下穿式盾构泥水压力对既有隧道的影响分析

相互交叉的隧道近距离施工中，新建隧道施工必然会对既有隧道造成扰动，当盾构开挖面在既有隧道附近推进时，泥水盾构压力舱内泥水压力的变化会对既有隧道变形产生影响。采用三维有限元法，对泥水盾构在既有隧道下方推进时泥水压力与既有隧道变形的关系进行了研究。结果表明，既有隧道的沉降随着泥水压力的减小而逐渐增大，实际施工中，为减小此影响应将泥水压力比控制在0．8-1．0之内。     

下穿式盾构泥水压力对既有隧道的影响分析

相互交叉的隧道近距离施工中,新建隧道施工必然会对既有隧道造成扰动,当盾构开挖面在既有隧道附近推进时,泥水盾构压力舱内泥水压力的变化会对既有隧道变形产生影响.采用三维有限元法,对泥水盾构在既有隧道下方推进时泥水压力与既有隧道变形的关系进行了研究.结果表明,既有隧道的沉降随着泥水压力的减小而逐渐增大,实际施工中,为减小此影响应将泥水压力比控制在0.8～1.0之内.     

地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性分析

针对南宁地铁4号线盾构隧道近下穿既有南环线铁路隧道工程,采用三维有限元数值计算方法,分析了新建盾构隧道近距离下穿施工对地表和既有隧道结构及轨道的影响。数值计算结果表明,通过对下穿段一定范围内的盾构周边土体进行注浆加固可以有效控制盾构隧道施工对地表和上方铁路隧道的影响,能够将地表沉降、既有隧道衬砌变形及结构安全、轨道变形控制在安全范围内,为工程施工提供重要参考依据。     

新建轨道线区间隧道下穿既有线路变形影响分析

以武汉新建轨道交通12号线盾构区间下穿既有2号线长～汉盾构区间为工程背景,采用三维数值模拟分析新建线路施工对既有轨道交通变形的影响。研究结果表明：盾构掘进施工对既有结构及线路影响较小,盾构隧道贯通后区间结构最大竖向位移为–4.96 mm,最大水平位移为0.309 mm,2号线盾构区间累计最大沉降量为–2.86 mm,区间结构变形量和沉降量在相关规范控制范围内,满足区间安全运营要求。通过设计上加强管片配筋、增加注浆孔,隧道施工中加强掘进参数控制和及时同步注浆,加强二次注浆,同时对2号线长港路站—汉口火车站区间设置监测点,指导施工,保证地铁安全运营。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的三维数值模拟

地铁隧道的交叉穿越是地下工程领域前沿研究课题之一。隧道开挖施工引起地层位移进而会引起附近既有隧道或其他各类结构的变形,甚至造成灾害。结合广州地铁交叉隧道工程实例,利用三维有限元方法对新建隧道盾构施工进行建模分析,研究了交叉隧道盾构施工对既有隧道位移的影响。结果表明,由于既有隧道的存在,新建隧道盾构施工引起既有隧道产生不均匀沉降和水平位移,分布曲线均符合正态分布。     

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。     

平行盾构开挖离心机模拟试验研究

通过离心模型试验模拟平行盾构隧道近接开挖施工,研究了盾构隧道近接开挖对既有隧道结构内力、管片变形和地表沉降的变化规律。结果表明:1隧道开挖引起地表沉降的大小与开挖的步骤有关,而沉降槽的范围基本不变;2既有隧道靠近新建隧道一侧受拉,这一侧弯矩出现负增量,侧向土压力也有一定的减小,且既有隧道直径水平向变大,而垂向直径基本不受影响;3由于土拱效应,新建隧道已完成开挖部分管片拱顶的土压力随开挖进程先减小后增大;4采用地层结构法可以准确模拟隧道开挖过程的隧道结构力学特性与变形规律。     

多重地质构造复杂型隧道盾构下穿既有隧道沉降规律及控制应用

为解决新建多重地质构造复杂型隧道穿越既有隧道的沉降问题,以兰州市金城隧道下穿兰州市北环路九安隧道工程为背景,分析了隧道下穿施工的影响机理和特征,采用MIDAS模拟了工程施工过程,得到了施工过程中各个工序对地表沉降的影响,为施工提供防止变形的措施。研究结果表明,采用盾构法下穿既有隧道时,随着盾构的推进会造成既有隧道出现“先隆后沉”的竖向沉降、“向前-稍向后-再向前”的水平变形以及轻微的环向扭转变形的特征,针对变形和沉降规律提出了相应的注浆加固方法,能够显著提升隧道的稳定性。     

新建隧道斜交下穿既有盾构隧道的变形分析

随着轨道交通的迅猛发展,地铁隧道之间相互穿越不可避免,既有地铁结构随着新线施工的附加变形发展规律成为目前地下工程建设的热点问题。本文结合北京某浅埋暗挖法隧道斜交下穿既有盾构隧道工程的施工和监测,分析了斜交下穿施工各阶段既有盾构隧道的变形规律,提出既有盾构隧道沉降理论公式,并且基于提出的理论公式及沉降实测数据进行拟合分析,得到既有盾构隧道沉降曲线的地层损失率为0.013%～0.948%,基本处于天然地层数值范围内的较低水平。增大拱脚受力面积的施工辅助措施对控制地层损失率有一定作用,既有盾构隧道沉降槽宽度参数为1.13～16.96,远大于天然地层数值,根据拟合值及以往地层经验参数给出穿越各阶段既有盾构隧道的沉降公式的相关参数的建议值。通过监测数据分析发现,穿越施工既有盾构隧道变形以沉降为主,呈现“双凹槽状”纵向柔性变形特征,且主要发生在上台阶穿越施工期间,水平位移相对较小,盾构隧道椭圆度变化与竖向净距有一定关系。     

盾构隧道小近距下穿既有隧道施工技术研究

在盾构隧道小净距下穿既有隧道,未对既有隧道内及周边进行加固的情况下,利用FLAC3D有限差分程序模拟计算了地表、既有隧道的沉降变形及二者间的土层最大主应力,参考数值计算的结果优化了盾构施工参数,当施工进入盾构隧道对既有隧道的影响范围内时对既有隧道进行自动化监测,根据监测结果进一步调整盾构推进参数,使得盾构隧道安全、快速通过了既有隧道,取得了良好的社会和经济效益。     

葫芦山隧道下穿沪昆铁路小碧隧道稳定性影响

新建下穿隧道施工不可避免地会对既有上部隧道产生不利影响。以贵州双龙经济区物流外环道路葫芦山隧道下穿沪昆铁路既有小碧隧道为工程背景,采用三维有限元方法研究新建隧道施工对既有铁路隧道稳定性的影响。研究结果表明,葫芦山隧道施工完成后,小碧隧道拱顶最大沉降值为1.65 mm,拱底最大值为1.93 mm,拱腰B1水平位移峰值为0.004 3 mm,拱腰B2水平位移峰值为0.014 mm,均满足有关变形控制标准。小碧隧道二衬最大主应力峰值为0.39 MPa;最小主应力峰值为2.86 MPa,满足混凝土极限强度及容许应力的要求。二次衬砌既有受压控制又有受拉控制,最小安全系数值均位于拱顶,均为受拉控制,其值分别为7.2、6.6。既有沪昆铁路小碧隧道在新建葫芦山隧道左右幅开挖施工扰动的情况下结构是安全的。     

小曲线半径盾构隧道上穿既有隧道影响分析

为研究新建盾构隧道上穿既有隧道时对下部隧道影响,以南昌某地铁出入线上穿既有盾构隧道工程为依托,结合小曲线半径隧道、盾构机超载等特殊工况,采用有限元进行模拟分析。研究结果表明:盾构机超载将导致既有隧道纵向呈凹槽型沉降变形,最大值约-9.7 mm,管片弯矩值较未开挖时增长34.3%;上部开挖卸载将导致既有隧道纵向呈隆起变形,最大值约8.7 mm,管片弯矩值较未开挖时略有减小;既有隧道在盾构机超载及开挖卸载两者耦合作用下,纵向变形呈“S”型曲线,最大隆起值与最大沉降值差值高达13.8 mm。针对上述分析,提出对既有隧道施加钢支撑环+拱顶注浆的加固措施,隧道最大变形值较未加固时减小44.8%,验证了该加固措施的有效性,对小曲线半径段施工控制重难点进行分析,并提出相应建议,以期为相关工程提供参考依据。     

盾构近距离下穿矩形顶管隧道施工变形规律研究

呼和浩特地铁2号线盾构隧道下穿海亮广场人行过街通道是全国首个盾构下穿矩形顶管隧道的工程案例,没有相关工程经验可以借鉴,下穿引起的矩形顶管隧道纵向变形等理论问题尚不清楚,有待进一步研究。为此,本文以该工程为背景,通过现场监控量测和数值模拟,对盾构隧道近距离下穿施工引起的矩形顶管隧道纵向变形规律进行研究。主要得到以下成果:新建盾构隧道施工引起的既有矩形顶管隧道结构沉降,单一隧道穿越后,用Peck公式拟合得到的沉降槽曲线符合高斯分布,两条隧道穿越后,用双Peck公式拟合得到的沉降槽曲线接近"W"型;矩形顶管隧道结构最大沉降值为17.02 mm,最大沉降点的位置位于盾构隧道正上方;对矩形顶管隧道管节错台影响最大的部位是盾构下穿位置,距离盾构隧道越近,错台量越大;管节张开主要发生于沉降槽曲线的反弯点与最大沉降点,在"W"型沉降槽曲线中存在多处张开量较大的情况,因此,在新建盾构隧道施工过程中应准确确定既有结构沉降槽曲线的反弯点和极值点,并进行及时加固处理,确保既有矩形顶管隧道结构安全。     

近距离叠交盾构隧道施工技术研究

盾构法施工技术在国内外地铁建设中已经得到了广泛的应用,但是近距离叠交隧道的施工容易面临新建隧道对既有隧道结构的影响和地表沉降量过大等问题。文中以杭州地铁3号线盾构施工为工程背景,分析了工程施工难点,介绍了具体控制既有隧道变形及地表沉降的施工技术和控制措施,并对相应变形监测结果进行了研究。     

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。     

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。     

新建盾构隧道施工对近接平行隧道的影响分析

针对软土地层中浅埋大直径盾构隧道施工对既有近距离平行隧道的影响,以上海人民路越江隧道工程为背景,采用三维有限差分数值分析方法对南线隧道施工引起北线隧道的变形和洞周土压力的变化规律进行了研究。数值模拟结果表明新建隧道施工会使既有隧道侧向受压,引起既有隧道拱腰部位产生较大的压缩变形,拱顶及仰拱部位产生较大的张拉变形。新建隧道掘进过程中,既有隧道周围土压力经历增加、减小和趋于稳定三个状态。将数值计算结果与现场实测资料进行对比分析,表明计算值与实测值基本一致。此外,数值计算还有效弥补了现场实测在土体位移分布和土体塑性区形成方面的不足,计算结果表明受新建隧道施工影响,既有隧道周围地层位移和塑性区范围都有增加。研究结果可以为浅埋大直径近距离越江盾构隧道的设计和施工提供参考。     

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。     

盾构下穿对既有地铁隧道的影响规律数值模拟

针对新建下穿隧道在盾构过程中会造成既有隧道产生较大变形,对施工产生不利影响的问题,依托实际工程,通过三维有限元仿真研究新建隧道下穿对既有隧道变形特性的影响,对隧道几何形状、土体强度等潜在影响因素进行逐一分析。研究结果表明:新建隧道施工导致既有隧道周围土体形成松动圈,使土压力降低,是诱使既有隧道发生变形的主要原因;在开挖面经过两隧道交叉位置处前后一倍隧道直径区间内,既有隧道的沉降值占到整个施工过程总沉降的80%;在所有潜在影响因素里,盾构隧道的直径变化对既有隧道沉降峰值影响最大,其他影响因素(土的模量,上覆土厚度和隧道交角以及地层损失)的影响能力基本相当。     

盾构隧道近接下穿既有隧道地层变形分析

以深圳地铁12号线盾构下穿隧道为研究背景,通过数值模拟分析了盾构掘进过程中地层变形。较坚硬地层盾构下穿施工,地表沉降值不超过1 mm。既有隧道削弱了掘进对地表变形的影响,导致地表沉降曲线在既有隧道位置出现回升。