复合多变填土地层浅埋小净距隧道施工性状分析

以重庆地区地铁隧道工程为依托,采用数值模拟与现场实测相结合的分析方法,模拟小净距隧道在软土沉积岩复合地层开挖过程中的变形模式以及环境响应的变化,并与现场实测结果进行比较,分析小净距隧道在复合地层施工过程中围岩及隧道的应变特征。有限元数值分析结果与现场实测数据对比分析表明,在复合地层中进行浅埋小净距隧道施工时,回填土层的厚度对施工过程有重要影响;薄回填土沉积岩复合地层下隧道施工的措施简单,对环境产生的影响小;厚回填土沉积岩复合地层下隧道施工对环境产生的影响严重。现场实际工程结合数值模拟分析结果表明,对回填土的注浆能大大减少施工引起的地表沉降,小导管和管棚的作用对拱顶沉降效果明显。     

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。     

浅埋大断面顶管施工引起地基变形规律分析

随着城市地下空间的不断开发利用,顶管法也在我国城市隧道施工中得到广泛应用。本文通过对深圳地铁7号线华强北站浅覆土大断面顶管施工过程中地表变形实际结果的整理分析,结合有限元分析方法,对浅埋条件下大断面顶管顶进施工过程中地表变形的规律进行研究,分析注浆压力等施工参数对地表变形的影响。通过不同影响因素的分析,发现顶管施工中土体损失是引起地表沉降的主要因素,因此实际施工中需要严格控制出土量。结果表明顶管顶进过程中由于土体损失作用,在顶管机掘进面上方地表会出现显著沉降变形,随着顶管进一步推进以及注浆压力的施加,地表沉降会逐渐恢复并出现一定的隆起,随着注浆压力的消散,地表又表现为一定的沉降变形。地表沉降主要集中在顶管施工区域,显著影响范围为2.5倍顶管宽度。     

大断面矩形顶管施工对周围土体扰动实测分析

依托苏州市某大断面软土地层矩形顶管建造综合管廊隧道工程,通过分析施工期间的土体孔隙水压力、土压力、深层土体水平位移、地表沉降等土体扰动监测数据,揭示了大断面矩形顶管施工对土体扰动规律。结果表明:矩形与圆形顶管产生的土体扰动存在差异,主要表现在矩形顶管附近土体最大水平位移发生在距顶管上表面一定距离处,矩形顶管产生的地表沉降曲线底部较为平缓;矩形顶管对土体的扰动与顶管机距监测断面距离有密切联系,随着顶管机逐渐靠近,土体的土压力、水平位移及孔隙水压力受扰动变得剧烈,顶管机通过后土体扰动逐渐减弱;顶管顶进速率越快,对周围土体扰动越大,现场加快顶管速率应谨慎;而施工停顿后,土体有向管壁移动的趋势,停工期间不能停止向管壁注入膨润土泥浆。     

海底软土地层大断面超长距离顶管注浆作用影响研究

在长距离大断面顶管穿越海底软土地层的施工中,合理的注浆工艺对于减少施工过程中的摩擦阻力和土体扰动具有重要意义。以珠海某电缆隧道工程为例,通过分析顶管施工过程中注浆量与顶力变化关系,顶进不同阶段和是否注浆条件下对土体扰动的影响规律。结果表明：顶管施工随着注浆量的增加,顶力波动增加后趋于稳定;顶管掘进机头从接近和经过监测点的时候对土体的扰动最大;良好的注浆工艺可以减少对土体的扰动进而减少地表的沉降。     

软土地质条件下盾构隧道施工的变形规律研究

针对软土地质条件下宁波市轨道交通工程1号线一期工程,在分析研究其隧道盾构区间监测数据的基础上,得到了盾构推进后的地层损失率及地表沉降两项指标的变化规律,掌握了土层性质不同和隧道埋深不同对地层损失率的影响特征,以及软土地区地下盾构隧道施工引起的一般地表工后沉降水平,验证并得到了沉降槽半宽度与隧道中心线埋深之间的线性关系,得到了盾构隧道推进对周围土层的影响范围以及沉降槽半宽度的一般取值范围,这些工程施工本体结构及周边环境的主要变形规律,可以对预警管理、指标体系的补充完善提供依据,并对新建地下轨道施工结构的安全管理提供借鉴。     

左右不对称小净距隧道的施工顺序优化

左右不对称小净距隧道合理的开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大影响,本文通过数值模拟方法,对比分析了沈阳市地铁十号线长安路站至万泉公园站区间大小不等的两个水平并行小净距隧道施工顺序对夹岩受力、拱顶沉降和地表沉降的影响规律,结果表明,先开挖大洞后开挖小洞对夹岩受力和地表沉降相对更为有利。     

城市浅埋小净距隧道合理净距研究

文章以济南市玉函路小净距隧道为背景,建立三维有限元数值模型,研究不同净距下开挖形成毛洞后引起的地表沉降、洞周水平位移及Mises等效应力的变化规律,提出该隧道合理净距的取值方案。结果表明:净距较小时,地表最大沉降以及夹岩附近的水平位移、Mises等效应力随净距变化非常敏感,随着净距逐渐增大,超过0.6倍隧道跨度后,地表沉降曲线将从单一沉降槽变为"双槽形",且地表最大沉降变化曲线已经趋向平缓,净距对夹岩附近的洞周水平位移、Mises等效应力的影响已非常微小。根据研究的结果,对于类似浅埋小净距隧道,可将0.6倍隧道跨度作为合理净距的参考依据。     

竖向小净距并行盾构隧道施工技术

随着城市地下空间的开发,地下建(构)筑物、设施、管线日益增多,城市地下有效空间日趋紧张,地下工程施工条件和环境将越来越苛刻和复杂。城市地铁施工因选线面临很大困难被迫采用更复杂的施工工艺和方法,并行小净距重叠盾构隧道施工技术应运而生。结合工程实例,论述该工法的关键技术和要点,以供类似工程借鉴参考。     

地铁重叠隧道上覆地层变形的数值模拟

以在建的深圳地铁I期工程重叠隧道为例,采用FLAC3D非线性大变形程序对重叠隧道暗挖四步台阶法施工引起的地层三维变形规律进行了数值模拟研究。结合现场试验断面的实测数据对比分析,得到隧道开挖过程中开挖引起的地层变形和失水引起的地层变形量值,并区分一般地层和含水、含砂地层的环境控制标准,明确了深圳一般软土地层地表沉降最大值为60mm,含水、含砂地层地表沉降最大值为120mm。同时指出,对沉降控制要求较高的地段,可采用造价较高的地表垂直旋喷等辅助施工措施减小地层变形,这已在实际工程中取得了成功。研究结果对深圳地铁后期建设和同类地层地铁施工环境控制有借鉴和参考价值,对浅埋暗挖法在富水软土地层中的推广应用提供部分理论依据。     

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。     

双洞效应的黄土公路隧道变形影响离心模型试验

目前,有些黄土公路隧道受到地形限制只能采取小净距隧道形式,为了更好地解决彼此开挖相互受影响带来的安全隐患问题,笔者开展了6组基于先加载后开洞思路的离心模型试验,研究了不同净距和间距的组合下双洞效应黄土公路隧道地表及地层的变形规律。试验结果表明:间距保持1D时,随着净距的增大,双洞间的相互影响程度明显减弱,先行洞开挖对后行洞的次生扰动逐级递减;地表沉降轮廓由单核心盆地演变为多核心盆地,地层变形曲线从V形发展为W形;压力拱效应明显且成拱高度随两隧体净距的增加而升高。间距变为2D时,无论净距如何取值,地表和地层沉降的最大值都会在右侧隧道中心线附近出现,右侧隧道上覆土体变得更为敏感。净距2D间距2D时,地表和地层沉降均在右侧先行隧道拱顶上方出现6组工况下的最大沉降值,评定为最不利工况;间距1D净距取1.5D和2D时,两隧体间均可形成自稳的宽底承载土柱体。因此,小净距黄土公路隧道合理净距取值范围为1.5D~2D,相应的掌子面间距宜控制在1D内。     

浅埋覆盖型岩溶地区隧道施工关键技术

武广客运专线金沙洲隧道在城市地区进行地下大断面隧道开挖,洞身穿岩溶地层和淤泥质软弱地层,覆盖层浅,施工安全风险高,控制地表沉降困难,其施工技术对于该类型岩溶地区隧道施工具有指导意义。     

城市复杂环境下浅埋非对称小净距隧道施工方法研究

为了研究非对称小净距隧道下穿城市中心区的优化施工方法,依托重庆某地铁隧道工程,通过工程类比,确定了非对称小净距隧道施工方法分别为CD法和双侧壁导坑法。利用有限元软件对不同施工顺序下隧道围岩塑性区发展、围岩变形和地表构筑物沉降进行对比。结果表明,非对称小净距隧道中间岩柱受力复杂,大部分处以塑性区,施工应重点关注;大洞开挖后小洞应力、变形发生较大变化,发生偏压;先开挖小洞比先开挖大洞对围岩的扰动和建筑物影响更小,对施工更为有利;采用CD法和双侧壁导坑法施工,隧道围岩位移、地表构筑物沉降均小于允许值,施工偏安全。     

大直径顶管近距离侧穿高架桥桩的数值分析

顶管施工引起的地层移动和地表沉降是顶管设计和施工中备受关注的问题,本文以石井污水处理系统管网工程一石井河上游截污渠箱工程为例,采用有限元方法,对顶管隧道近距离侧穿高架桥桩的桩体侧移、地表沉降进行了数值分析研究,并采用曲线拟合方法反算桩体弯矩。结合理论计算及实测数据,对数值计算结果进行对比,结果表明采用的数值计算模型和参数取值是可行的,可用于预测后续顶管隧道施工引起临近桩体侧移、桩体受力和地表沉降结果。     

盾构隧道近接在建暗挖隧道施工变形监测分析

文章以兰州地铁2号线盾构隧道近接在建暗挖隧道施工为背景,结合地表沉降、附近建筑物沉降和地下管线沉降监测数据,对富水强风化粉砂岩和砂卵石复合地层下盾构隧道近接暗挖隧道施工变形进行了分析。结果表明：监测断面处靠近盾构隧道侧变形较大,远离侧变形较小;建筑物靠近路线外侧沉降平均值更大,为8 mm;靠近线路内侧沉降平均值较小,为3 mm;地下管线靠近盾构隧道侧沉降值最大为26mm,远离盾构隧道侧最大沉降值为10 mm。建筑物沉降值和地下管线沉降值均远小于地表沉降值,表明建筑物和地下管线均可抵消部分地层变形影响。监测数据均在设计要求之内,表明暗挖区域洞内深孔WSS注浆、盾构管片增加环向支撑等加固措施可以有效提高隧道和地层的稳定性。     

软土地区矩形顶管施工地表变形控制措施探讨

通过上海软土地层中3个大截面矩形顶管施工实例结果分析,发现矩形顶管推进引起地表变形具有一般规律性。笔者对地表隆沉及局部变形的机理进行了深入分析,并对变形控制措施进行了详细探讨。变形一般规律:地表隆起越大,则相应地表沉降量越小;最大沉降均发生在距始发井5~10 m的范围;当顶管机经过测点后推进约25 m左右时,监测断面上各测点的沉降值已趋于稳定。掘进面的地表隆起主要受顶进推力影响,地表沉降则受土体损失控制。顶管中段的土体损失沉降比较稳定,可通过调整掘进面上方的隆起与最终沉降的量值占比来达到最优变形控制目的。     

顶管施工地表沉降事故的预控管理

城市建设中顶管的应用越来越普遍,尤其是在交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下构筑物和管线复杂的市区。在软弱土层中,顶管施工导致地面沉降,具有一定的施工风险。以工程实际沉降事故为案例,分析了顶管施工导致的地表沉降原因。在此基础上,提出了顶管施工控制地面沉降的具体措施,对预防顶管施工引起的地表沉降具有一定的指导意义。     

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。     

基于数值模拟的北京地区地下道路立交隧道围岩变形分析

城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法（台阶法）、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）和双侧壁导坑法（双侧壁法）施工影响下的立交隧道地表沉降、洞周变形和塑性区分布特征,明确了立交区域上下层隧道施工的影响规律。研究发现,立交区域同时受到了上下层隧道施工的影响,在地表形成椭球形的沉降盆,在洞周出现了较大的差异沉降|在地表地层和洞周拱脚、拱肩截面的“X”形区域出现了较为集中的破坏区|CRD法和双侧壁法在控制立交隧道地层变形和破坏方面具有明显优势。研究成果可为北京城市地下道路立交隧道设计、施工决策制定提供参考。