广州地铁五号线岩溶地区盾构隧道工程技术研究

为解决广州地铁五号线(草暖公园—小北站区间)盾构施工难题,采取以钻探为主,高密度电阻率法进行地面物探,总体探查溶洞分布情况;利用电磁波对部分加密深孔进行CT剖切面勘查,判断溶洞边界;结合溶洞注浆孔布置,进行加密钻孔,直观掌握溶洞及充填物状况,合理确定并实施了溶洞处理方案。采用了分区及跳注方法进行溶洞处理,通过盾构掘进参数优化组合和碴样分析等手段,实现盾构信息化施工。盾构施工方案有效地防治了地面沉陷,确保了盾构顺利通过溶洞群,为岩溶地区地铁盾构隧道工程提供借鉴经验。     

基于FDS地铁直线盾构隧道火灾温度探测模拟研究

以北京地铁运行的盾构型隧道为研究对象,利用FDS(Fire Dynamics Simulator)火灾动力学模拟软件进行计算.在不同工况下,对不同热释放速率的火源分别进行探测模拟.通过计算结果,总结在不同位置温度随时间的上升规律.分析不同位置在不同时间段的危害性,为安全逃生提供参考.     

地铁双线盾构隧道下穿高速铁路路基沉降分析

以某地铁双圆盾构隧道下穿高速铁路路基工程为依托,根据天津软土地层条件,采用FLAC3D数值模拟软件,考虑CFG桩复合地基等效、列车荷载、盾构隧道施工壁后同步注浆效果、注浆压力、掌子面土舱压力、施工错距、地下水的影响等因素,模拟了盾构穿越路基的全过程,对路基顶面横向沉降槽形态进行分析研究.研究表明:路基顶面最大沉降量为6.88mm,最大沉降坡度为0.29‰;沉降槽较平坦,形态为单峰,先行隧道施工引起的路基顶面沉降值大于后行隧道引起的路基顶面沉降值.     

基于FFTA的地铁盾构隧道下穿既有轨道风险评估

依托福州地铁1号线盾构隧道下穿既有轨道工程实例,建立造成轨道变形的主要风险因素的故障树模型.通过运用故障树分析方法对轨道变形的风险进行定量分析,得出轨道变形事故的发生概率及故障树底事件的重要度.并在评估底事件发生概率的模糊性上采用专家判断法结合模糊集理论的方法.该方法为地铁盾构隧道下穿既有轨道的风险控制提供参考.     

地铁盾构隧道近距下穿高速公路安全分析

以济南地铁R2线彭家庄站至济钢新村站区间大角度近距穿越高速为例,研究了在复杂地层条件下盾构对高速路基沉降变形的影响,采取不同阶段的保护对策及技术方案,对盾构下穿设计与施工进行了指导。综合运用理论分析、数值计算及监测相结合,有效解决了下穿段地层沉降控制技术难题,可为类似工程提供借鉴参考。     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

相比直线线路盾构施工,新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂,且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段,结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解,考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响,计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解;第2阶段,将土体竖向位移视为位移荷载,施加在既有隧道上,基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论,构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程,运用有限差分法对方程降阶并求解。最后,与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性,并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性,最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处,与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降,弯道内侧沉降增速大于弯道外侧,一般要求R₀不小于300 m;当R₀大于600 m时,可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降,沉降增加速度也随D′的增大而增大,但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。     

地铁盾构隧道管片安全状态评价

为准确评价地铁盾构隧道管片安全性,基于对地铁盾构隧道管片结构病害的形成机制分析,从管片变形、渗漏水、裂缝、拱顶脱落、材料劣化5个方面建立评价指标体系,划分管片结构安全状态评价等级,构建未确知测度函数,通过基于熵值改进的G2法确定权重,根据置信度识别准则判断风险等级,并将模型应用于某地铁盾构隧道,对其管片结构进行安全状态评价。研究结果表明：采用未确知测度理论能够准确评价隧道管片的安全等级,结果准确,实用性强。     

地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析

结合南京某越江地铁区间盾构隧道工程实例,采用大型有限元软件ANSYS进行地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析,在此基础上,就盾构隧道掘进施工引起的地层位移、地表沉隆和管片衬砌结构的内力3个方面进行了分析,为地铁区间盾构隧道施工及监控量测提供了参考。     

城市地铁隧道超前地质预报应用研究

地铁隧道施工期间,相当有必要进行超前地质预报。以广州市轨道交通21号线为例,介绍了城市地铁隧道超前地质预报的技术方案,以及超前预报在地铁隧道和铁路山岭隧道中工作开展的区别,同时对典型预报案例进行分析,并与隧道后期开挖揭示情况进行了对比。结果表明,超前地质预报在城市地铁隧道中取得了较好的预报效果。     

复杂地质条件下地铁盾构施工关键技术

我国城市化程度不断加深,城市人口总量突破百万、千万的更是越来越多,这就导致城市交通压力越来越大.为解决这方面的矛盾,地铁工程的建设总量日渐提升,相较于其他交通形式,地铁运量大、效率高、能耗低、安全舒适,可以有效缓解公共交通问题.而且地铁建设已经成为各大城市展示城市化建设程度及高新技术应用的重要标志.     

暗挖地铁隧道下穿既有道路的加固效果评估

以贵阳地铁2号线二期森龙暗挖隧道下穿龙水路区间段为研究对象,结合现场工程情况,采用理论计算、数值模拟、实测数据相结合的方法对贵阳市填石路基、红黏土地质条件下的新建暗挖隧道下穿既有道路的地表注浆加固效果进行了定量评估分析.结果表明：地表注浆后的地层沉降明显减小,地表注浆加固效果明显,满足行车安全,验证了本工程施工工艺的可靠性,本工程相关经验也可为本地区后续类似工程提供相应参考.     

软土地铁盾构隧道环缝张开可靠度分析

软土地铁盾构隧道运营后,受各种内外部因素影响,隧道产生较大的不均匀沉降,进而产生不同程度的环缝张开,严重影响运营安全。在综合考虑隧道衬砌几何尺寸、纵向曲率半径及沿隧道纵向抗压抗拉刚度比基础上,同时考虑认识不确定性及随机不确定性,通过区间Monte Carlo抽样模拟计算环缝张开的失效概率区间。讨论了环缝失效概率随不同纵向曲率半径及衬砌环沿隧道纵向不同抗压抗拉刚度比的变化情况,定量化的得到两者在一定失效概率区间下的控制范围。为地铁运营养护决策的制定、优化结构和防水设计提供依据。     

新建盾构隧道下穿施工对既有矿山法隧道的影响

考虑时空效应的新建盾构隧道下穿既有矿山法隧道的特征计算,对相关工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间新建盾构隧道下穿既有出、入段线矿山法隧道为例,应用有限差分软件,对盾构施工所引起的土体沉降和既有矿山法隧道内力变化进行数值模拟分析.结果表明:新建盾构隧道施工完成后,隧道围岩产生非均匀分布的位移,既有出、入段线矿山法隧道上、下土体的最大沉降量为11.51 mm,既有矿山法隧道衬砌结构内力变化不大.     

盾构隧道下穿深圳滨海大道地表沉降监测与控制

以深圳地铁二号线后—科盾构区间下穿深圳滨海大道为例,利用有限差分软件FLAC3D对隧道开挖进行数值模拟预测,通过模拟预测的结果对引起地表沉降的隧道开挖变形和开挖应力场进行分析,提出严格控制土舱平衡压力和盾构推进速度、加强对盾构掘进姿态的控制、严格控制注浆压力和注浆量等措施。对滨海大道上布置的2个点位沉降观测断面表明,地表沉降各项指标均在理想的控制范围内,并得出地表累计沉降最大值均发生在中轴纵线,且距盾构隧道中线最远的点累计沉降量最小等沉降规律。     

隐伏断层错动对盾构隧道影响的模型试验研究

为了探究隐伏断层错动下盾构隧道结构受力特点及地层破坏模式,基于盾构隧道纵向等效连续化模型,开展隐伏断层错动对盾构隧道影响的模型试验. 研究隧道结构纵向受力特征、环缝接头张开量与断层错动的关系,采用数值模拟手段验证模型试验结果的合理性. 试验及数值计算结果表明,隐伏断层错动下隧道结构纵向受力变化明显,断层错动对隧道结构纵向受力的影响范围小于60 m. 在断层顶部投影面附近的盾构管片环缝存在明显的张拉变形,在正断层错动下盾构环缝接头更容易产生张拉大变形. 正断层错动工况下的隧道结构纵向呈偏心受拉状态,逆断层错动工况下的隧道结构纵向呈偏心受压状态. 在正断层错动下地层发生明显的剪切变形,呈现倒三角形剪切变形扩展规律,地表产生横向贯穿裂缝,逆断层错动下的地层剪切变形相对较弱.     

盾构下穿施工对既有隧道变形影响模拟研究

随着城市地下空间的不断开发利用,地铁隧道线路网不断完善,新旧隧道交错而过的现象愈发增多。近距离盾构下穿施工可能会对既有隧道造成一系列不利影响。因此,为研究近距离隧道下穿施工对既有隧道的影响,以南宁某工程为例,通过数值模拟研究了新建隧道盾构下穿施工过程对既有隧道的变形规律影响。模拟结果表明：盾构下穿隧道施工引起既有隧道的变形以沉降变形为主,扭转变形为辅;随着新建隧道的不断推进,临近既有隧道6 m范围内沉降变化率最大,此时既有隧道最为危险,风险系数最大;新建隧道盾构施工穿越既有隧道后,由于时空效应既有隧道沉降会继续发育,直至达到最大沉降值13.0 mm;穿越过程中既有隧道扭转变形量先增大后减小,最后趋于稳定。     

跨活动断层盾构隧道纵向受力及变形特征

为了研究断层错动下盾构隧道力学响应特征,引入Vlasov双参数地基模型,并考虑水平地基摩阻力的影响,提出跨活动断层盾构隧道纵向力学响应解析模型.以正断层错动工况为例,采用模型试验及数值模拟验证解析模型的合理性,讨论影响隧道结构纵向力学响应的因素.建立考虑环缝接头塑性变形的三维数值模型,分析环缝接头塑性变形对隧道结构纵向受力与变形的影响.研究结果表明：解析模型计算得到的隧道纵向力学响应特征与模型试验、数值计算所得规律一致,当不考虑竖向地基剪切刚度时,解析解计算得到的隧道纵向弯矩偏大;相较浅埋土质地层工况,深埋岩质地层对隧道纵向变形限制作用更加明显,导致结构纵向内力增大;隧道与断层之间竖向距离、断层破碎带宽度及结构纵向抗弯刚度有效率等因素均对隧道最大纵向内力影响显著;当考虑环缝接头塑性变形时,在断层错动20 cm工况下,盾构隧道环缝接头已经产生显著的塑性变形,严重威胁盾构隧道的运营安全.     

分层地基中富水隧道盾构施工对既有桥梁桩基的影响

当前盾构施工常需穿越大量桥桩基础,关于盾构开挖引起地下水渗流对邻近桥桩影响的研究较少.基于Winkler地基模型推导盾构施工对邻近桥桩变形的计算公式,建立整体和局部三维有限元模型.分析不考虑地下水作用、考虑稳定地下水作用及流固耦合三种计算工况下桥墩沉降量、地表沉降槽、桩身竖直、水平变形量及桩身应力变化趋势.研究结果表明...