隧道结构的整体下沉、支护效果恶化以及进一步的上覆地层整体沉降加剧。相应的采用理想弹塑性模型、修正剑桥模型的数值模拟分析,能部分反映这种上覆地层整体下沉的特征。研究结果还表明：对浅埋暗挖隧道围岩受力变形机制、本构关系的研究急需加强。     

大厚度湿陷性黄土隧道现场浸水试验研究

对于穿越大厚度湿陷性黄土地层的隧道,其围岩湿陷变形会威胁隧道结构的稳定性。为了分析黄土围岩湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,选取典型大厚度湿陷性黄土隧道场地,通过开展隧道场地地面浸水试坑试验及隧道仰拱浸水试验,测试了地面入渗和隧道基底入渗过程中不同埋深地层的湿陷沉降变形及地基的沉降变形、入渗过程中围岩的体积含水率变化分布、试坑周边地层的侧向位移、衬砌结构接触压力和轴力,研究了既有隧道黄土地层的湿陷变形特性及水分运移规律、隧道结构力学响应。结果表明,隧道开挖、衬砌作用扰动黄土结构,增大了围岩及深层黄土的渗透性;与天然黄土场地试坑浸水入渗比较,增大了竖向浸水范围,减小了水平向浸水范围。隧道围岩湿陷变形改变了围岩与衬砌结构的相互作用性状。围岩湿陷和地基软化作用增大了二次衬砌结构侧墙竖向荷载和侧墙围岩的挤压作用,引起拱脚地基承载力减小和沉降变形发展,拱顶、拱肩接触面呈受拉状态;仰拱中部地基土的抗力作用抑制其沉降变形,从而使得拱脚和仰拱中部出现显著的沉降差,导致仰拱混凝土开裂,形成纵向裂缝。此外,浸水范围内黄土的湿陷变形不仅引起竖向沉降变形,还会引起周围土体产生侧向水平位移;洞口边坡场地黄土的湿陷性和地层湿陷变形差异较大,反映了黄土山岭黄土场地地层条件复杂多变的特征。     

厦门翔安海底隧道穿越富水砂层施工技术

 厦门翔安海底隧道是中国大陆修建的第一座海底隧道，全长6 051 m。隧道在海域浅滩段有约610 m穿越富水砂层，是该工程施工的难点之一，也是以往海底隧道施工过程中所未曾遇到过的，没有现成的施工经验可供借鉴。主要研究和介绍厦门翔安海底隧道穿越该段富水砂层的施工关键技术，即在地表采用地下连续墙和疏干减压井对砂层进行分仓隔水、降水，在洞内采用TSS小导管超前预注浆对砂层进行固结处理。研究和施工实践表明，该隧道在穿越海域浅滩富水砂层段施工过程中，采用洞外和洞内相结合的施工技术是可行的，操作简便、效果明显，对同类地质条件下的地下工程施工具有一定的借鉴意义。