地铁交叉隧道盾构施工的三维有限元分析

某新建地铁隧道工程近距离垂直上穿既有地铁隧道,采用有限元软件Mi das/GTS模拟了新建双线盾构隧道施工对上部地表和下部既有隧道变形的影响。计算结果给出了新建盾构隧道近距离垂直上穿既有双线地铁隧道时的位移变化规律。     

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。     

盾构隧道始发段上跨穿越施工对既有地铁隧道的影响分析

文章以深圳地铁10号线福田口岸站—福民站区间盾构始发段施工工程为依托,研究设计袖阀管注浆加固方案下,新建地铁隧道在盾构始发处正交上跨穿越既有地铁线路施工的力学行为。通过数值分析,得到以下结论:在设计方案下,新建盾构隧道施工对既有隧道管片受力影响有限;新建隧道开挖后的土体卸载作用会引起下方既有隧道产生轻微隆起;在设计方案下进行上跨施工,可以保证既有地铁隧道的受力和变形满足安全运营的要求。     

盾构隧道小角度斜下穿既有地铁构筑物变形分析

为了探讨新建隧道的施工对既有隧道运营产生的影响,以西安地铁1号线二期工程段工程张后区间斜下穿既有出入为背景,分析了新建盾构隧道斜交下穿施工对既有隧道结构的影响,得到了既有隧道结构变形规律。监测结果表明:既有道床沉降沿整条测线呈现出典型的"沉降槽",沉降峰值位于2条隧道的交叉截面处;既有隧道发生了整体沉降,变形以竖向沉降为主,水平位移远小于竖向位移。     

新建盾构隧道下穿既有框构桥地基处理加固分析

为研究新建地铁盾构隧道下穿既有铁路框构桥时采用的地基加固措施的加固效果和新建地铁盾构隧道施工对既有铁路框构桥的影响,利用Midas有限元软件建立既有铁路框构桥基础下地面注浆预加固的土体模型,分别计算了各个工况下既有铁路框构桥的结构内力和位移,得到结论如下:在隧道正常掘进状态下,当盾构管片及时安装,设计的各项加固措施按质按量完成时,新建盾构隧道下穿所引起的框构桥内力变化微弱,框构桥各个方向的变形和位移满足要求,表明对框构桥基础下土体进行的注浆加固起到了良好的作用。     

新建隧道上跨施工对既有隧道的影响及加固措施研究

为了研究砂质粉土中盾构隧道近距离上跨施工对既有隧道的变形影响,以某市轨道交通工程区间盾构隧道为背景,采用三维有限单元数值计算方法,得到了不加固工况下既有隧道变形以及交叉节点上方地表位移的变化规律。计算分析结果表明,新建隧道盾构通过既有隧道正上方后,在交叉节点一定范围内的既有隧道结构拱顶发生隆起变形,拱腰发生侧向变形;新建隧道上方一定范围内的地表发生沉降变形,最大值出现在交叉节点正上方附近处。另外结合工程地质、水文地质以及周边环境因素,本文对该交叉节点采用洞内注浆加固设计方案,并进行了模拟计算分析,结果表明加固工况下新建盾构隧道施工对既有隧道的影响明显降低。该计算分析结果在一定程度上证明了加固方案的合理性。     

基于PFC的盾构穿越既有隧道稳定性分析

新建隧道近距离穿越既有地铁隧道时,不但会诱发地表沉降,并且对既有地铁隧道也将产生不利影响。针对盾构近距离下穿既有隧道施工,构建二维颗粒流数值模型,研究新建盾构隧道近距离下穿既有隧道开挖面破坏形态、支护力与开挖位移关系、纵向地表变形及既有隧道周围土压力分布模式。研究表明:盾构开挖面支护压力随着开挖面位移的增加呈现先增加后减小的趋势,由于既有隧道的存在,开挖面逐渐远离既有隧道时,盾构开挖面支护压力较开挖面逐渐接近既有隧道时大。最大地表纵向沉降值出现在距离既有隧道中心2D范围内,随着盾构推进,新建隧道管片上方土压力表现为平缓增加的趋势,当远离既有隧道时,隧道上方水平土压力整体逐渐增加,盾构开挖面前方区域沿深度方向的土压力呈显著的非线性分布。研究成果可为今后此类施工提供理论依据和指导。     

双线隧道开挖对邻近隧道影响的两阶段分析方法

随着我国很多大城市地铁隧道的兴建,大多数隧道设计施工方案都采用双线平行盾构法或暗挖法施工。在地下空间越来越拥挤的城市地区,最重要的研究问题是新建双线平行隧道对既有隧道产生的影响问题。合理预测双线平行隧道施工穿越既有隧道引起的变形是确保既有隧道结构安全和新建双线平行盾构的顺利掘进的关键。考虑新建双线平行隧道施工中对周边土层和既有隧道产生的叠加效应,提出了预测新建隧道引起的邻近隧道纵向变形的两阶段分析方法。首先,考虑新建双线平行隧道引起地层位移的不对称性,计算新建双线平行隧道开挖作用在既有隧道上引起的广义附加荷载。然后,将既有隧道考虑为Pasternak 地基上的Euler-Bernoulli梁,基于 Galerkin 法求解既有隧道纵向变形影响的基本微分方程。通过与工程沉降实测数据进行对比,验证该文提出的预测方法的合理性和结果的准确性。     

新建隧道盾构施工引起邻近地铁隧道沉降分析

以广深港客运专线隧道盾构施工、下穿深圳地铁3号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行施工过程模拟。探讨了施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道地面、底部沉降的分布性状以及新建与既有隧道的安全。结果表明,最大沉降点都位于新建与既有隧道的中心线上,沉降分布以各自中心线为对称轴呈左右对称性状,在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面沉降和隆起满足要求,既有隧道结构底板沉降满足运营要求。     

新建盾构隧道对邻近既有隧道的影响规律研究

结合某盾构隧道施工的工程背景，利用三维有限元软件数值分析盾构隧道施工对近距离既有隧道的影响。研究表明，既有隧道部分离盾构隧道掌子面越近，其拱顶沉降变化速率越大。既有隧道拱顶沉降量呈现出前期、后期沉降量变化速率较平缓，中期变化速率较大的规律；新建隧道施工时既有隧道的水平变形为由两侧向隧道内凸，其中靠近盾构隧道部分的变形量远大于远离盾构隧道的部分，但两者变形量均在预警值之内。此外，根据现场监测数据的反馈结果判断，盾构施工对既有隧道水平位移影响在安全可控范围之内，盾构隧道施工期间2号线地铁能维持安全运营；既有隧道中施加列车动荷载后，新建盾构隧道的拱顶沉降变化量约为0.1 mm，此变化量对实际盾构施工造成的影响极小，基本可忽略不计。