基于动态代理模型的顶管掘进时邻近构筑物变形预测

在顶管法施工穿越既有隧道时,控制顶管掘进导致的既有隧道变形以及地表沉降对设计、施工至关重要,有必要对顶管掘进引起的既有隧道变形以及地表沉降进行预测。采用动态代理模型优化方法对顶管掘进引起的隧道水平收敛和地表沉降进行了反演预测,同时对比了动态代理模型方法和静态代理模型方法的计算准确度和效率。结果表明,使用优化后的参数得到的隧道水平收敛和地表沉降计算值与监测值较为接近,相比静态代理模型方法,动态代理模型方法所使用的样本数更少,计算效率更高。     

管幕预加固中近接顶管施工的三维模拟分析

管幕法隧道施工引起的地表沉降主要是由施工各个近接单管顶进引起的沉降叠加而成,顶管引起的地表沉降控制是管幕法隧道施工中的关键问题。论文分析了顶管顶进过程中管-土-润滑浆液可能的接触方式,顶进力影响因素及合理预计方法。对近接多孔顶管引起的地表沉降规律进行了分析。对管幕中近接三根管线顶进引起的地表沉降规律进行了三维数值模拟计算分析,为采取措施减小管幕顶管施工引起的地表沉降提供依据。     

大断面顶管通道近接穿越下覆既有地铁隧道数值模拟与现场试验

南京某地下步行通道采用非开挖顶管法施工,顶管近距离穿越既有地铁区间隧道及城市主干道。为了保证隧道及主干道安全,施工前建立三维有限元计算模型,模拟施工全过程,预测施工可能引起的隧道及地表变形。根据数值模拟结果提出针对性控制措施,并制定合理的监测方案,分别对隧道竖向位移、水平位移、径向收敛和地表隆沉进行监测。基于监测数据分析隧道及地表变形规律,明确顶管施工期间隧道及地表变形的3个不同发展阶段。研究表明:隧道竖向位移主要表现为隆起,由通道内出土卸荷所引起,工作井基坑开挖对其影响几乎可以忽略;顶管施工过程中,下覆隧道竖向位移先后经历了初始下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;同一监测断面内,地表最大沉降位于通道中心轴线上方,距离通道越远沉降越小;采用微欠挖工艺有效控制了隧道最终隆起和地表最终沉降。     

砂质粉土层类矩形隧道顶管法施工引起的地表沉降

类矩形隧道引起的地表沉降是地下工程的一个重要关注点.目前,大多数学者研究在黏土中建造类矩形隧道的地表沉降,但在砂质粉土中开挖的类矩形隧道沉降却很少受到关注.因此,以杭州轨道交通L9一期工程为例,研究在砂质粉土层中采用顶管法建造类矩形隧道时的地表沉降规律.工程采用EPB顶管-盾构双模掘进机施工,通过对施工过程中的地表沉降...     

盾构施工引起地层和桩基础沉降特征研究

针对太原地铁2号线双塔西街站-大南门站区间隧道近距离侧穿太原公交公司住宅楼盾构施工存在的巨大安全隐患,运用MIDAS/GTS软件对左、右线隧道先后开挖贯通后,隧道周围地层变形情况及桩基础沉降、侧移进行了预测分析。结果表明:盾构隧道开挖贯通后地表沉降符合Peck沉降槽规律;隧道开挖引起土体变形进而使得桩基发生沉降,且桩基上下部分发生相反方向的侧移;模拟计算值与监测值较吻合,可采用该计算结果研究并指导施工。     

考虑土体内部病害情况下顶管施工引起的路面沉降分析

结合某顶管穿越道路项目,采用三维数值方法分析理想情况下顶管施工对地表沉降影响的总体规律。结合地质雷达对施工影响范围内土体中可能存在的空洞、疏松等病害探测结果,建立考虑土体内部病害的三维数值模型,对比分析理想情况与考虑土体内部病害情况下顶管施工引起地表沉降规律的异同。结果表明:①理想土体情况下,顶管施工引起地表下沉量总体较小;②考虑土体内部病害后,无论施工过程中的沉降规律还是最终沉降量,都与理想情况下差异不大。测点沉降变化规律与数值分析结果表现出较好的一致性,表明数值分析结果具有一定的合理性。分析认为,如果顶管施工过程控制理想,对周围土体扰动较小,即使土体局部存在空洞、疏松等病害,施工引起的该区域地表沉降与不考虑病害情况下无显著不同。     

双洞隧道侧穿既有建筑风险分析和方案优化研究

隧道施工必然会引起地层变形,从而对邻近地表建筑物产生不利影响。以北京地铁9号线军事博物馆站—东钓鱼台站区间隧道近距离侧穿中华世纪坛为工程背景,先进行隧道施工对中华世纪坛影响的风险分析,并提出相应的控制措施;然后采用流固耦合数值分析,研究左线和右线施工顺序、径向注浆、超前小导管注浆和隧道与建筑物位置关系等影响地层变形的关键因素;最后结合施工监测数据,分析隧道侧穿施工引起的地表沉降、中华世纪坛坛体沉降和倾斜以及地下管线沉降的特征。     

矩形顶管施工引起的地面沉降变形研究

以南宁市轨道交通1号线南湖站Ⅰ号过街通道顶管工程为背景,分别考虑顶管机及后续管节对土体的作用力引起开挖面周围土体的施工时变形、土体损失引起地面永久沉降、注浆对土体损失补偿引起的地面抬升、地层中超孔隙水压力消散发生失水固结效应引起的工后沉降等因素,揭示了在注浆压力作用下矩形顶管隧道周围土体的变形模式,推导了由注浆填充引起的土体竖向变形计算方法,给出了扰动范围土体内超孔隙水消散引起的工后固结沉降的计算公式。运用Mindlin弹性理论解、随机介质理论、分层总和法分别对该工程由土体应力状态变化、地层损失、注浆填充和失水固结4个方面引起的地面变形进行计算,根据计算结果与实测数据的对比分析,对矩形顶管施工扰动引起的地表沉降变形特性进行系统研究,叠加后的计算结果与实测数据变化规律基本一致,且数值吻合较好。     

软土层小净距顶管隧道施工地表沉降研究

城市软土地层中采用小净距顶管法修建隧道,不仅可以有效利用地下空间,还能极大减小施工对环境的影响。为了合理确定双洞顶管隧道的净距,充分利用有限的地下场地,本文通过有限元数值模拟,计算分析了不同净距大小和先后顶进施工工况下,横向地表沉降和纵向地表沉降的变化规律。研究结果能够优化隧道线路设计、帮助制定环境保护控制措施和制定合理施工方案,有效解决城市软土地层地下空间资源紧缺、施工环境风险高等难题。     

软黏土深埋矩形顶管施工地层变形分析

结合上海轨道交通14号线静安寺车站工程，基于颗粒间应变(IGS)小应变刚度本构模型对顶管顶进过程进行了三维数值模拟。通过对比现场实测及既有工程经验，验证了数值模型的有效性。利用数值模拟，分析了软黏土地层中矩形顶管施工地层变形响应。主要结论包括：(1)基于IGS小应变本构模型的数值模拟可以合理反映矩形顶管顶进引起地表沉降特征；(2)顶管施工引起地表沉降形态可以通过高斯曲线表征，随着顶管顶进，沉降槽宽度系数变小；(3)土体深层水平位移呈“S”形分布，在隧道顶部所在深度，土体具有最大的远离隧道的侧向位移和沿顶进方向的水平位移，在隧道底部所在深度，土体具有最大的朝向隧道的侧向位移及沿顶进反方向的水平位移。     

软土地区盾构隧道地表沉降数值模拟研究

结合京津城际延伸线解放路隧道工程实例,采用数值模拟和现场监测相结合方法,对软土地区盾构开挖对软黏土地层扰动的变化规律和盾构隧道地表沉降进行了研究。结果表明,地表沉降槽近似正态分布曲线。同时将数值计算所得盾构掘进过程中土体横、纵向地表沉降曲线与监测纵断面沉降曲线进行对比,证明了数值模拟技术在计算地表沉降中可行性,了解了实际施工过程中影响地表沉降因素,对指导天津地区盾构隧道的设计施工,以及安全防护都具有重要的意义。     

沈阳五爱隧道施工诱发地表沉降数值模拟分析

浅埋暗挖隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降预测和控制,是隧道工程领域重要的研究课题之一.作者以沈阳五爱隧道工程为例,运用有限差分软件FLAC3D建立三维数值模型,对比分析数值计算值与实测值,以及隧道埋深对地表沉降量的影响.研究表明:数值模拟计算的地表沉降量和现场实测值基本吻合,验证了所选取的土体计算参数、本构模型和边界条件的正确性.隧道埋深对隧施工的地表沉降影响较大.同时,得到了一些对其他类似工程地表沉降预测及控制的有益结论.     

超大直径泥水平衡顶管时的横向地表沉降流固耦合研究

以上海一超大直径泥水平衡顶管工程为依托,基于流固耦合分析原理,利用数值模拟方法对顶管横向地表沉降进行研究。建立由顶管管片、泥浆套、施工扰动层和周围土层组成的流固耦合模型以及非耦合模型,分析注浆压力以及泥膜形成与否对地下水位和顶管横向地表沉降的影响,同时也分析了注浆与停止注浆时的地表沉降变化。实践证明,现场横向沉降实测数据与耦合结果一致,说明耦合数值模型具有可行性,可以为顶管工程的后续施工提供指导。     

矩形顶管隧道顶进过程的地层损失

 就上海浦东某双线矩形顶管隧道施工中的地表沉降和土层沉降进行跟踪测量, 得到地表沉降槽的分布情况,在计算注浆量后, 分析了该工程的地层损失率。     

富水砾砂岩溶地层地铁区间隧道暗挖施工技术研究

以广州地铁3号线北延段机场南站—机场北站区间隧道为工程背景,从施工风险、工期、管线及交通疏通、沉降等方面对比分析CRD工法和单洞双线顶管法,对比有限元模拟计算数据和实际施工监测数据。结果表明:单洞双线顶管法引起地表沉降值、隧道结构拱顶沉降值远小于CRD工法;实际施工过程中,单洞双线顶管法产生的地表位移和土层位移变化趋势与数值模拟一致;单洞双线顶管法与CRD工法相比,缩短了支护时间,降低了带水作业风险,工期可控。实践表明,单洞双线顶管法适用于富水砾砂岩溶地层暗挖地下工程,效果较显著。     

市政桥梁隧道施工中盾构顶管施工技术研究

盾构顶管施工作为市政桥梁隧道工程中一个重要施工项目,其施工质量直接关系到整个工程质量,现行技术存在较大的优化空间,无法保证施工质量,地表沉降与隆起变形严重,因此,本文采用明挖法对市政桥梁隧道施工中盾构顶管施工技术进行研究,通过对进出洞口加固及止水、盾构顶管体安装、盾构顶进作业、矩形管节同步支护四个施工环节进行分析,提出盾构顶管优化施工技术。研究结果表明：设计技术使不同测点的地表沉降、管节接头沉降低于最大允许沉降限值,并且地表隆起量也低于最大允许沉降限值,符合相关规范要求,证明设计技术具有较好的施工效果,在市政桥梁隧道施工中盾构顶管施工方面具有良好的应用前景。     

盾构侧穿邻近古建筑的施工影响分析 及 保护措施加固效果的研究

结合上海地铁 11 号线侧穿古建筑的实际工程,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对国内最新型的 MJS 桩基施工预加固与新建隧道侧穿引起的邻近古建筑的沉降进行了深入研究。整个施工力学的全过程对建筑物的影响分为桩基施工扰动阶段、上行线穿越阶段和下行线穿越阶段 3 个阶段。其中先期桩基施工扰动的影响相对显著,但由于 MJS 桩的保护作用,上行线穿越影响次之,下行线穿越影响最小。计算结果表明,由于桩基施工的预加固与隧道左侧建筑物的存在,使得地表的沉降槽与传统的形式有较大区别;同时,地表的水平位移分布规律也发生了明显的变化。此外,由于隔离桩的保护,大大减少了盾构掘进对地表以及建筑物沉降的影响。现场监测与数值计算的结果对比分析也表明两者所反映的规律较一致,其数值差别较小,进而验证了数值计算方法的准确性与合理性。     

盾构隧道近距离侧穿桥桩沉降分析

以交通4号线坛子口站—丁公路南站区间盾构近距离侧穿桥桩为研究对象,通过精确计算土压力来模拟施加于盾构掌子面上压力,采取三维有限元对盾构过程进行了分析,模拟了双隧道侧穿顺序对桥桩及地表沉降影响。结果表明：隧道施工先后顺序对桥桩及地表沉降影响均较小,但双隧道同时侧穿引起桥桩沉降增加了45%。施工中先盾构右侧再盾构左侧隧道引起的桥桩最大沉降为1.78 mm,地面最大沉降量为3.77 mm,与模拟结果很接近,均小于设计允许值;数值模拟方法可以为盾构施工提供参考。     

富水环境地铁站出入口矩形顶管施工加固方案

矩形顶管广泛应用于城市管线工程,施工过程中土体的加固方案关系着整个工程的施工质量及安全。依托深圳市地铁12号线新安公园站D2出入口顶管工程,分析了矩形顶管工作井、接收井以及区间的加固原则和加固方案,并对加固方案的实施过程进行了数值模拟,得到了地表沉降随顶管掘进深度的变化规律。结果表明,随着顶管掘进深度的增加,顶管隧道上部地表沉降随之逐渐增大,在顶管顶进14节后沉降值总体趋于稳定,最大沉降量为16 mm,符合技术规范的要求,验证了加固方案的合理性,可为类似工程的设计和施工提供参考。     

地铁隧道施工对地表及建筑物的影响分析

以徐州轨道交通3号线穿越某框架建筑物为工程背景,运用MIDAS/GTS数值计算等方法揭示地铁隧道施工过程中地表的沉降规律及隧道以不同穿越角度时建筑物基础的沉降规律。计算结果表明隧道盾构施工引起的地表不均匀沉降差值较大;不同角度穿越地表建筑时,基础沉降分布形态由对称分布逐渐转向单侧倾斜,横向相邻柱的基础沉降差变化较小,纵向相邻柱的基础沉降差迅速增大,隧道中线附近的柱为最不利位置,计算结果可供类似选线工程借鉴。