基坑开挖卸荷-加载对下覆盾构隧道影响研究

为研究基坑开挖卸荷-加载过程对下覆盾构隧道的影响,以北京某近地铁建设项目为例,利用MIDAS GTS NX建立了地层-盾构隧道-基坑三维数值分析模型,并对其工程地质特征、岩土参数、基坑支护方式等进行了数值模拟试验。根据模型的计算结果,分析了在基坑开挖卸荷-加载施工过程中,基坑底部距隧道中心线距离与隧道直径的比值k对盾构隧道位移和应力的分布规律。计算结果表明：基坑开挖卸荷-加载施工对下覆盾构隧道的应力影响很小,对下覆盾构隧道顶部的变形影响较大,改变基坑底部到下覆盾构隧道水平轴线的距离,可以有效地减缓施工过程盾构隧道地变形,且当k值在4.0～4.5范围内基坑施工对隧道位移几乎没有影响。     

遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起地层沉降分析

 地铁隧道施工诱发的土体沉降以及临近地下构筑物变形是我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中较为关心的一类施工问题。目前,针对该领域地层沉降的简化理论研究还仅仅针对自由位移场,没有考虑临近既有构筑物的遮拦效应影响。依托上海在建地铁施工工程实践,采用简化理论方法、三维有限元数值模拟方法以及现场监测方法,分析考虑运营隧道遮拦效应影响的土压平衡盾构施工引起的周围土体沉降规律,并与自由位移场条件下盾构施工引起的地层变形进行对比分析;在此基础上,给出地铁盾构复杂叠交穿越引起的临近地铁隧道的变形规律。研究表明,本文提出的简化理论方法和三维有限元数值模拟方法可以较好地模拟遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起的地层沉降变形;临近既有建(构)筑物施工,盾构施工引起的周围土体沉降较大程度地受到遮拦效应影响,与自由位移场条件下的计算结果对比存在较大差别。最后,结合盾构施工监测数据,提出复杂遮拦叠交效应下的盾构叠交施工变形控制技术措施。成果可为合理制定施工场地存在复杂建(构)筑物工况条件的地铁隧道开挖对周围环境保护措施提供一定的理论依据。     

地铁隧道施工全过程模拟技术研究

隧道施工过程中的开挖和支护全过程存在着显著的时间和空间效应,在二维数值模拟中考虑其时空效应对获得可靠的模拟结果是十分重要的。以深圳地铁4号线二期工程莲花山隧道为工程背景,运用有限差分法专用程序FLAC3D,通过考虑隧道施工的时空效应,探讨了隧道施工全过程的数值模拟技术。     

临近地铁隧道的软土深基坑施工影响分析

以杭州某临近地铁隧道的软土深基坑工程为背景,运用有限元方法动态模拟基坑开挖过程,分析基坑变形以及对地铁隧道的影响,并对不同计算模型进行对比分析.研究结果表明:HSS模型考虑了地下水及时空效应的影响,较HS硬化模型能更好地模拟基坑施工过程;为控制基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,需辅助其他措施,如分块开挖、基坑降水等;地下连续墙成槽过程无法模拟,施工中应尽量减小成槽对周边土体和隧道的影响.研究结论可为类似工程提供借鉴与参考.     

天津西站北广场上穿工程对既有隧道结构的保护设计

天津西站北广场出租车入口通道位于地铁隧道的上方,基坑坑底距隧道顶的最小距离仅为4.8m,基坑开挖对该地铁隧道变形影响的分析与设计为该工程的关键。为此建立了该基坑工程的数值分析模型,对实际施工工况进行了模拟,分析了施工过程中开挖卸荷对地铁隧道变形的影响,并提出了相应的保护措施。     

软土地区盾构上穿越既有隧道的离心模拟研究

随着地铁网络不断完善,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离穿越既有隧道的影响问题,比常规盾构施工的研究更为复杂。结合上海外滩通道盾构上穿越地铁 2 号线工程,采用离心模型试验与现场实测相结合的方法对盾构上穿越对周围地层及既有隧道的影响进行了研究。文中选用排液法在离心场中模拟盾构施工,在国内首次实现了在不停机状态下模拟隧道开挖卸载、地层损失和注浆过程,并分析了盾构上穿越施工引起的地层、新建隧道与既有隧道的纵向位移变化规律。通过现场实测数据分析了既有隧道在盾构上穿越过程中纵向变形与时程曲线的变化规律。     

房屋刚度对隧道开挖引起的土体变形的影响

 隧道开挖对地面房屋影响的预测方法通常忽略房屋的刚度,假设房屋随原地面土体的变形而变形。对武汉地铁2号线某标段区间左线盾构隧道施工过程中数个地表沉降监测断面和多栋房屋的沉降情况进行系统的现场监测,揭示出房屋刚度对房屋自身变形有很大影响,不考虑房屋刚度得到的沉降预测结果可能与实际情况相差较大。同时,采用能够考虑土体小应变刚度特性的数值模拟,进一步揭示隧道开挖过程中房屋刚度对地表下方深层土体变形的影响,并讨论这种复杂的隧道开挖–土体–房屋相互作用的机制。研究结果表明,在分析隧道开挖对房屋自身及其下方桩基等结构物的影响时,有必要考虑房屋刚度的影响。     

基坑施工对邻近既有地铁盾构隧道的影响分析

为研究基坑对邻近既有地铁盾构隧道的影响,本文以上海桃浦路-真南路下穿立交B区基坑工程为案例,通过有限元数值模拟,对既有地铁盾构隧道的双基坑工程施工进行仿真分析,得到基坑卸荷对邻近既有地铁隧道结构的变形和稳定性的影响规律,可确保其安全正常运行,可为类似基坑工程设计和施工提供参考。     

基坑开挖对下卧盾构隧道影响的数值分析

以某盾构隧道上方近距离基坑开挖为背景,建立了基坑开挖对邻近盾构隧道衬砌内力影响的二维数值分析模型,对实际施工工况进行模拟,动态地分析了施工过程中基坑变形及开挖对盾构隧道衬砌内力的影响,研究结果表明:基坑开挖对下卧盾构隧道有较大影响,需在施工中加强对盾构隧道的监测与控制,基坑框架和内墙对于改善盾构隧道位移和内力有明显的作用。研究结论可为优化设计和施工提供了有益的参考。     

三台阶七步开挖法黄土铁路隧道围岩变形规律研究

三台阶七步开挖工法运用在大断面黄土隧道开挖,具有较好的效果,研究各个开挖步中围岩的变形与受力,对隧道施工过程中的安全、支护措施和质量控制以及施工结束后对结构内力的影响,具有重要的工程应用意义。以太兴铁路二标段向阳村大断面黄土铁路隧道Ⅴ级围岩加强段工程为背景,采用断面预埋压力计、应变计等监测仪器对围岩压力及钢拱架变形进行动态监测,掌握围岩的变形特性;同时利用有限差分软件,模拟七步开挖工法开挖过程,并用壳结构单元模拟初期支护,分析得出不同开挖步下围岩的塑性区、位移、应力以及初期支护的内力变化。结合数值计算和现场试验采集的数据,从而确定开挖过程中围岩变形规律和支护受力分布特征。     

上跨地铁基坑施工对地铁隧道结构安全影响分析

文中既从理论研究、数值分析、现场实测等方面,总结了国内外基坑开挖对既有隧道结构影响研究现状,又总结了国内上跨地铁区间基坑土体加固方法。以广州地铁六号线某地铁区间隧道为研究对象,通过有限元分析,研究其上部基坑施工对隧道结构安全的影响,得出如下结论:(1)上跨地铁区间的基坑施工过程中,由于地铁隧道上方土体卸载作用,地铁区间隧道产生较大的隆起变形和较大的内力变化;(2)采用土体加固和优化基坑开挖工序等方法可以将地铁隧道的变形和内力变化控制在合理的范围之内。     

长距离叠落盾构隧道施工对#br# 已成型隧道影响及控制措施研究

受隧道侧上方苏州桥的桥桩位置限制,北京地铁16号线万寿寺站～苏州桥站区间盾构隧道左右线呈叠落型式布置,叠落段长度为1km,隧道竖向间距1.6～4.0m,上层盾构隧道掘进将会对下层已成型隧道结构产生不利影响。针对不同的叠落段,建立了相应的计算模型,采用三维数值模拟方法分析了上层盾构隧道开挖对周围地层及下层已建成盾构隧道结构变形的影响规律,提出了下层隧道的保护措施,即：对隧道之间的土体进行注浆加固,并在上层隧道穿越下层隧道之前,对下层隧道采用型钢支撑进行加固,研发了型钢支撑结构体系及配套的安装台车。型钢支撑体系受力测试结果表明：对下层隧道结构的保护措施效果显著。     

基坑施工对已建下卧地铁影响有限元仿真分析

以某实际工程为背景,针对如何减小基坑施工对周围地铁隧道的影响问题,采用FLAC3D三维有限元进行了数值模拟,通过分析基坑降水及土体开挖等施工全过程,得到了基坑施工过程对地铁隧道位移的影响,为类似工程提供有益指导。     

受施工卸载扰动黄土的变形与强度特性研究

各种施工活动都不同程度地对周围土体产生扰动影响,应力状态与应力路径的改变作为施工卸载的关键影响因素,对施工扰动起着主导作用。在分析基坑开挖及隧道与地下洞室掘进卸载作用的基础上,根据不同施工工况的特点,制定了室内非常规三轴卸载试验方案,对不同卸载应力路径下的应力-应变关系曲线、强度与变形特性及破坏特征进行了一系列卸载试验研究。试验结果表明,卸载作用下的强度与变形特性、变形模量及破坏特征与加载路径存在很大差别,挤长破坏的抗剪强度较压缩破坏低,挤长破坏的最大轴向应变仅为压缩破坏的1/3～1/2。     

地铁盾构隧道穿越桩基建筑物的安全，陛分析

在地铁建设过程中,不可避免地会对周边环境产生影响。特别是当地铁区间盾构隧道上部存在既有建筑物时,必须考虑盾构隧道施工对上部建筑物的影响,包括地表沉降、桩基承栽性状的改变等。本文以地铁盾构穿越某九层住宅楼安全性评估为例,利用工程分析方法和有限元分析法,针对隧道盾构施工通过该住宅楼时,桩体的承载力和竖直位移、水平位移以及地表的沉降进行分析,探讨盾构截桩施工的安全性。     

基坑开挖及上盖荷载对下卧隧道结构的影响分析

广州珠江新城核心区市政交通项目金穗路以北地下空间基坑位于地铁隧道正上方,基坑开挖、工程(人工挖孔)桩及上盖荷载施工对地铁隧道结构的影响为该工程的关键问题。为此,利用MIDAS/GTS建立有限元模型,对实际的施工工况进行模拟。研究结果表明:隧道结构处于中风化地层的变形量仅为强风化地层的1/3;近距离人工挖孔桩、隧道上方上盖荷载施工及增大转换梁的刚度均能在一定程度上约束隧道的水平和竖向变形;土体偏压开挖对隧道结构水平方向变形影响较大。根据研究结果,提出对下方既有隧道的保护措施,以确保地铁结构安全和正常运营,为设计和施工提供指导意见。     

基于大直径盾构隧道扩挖地铁车站关键工况控制措施研究

 北京地铁14号线将台站基于大直径单洞双线盾构隧道采用PBA工法扩挖形成。以地铁将台站作为工程背景,根据实际施工工序,分析了PBA工法扩挖大直径盾构隧道建造地铁车站的关键工况。利用“地层-结构”相互作用有限元法,模拟开挖过程,着重研究了盾构隧道两侧中洞非对称开挖和两侧K管片非对称拆除这两个关键工况的结构体系受力转换规律。结果表明：由于两侧中洞的非对称开挖扣拱及两侧K管片的非对称拆除,导致中洞初期支护、管片以及中隔墙的应力分布呈现非对称状态;管片环的最大主应力由压应力变为拉应力;中洞拱部初期支护最大主应力出现在一侧的K管片拆除后;在中洞开挖阶段,中隔墙最大主应力出现在一侧中洞开挖后;在K管片拆除阶段,当一侧的K管片拆除后,中隔墙承受偏压,两侧的K管片均拆除后,中隔墙的偏压现象消失,此时中隔墙主应力最大。表明在两侧中洞非对称开挖和两侧K管片非对称拆除工况下,中隔墙承受明显的偏压。根据数值模拟结果和管片拆除试验段的中隔墙应变监测结果,针对“中洞支护参数、中洞开挖方法、K管片拆除方法”等设计方案进行了优化,以确保车站扩挖施工安全和车站结构安全。     

地铁隧道下穿铁路桥施工变形分析及处理措施

地铁隧道下穿铁路桥的关键是控制土层和结构的变形,针对某市轨道交通1号线新建地铁工程对运营铁路桥的影响进行分析,通过有限元程序对土层与结构的变形进行了数值仿真计算,评价了隧道衬砌结构的沉降变形以及隧道施工对铁路桥、公路路面与轨道结构的影响,提出了地铁隧道穿越铁路桥过程中潜在的风险,为新建地铁区间隧道施工过程对铁路桥影响进行预测评估提供依据,并提出了相应的工程处理措施。实测表明,施工过程中的各项监测数值均在安全范围之内,采取的措施有效保证了地铁隧道安全顺利穿过运营铁路桥。     

某基坑支护方案对相邻地铁区间的影响分析

城市地下空间的发展经常会遇到基坑开挖影响地铁隧道安全的难题。本文结合工程实例,建立弹塑性土体-围护结构有限元计算模型,对两个基坑方案中邻近盾构区间隧道变形、隧道内力变化进行分析。结果表明:(1)地铁周边深基坑开挖对区间隧道影响与众多因素有关,属于较为复杂的土力学行为,因此,在设计阶段应对设计方案加以比选并进行有效地分析,以减小施工过程中对隧道的影响;(2)基坑与隧道的相对距离越大,基坑开挖对隧道影响越小。基坑支护结构水平位移最大值并不出现在坑底,而是坑底下一定范围内;(3)靠近地铁侧基坑需加强支撑,并需在基坑与隧道之间增加测斜监测。     

深基坑施工对既有变形运营隧道影响实测分析

随着城市建设的发展,部分运营隧道结构历史上已经出现了一定程度的变形,结构状况不良,比其他位置的隧道更容易受基坑开挖或辅助措施施工的扰动。某工程深基坑紧邻运营地铁隧道6 m,距离在建地铁隧道12 m,基坑开挖深度14.9 m,坑底位于隧道以下,施工过程严格遵循“时空效应”理论。本文通过对深基坑不同施工阶段的隧道沉降、收敛及水平位移的监测分析,提出了必要的控制措施,使得隧道变形控制在允许范围之内,为日后类似工程提供借鉴。