超大直径盾构下穿高铁路基的沉降数值分析

为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路路基沉降的影响．结果显示,盾构下穿复合地层的过程中,高铁路基道砟层表面在盾构掘进方向上会发生不同程度的沉降;当盾构掘进引起的地层损失率从1.0%增加到1.6%时,铁路路基的最大沉降从18.86 mm增加到22.71 mm,增大了20.4%;当开挖面支护力处于隧道拱顶侧向静止土压力的0.7～1.4倍时,不同工况下盾构掘进引起的铁路路基变形差异较小（小于0.67 mm）;注浆压力对铁路路基的沉降影响明显,随着注浆压力增大,铁路路基的沉降明显减小．当隧道拱顶注浆压力增大到拱顶侧向静止土压力的3倍（648 kPa）或以上时,沿铁路路基的最大差异沉降未超过规范要求（≤5 mm/10 m）．研究结果可为超大直径盾构下穿高铁路基时掘进参数的设置提供参考．     

隧道盾构施工地表沉降规律模拟研究

隧道盾构施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制,是隧道工程领域重要的研究课题之一.为准确预测盾构隧道施工所引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施,采用150室内模型试验和FLAC3D数值分析软件,在模型隧道纵、横向设置位移监测点,监测地面沉降随开挖过程的变化规律.结果表明:沉降量随隧道深度的增加而减小,随掘进的进行而增加;横向沉降量在隧道正上方最大,沿两侧递减,深度越小收敛越快,沉降槽越小;纵向沉降量沿隧道开挖方向沉降值逐渐减小.两种试验模拟的结果较为接近,可以保证所获得的盾构隧道施工引起的地面沉降规律的正确性.     

大直径盾构隧道紧邻下穿既有地铁施工诱发地层沉降特征分析

研究依托京张高铁清华园隧道下穿既有北京地铁10号工程,既有地铁车站采用浅埋暗挖法施工,新建清华园隧道采用盾构法施工.论文详细介绍了工程地质条件、工程空间位置关系、地层加固措施以及盾构机掘进参数,建立了下穿既有线工程中,地层、既有结构变形与盾构掘进参数的关系.结果表明:在新建隧道下穿掘进过程中,盾构机的相关操作参数(盾构...     

盾构隧道下穿既有电力隧道影响分析和控制措施

以重庆市轨道交通15号线二期工程为依托,分析盾构隧道近距离下穿既有电力隧道产生的影响,并提出相应的加固措施。运用有限元软件Midas GTS Nx建立盾构隧道与既有电力隧道三维模型,分析对电力隧道周围土体预注浆加固前后两种工况下盾构施工对电力隧道产生的影响,并将有限元模拟结果与理论计算结果进行对比验证。结果表明：在盾构隧道下穿施工前,对既有电力隧道周围土体采取预注浆加固措施,能够有效降低盾构施工对既有电力隧道产生的影响;隧道贯通后,加固工况土体沉降最大值比未加固工况降低51.9%,降幅明显;两种工况下盾构施工引起的电力隧道侧移累计值降低75.1%;土体沉降理论解和有限元模拟解基本吻合,证明了有限元模拟的合理性以及预注浆加固措施的有效性和可靠性。     

大直径盾构隧道下穿既有车站诱发车站结构变形分析

采用三维有限差分程序模拟城市大直径盾构隧道施工,基于此分析了上部地铁车站的结构变形并考虑了车站变形缝的影响.计算选用了地层-结构模型,土体则采用弹塑性模型模拟,应用link单元模拟变形缝,并对link单元的本构关系及参数进行了详细的定义.重点进行了结构间相互作用分析及变形缝的模拟.结果表明:考虑变形缝,结构变形更加灵活,充分;差异变形发生在地层刚度变化大的部位;变形结果为结构安全评估提供了可靠的依据.     

盾构下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律研究

地铁建设中,盾构隧道下穿群桩时引起的地表沉降和桩身受力不可小觑。本文采用FLAC~(3D)软件模拟了合肥地铁2号线下穿五里墩立交桥的工况,研究了下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律。研究表明:地表最大沉降量偏向桥墩荷载较大的一侧,其值为-1.31 mm;地表沉降曲线较明显的转折点均产生在桩与土的临界面处,且承台上方的地表沉降趋于直线;桩的水平位移和弯矩沿桩身分布曲线呈弓形,且上半部分变形较明显,两者的最大值均发生在桩基上部的1/3处,在以后工程实践中,可在此处加以钢套以提高桩基承载力。     

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.     

盾构下穿施工对既有城市道路沉降影响研究

以合肥市地铁建设四号线天水路站-翠柏路站盾构区间为工程背景,研究盾构下穿对既有城市道路造成的影响。运用MidasGTSNX建立数值分析模型,研究隧道埋深和开挖距离对道路沉降的影响。结果显示：先开挖左线时,沉降在开挖第五到第十环过程中发生突变;埋深在2D以内时,随着开挖的进行,沉降曲线从“单谷”转为“双谷”,但沉降峰值始终保持在左线隧道中心线附近;埋深超过2D,双线隧道的相互作用可以忽略,全线贯通时的沉降峰值出现在双线隧道中心线上方;埋深始终与影响范围成正比,与影响程度成反比。合理安排这两种因素能够有效控制道路沉降,保证施工安全。     

地铁暗挖车站近接既有结构施工响应分析

以北京地铁15号线奥林匹克公园站近接既有隧道结构为工程背景,采用三维数值模型对其施工响应进行分析和动态模拟,并与现场实测进行对比,可得以下结论:上部小导洞开挖引发的地表沉降占总位移的69.3%,为暗挖车站近接既有结构施工的关键步序;上部小导洞开挖建议采取超前注浆加固、缩短开挖进尺、及时施作桩顶冠梁及钢管柱等;地表沉降最大值位于暗挖车站中线部位,影响范围为车站中线两侧约40 m;暗挖车站施工完成后,既有隧道结构竖向位移最大值为11.06 mm,满足规范安全要求。     

一侧有建筑物时盾构引起地表沉降的数值分析

本文利用有限元程序 Midas/GTS,综合考虑土体非线性、土体与盾构作用、注浆压力、千斤顶推力、密封舱土压力等要素,建立了隧道-土-桩基-建筑物三维非线性有限元模型,研究地表一侧存在建筑物时及盾构施工参数对地表沉降的影响。通过三维仿真数值模拟得出以下结论：地表存在建筑物时,地表沉降最大值比无建筑物时要小,且最大沉降值背离建筑物方向,偏离盾构中心轴线;盾构支护压力越接近侧向静止水土压力地表沉降越小,合理的控制盾构施工参数（注浆压力、盾构机千斤顶推力）可以有效减小地表沉降。     

哈尔滨地铁盾构施工地表沉降的预测与分析

地铁施工会引发地面沉降,若处理不当,会造成严重的生命及财产损失。地铁施工引发的地面沉降可以通过布置地面沉降观测点进行现场监控,但是地面监控点数量的多少及其位置的设定是一个需要认真考虑的问题,以哈尔滨地铁1号线盾构施工区域两侧地面沉降实际观测数据为基础,分析盾构施工区域地面沉降与上覆黑土厚度关系,为今后哈尔滨将要施工的9条规划线路的纵向地面沉降估算提供一条较为合理的途径,同时为更合理地布置地铁施工区域地面沉降观点提供较好的估计方法。     

土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失及影响因素

收集中国已有地表沉降监测数据及土体损失率统计分析数据,结合长株潭城际高铁Ⅱ标树木岭盾构隧道进口树木林车站区间16个监测断面数据及其详细地层信息,分析土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失规律影响因素。分析表明,土压平衡盾构隧道施工引起的土体损失率的累积概率较好的服从对数正态分布;土体损失率随着埋深或深径比的增大,呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势,且两者关系可近似采用幂函数拟合;当H大于20 m或H/D大于3.25时,土体损失率基本稳定在0.75%附近,且对应地层信息表明盾构隧道施工时其上覆岩层呈现拱效应,说明盾构隧道施工中其顶部土层成拱效应可较好的控制土体损失;土体损失率或名义土体损失率随着盾构开挖通过时间的增加而逐渐增大,且趋于稳定,说明固结变形对名义土体损失率的影响较大,最大可达瞬时沉降所引起土体损失率的4.58倍。     

基于时空关系的盾构开挖地表沉降规律

基于武汉地铁四号线某区间隧道盾构开挖引起的地表沉降数据分析,考虑地表沉降的时空关系,将地表沉降划分为无影响阶段、前期沉降阶段、通过阶段、盾尾空隙沉降阶段、工后沉降阶段,并给出了各个阶段的大致范围及其地表沉降占总沉降的比值。通过对Mindlin解引入时间参数,针对不同阶段地表沉降影响因素进行分析,在前影响距离范围内,盾构机与土体的摩擦力和地层损失对地表沉降的影响占优,在后影响距离范围内,地层损失对地表沉降起到了绝对的控制作用,前期沉降阶段的土层隆起与正面附加推力、摩擦力有关,而正面附加推力、摩擦力和注浆压力导致了工后沉降阶段的土体回弹,由此获得了实时地表沉降预测的理论公式。研究结果表明：理论预测值与实测值能较好的吻合,该公式能够较为准确地实时预测地表沉降。     

超近距双线隧道旁穿建筑群的信息化施工风险控制

为减轻双线盾构隧道旁穿引起的建筑物沉降,采用FLAC^3D对不同施工方案的双线隧道旁穿建筑物引起的地层沉降进行数值模拟,对实施的右线隧道变线+左线钢环内支撑+双线花管注浆加固方案的施工参数进行优化,并进行相关的工程实测分析。 结果表明:原方案造成的建筑物差异沉降为26.5 mm,远超其10 mm的控制标准;采用排桩加固或右线变线后左线钢环内支撑和双线花管注浆加固方案均能使建筑物差异沉降满足要求;优化右线盾构参数可减轻对建筑物影响;施工荷载和注浆压力是后行右线影响先行左线受力状态的主要因素,采用实时监测的信息化施工是必要的。超近距离双线盾构顺利旁穿建筑物群,相关结果可为类似工程提供借鉴。     

隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移的影响分析

在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。     

盾构法施工对地层位移影响的数值模拟

隧道地层的初始应力、开挖形成的空间效应和开挖支护过程等都会对地层沉降和水平位移产生影响。文章通过建立反映工程特性的有限元模型,以隧道围岩中过横断面圆心的竖线和不过圆心的竖线为代表,用ELAC3D软件计算了各点的沉降和水平位移随开挖面前进的变化规律。结果表明:盾构法施工过程使开挖面前后的横断面都发生竖直方向和水平方向位移,隧道横断面变成横向长、竖向短的椭圆形,开挖过的断面距开挖面越远,椭圆变形越明显,同时向后的水平位移越大,未开挖面距开挖面越近,椭圆变形越大,同时向前的水平位移越大。     

地铁车站基坑施工对既有盾构隧道的变形影响

针对北京地铁五号线既有盾构隧道和北新桥地铁车站基坑的相互作用问题,运用AN-SYS有限元软件的基本理论知识,结合场地的水文地质和工程地质条件,并按照不同的工况,建立了三维数值模型,并在此基础上进行了施工过程的模拟,通过对结果的对比和分析,可以清楚地了解到在不同施工状态下,基坑周围土体、支护结构及既有盾构隧道之间相互作用的过程和机理,以及由此引起的隧道变形的分布与变化规律.