地铁区间极小间距下穿高铁盾构隧道施工方法分析

以北京１２号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景，数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、ＣＤ法以及ＣＲＤ法施工过程，揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱顶和仰拱围岩变形最大。地表最大沉降位于地铁双区间隧道中心截面，越靠近中心地层变形叠加效应越明显，距离超过２０ｍ的地层主要受单线隧道施工影响，且变形大幅降低；地铁施工引起盾构管片最大变形在双区间中心截面±１５ｍ范围内，为减小盾构隧道变形，可局部加固距地铁区间较近３０ｍ段管片；在台阶法基础上设置临时仰拱后，不仅减小了初支因弯矩产生的应力，还能充分利用锚管的锁脚作用，临时仰拱台阶法有效控制了地层变形。     

浅埋暗挖车站施工对周边建筑等环境变形的控制

为了研究城市复杂地质条件下的暗挖车站结构设计及施工对上部结构等周边环境的影响,以徐州地铁１号线车站为工程背景,通过数值模拟计算ＣＲＤ工法施工过程引起的隧道及地表沉降变形,同时基于隧道拱顶以及上部地表竖向位移监测数据,分析影响地表沉降因素,结果表明:当隧道开挖下穿已有上覆建筑结构时,上覆结构会明显抑制由隧道开挖引起的地表沉降量,约降低３０％ ～５０％;地表沉降达到稳定所需时间也有显著降低;在洞内采用ＣＲＤ工法分断面施工以减小对周边环境的变形影响,暗法隧道施工采取适当措施能有效控制地层沉降,对上部建筑结构和周边地层影响可以控制在允许范围内。     

富水山岭隧道开挖工法对围岩稳定性的影响研究

为了探究富水山岭隧道施工工法对周边围岩稳定性的影响,基于数值分析研究手段模拟了全断面法、两台阶法以及ＣＤ法三种施工开挖过程,重点研究了围岩变形、应力分布特征以及沉降规律。结果表明:ＣＤ法施工引起的拱顶沉降为５．６６ｍｍ,拱部隆起为４．５９ｍｍ,对于洞周变形的控制优于全断面法和台阶法。特别是在围岩富水后力学强度降低的条件下,ＣＤ法可充分发挥初期支护的支挡作用,有效控制隧道整体变形。天然条件下,三种工法引起的上部沉降差异较小,但在富水条件下,ＣＤ法对于控制上部沉降的效果更加显著。     

浅埋大跨小净距公路隧道施工方法比选及变形控制研究

为了对比分析上下台阶法和ＣＤ法（中隔墙法）施工引起的隧道变形及受力特点,依托滨莱高速公路淄博西至莱芜段改扩建工程中的樵岭前隧道施工,基于ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟软件,并结合现场施工应用情况,对比分析两种工法的优缺点,进而提出了有效的变形控制措施。研究结果表明:ＣＤ法施工在控制地面沉降及围岩变形方面优于上下台阶法,且产生的围岩塑性区较小;上下台阶法具有足够的施工空间与较快的施工速度,且相对ＣＤ法施工成本降低,但在浅埋隧道工程中易造成隧道围岩变形过大等问题,更多的是采用ＣＤ法;注浆加固可以有效地提高围岩的自稳性,增加径向注浆长度以及预留段长度等措施具有较高的可操作性,同时也有较好的加固效果。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。     

双连拱隧道下穿既有地铁结构预加固方案及开挖工法比选研究

以暗挖双连拱隧道近距离下穿西安地铁５号线文教园—张旺渠区间既有地铁结构的特殊工况为背景，采用有限元软件ＭＩＤＡＳＧＴＳＮＸ建立三维数值模型，并对大跨度双连拱隧道近距离下穿地铁Ｕ型槽的预加固工法和开挖工法进行了比选研究，最终确定出双连拱隧道的最佳施工方案。具体为:（１）开挖工法:采用双侧壁导坑法对双连拱隧道左右导洞开挖，能控制隧道左洞拱顶最终沉降值为１０．４７ｍｍ，右洞拱顶最终沉降值为１０．３ｍｍ；（２）预加固方案:采用管幕旋喷桩组合加固方案使拱顶沉降减小７８．２％，能将轨道板最大沉降控制为０．３４ｍｍ，且掌子面水平位移峰值控制在１．５ｍｍ。此研究成果为本隧道的设计与开挖提供了理论依据，并可为之后类似工程提供参考。     

软岩大断面浅埋暗挖隧道施工工法比选数值分析

城市地铁隧道开挖必然会对隧道围岩产生扰动,由此引起的围岩变形会对隧道本身及地表建筑物造成损害。浅埋暗挖隧道因受地质条件、断面大小、岩性情况等影响,在施工过程中易发生开挖面失稳、坍塌等工程事故。为了保证施工安全,合理控制隧道围岩变形,运用FLAC3D有限差分软件,对浅埋暗挖隧道施工工法比选进行数值分析。研究表明:全断面法、台阶法、台阶留核心土法、CD工法、CRD工法开挖引起的拱顶下沉、地表沉降、水平收敛值均逐渐减小,但底部回弹量却以全断面工法最小,现场施工应根据实际工程需求,合理选择施工工法。     

黄土地层盾构隧道长距离下穿湖泊安全性研究

为评价盾构隧道下穿湖泊的施工安全性，依托西安地铁 8号线曲江池西路—曲江池寒窑区间工程，采用多物理场耦合软件建立黄土地层盾构隧道下穿曲江池的隧道开挖模型，并选取四种典型工况从盾构开挖面稳定性、盾构施工地表沉降以及盾构管片结构安全性三个方面进行分析。研究结果表明:随着盾构隧道开挖，围岩塑性区范围逐渐增大呈现“水平椭圆”状，且四种典型工况下未出现贯通盾构开挖面与地表以及贯通左线与右线围岩的塑性区，即盾构施工过程中开挖面相对稳定；四种典型开挖工况下的施工地表沉降量最大值为 20．42ｍｍ，出现于隧道线正上方地表，满足规范要求；管片结构的最大主应力与最大剪应力数值较小，均出现于隧道前半段的拱腰处，盾构管片受力相对安全。研究成果对于保证盾构下穿湖泊安全施工具有重要工程意义，也可为类似工程的建设和运营提供借鉴和参考。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的数值模拟

为了研究在盾构下穿对既有隧道结构以及地表产生的影响,以南大干线电力隧道下穿广州地 铁２号线工程为研究对象。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了隧道下穿地铁线路的三维模型,考虑在盾 构支护力以及注浆压力的影响下,探究了新建隧道施工对地表沉降以及既有地铁线路的位移、应力的影 响。结果表明:正交下穿施工过程中既有地铁线路位移主要以纵向沉降为主,对隧道管片轴向应力影响 较大;地表沉降槽并没有因既有结构的存在而发生变化,沉降曲线基本符合正态分布;随着支护应力以 及注浆的增大,既有线路的沉降量会减小,但是地表沉降量并不是单一递减。因此,在盾构施工过程中, 设置合理的掌子面支护力以及注浆压力是保证施工开挖以及既有线路安全的关键,要引起最够的重视。     

ＴＢＭ隧道下穿市政桥梁施工变形规律研究

针对ＴＢＭ不同角度下穿既有结构,对既有结构产生的扰动问题,依托青岛地铁１号线海泊桥站到小村庄站区间ＴＢＭ隧道下穿市政桥梁工程,利用ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟分析软件与现场施工监测相结合的方法,建立相应的三维地质力学模型,研究双线ＴＢＭ隧道施工对既有桥梁结构的受力特征与变形规律,揭示ＴＢＭ隧道下穿市政桥梁施工变形规律。计算结果表明:ＴＢＭ下穿会导致既有桥面板向上隆起,左线隧道开挖引起的桥面板隆起值要远远大于右线开挖;当左线隧道开挖到桥梁跨中时,桥头与桥尾隆起量最大,最大值约４．６３ｍｍ;新建隧道下穿既有结构尽量采用小角度下穿,避免既有结构发生大变形。     

凿岩台车平导领先人工扩挖技术的应用

三峡对外交通专用公路上的木鱼槽隧道，左，右两洞分别长３６１０ｍ和３５８８ｍ隧道穿越近８００ｍ的Ⅲ类围岩，凿岩台车平导领先，人工扩挖技术在木鱼槽隧道施工中得到了广泛应用，使得月进尺在１５０～１８０ｍ之内，最高达２１０ｍ，线生超挖值在１２ｃｍ以内，炮眼保证率平均达９０％以上，每ｍ节约投资１５６０．５元。     

无中导连拱隧道施工掌子面纵向合理间距研究

基于单洞工法施工的无中导连拱隧道后行洞施工紧邻先行洞,后行洞和先行洞施工时掌子面 的纵向间距对围岩变形及支护结构受力的影响不可忽视。以云南省某隧道为工程依托,建立三维弹塑 性模型采用数值计算方法开展了连拱隧道动态施工的仿真研究,对连拱隧道开挖中监测断面拱顶沉降 以及支护结构受力的空间影响效应、左右洞的相互影响效应进行分析。为避免施工中两洞影响区域的 叠加,从先行洞拱顶沉降变化得出合理间距不小于 32ｍ（约 2．5Ｄ）,根据支护结构受力得出合理间距不 小于 28ｍ（约 2．2Ｄ）。综合来看,两开挖面的合理间距应控制在 32ｍ（约 2．5Ｄ）左右。     

软弱围岩隧道施工力学特性研究

结合某公路隧道工程，通过有限元数值模拟对全断面法、台阶法以及CRD法共3种不同开挖条件情况进行仿真分析。通过对比得到CRD法开挖引起的地表沉降可降低7.4%,引起的围岩应力变化最小。CRD法适用于围岩破碎、裂隙发育围岩的最优施工方法。围岩变形过大时，增加管棚和锚杆支护能够有效的提高整个支护体系和围岩体系强度。     

小垂距交叉软岩隧道现场监测分析

针对公路与铁路小垂距交叉软岩隧道的特点,以云南某上穿公路隧道为背景,对该隧道右幅交叉段进行隧道净空收敛、围岩内部结构应力、围岩深部位移等项目的监测。根据监测结果,分析该隧道的围岩和支护结构的变形以及受力特点。结果表明,隧道右幅交叉段Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖是可行的,能够有效地控制围岩变形,围岩稳定变形时间在30 d左右。监测成果可用于对隧道稳定性进行评估与预警,以便及时调整支护参数,保证隧道施工安全性。     

多线叠交盾构下穿既有隧道数值模拟分析

针对西安地铁15号线某盾构区间隧道近接正交下穿既有地铁2号线区间隧道施工过程中的重难点问题,采用三维非线性有限元分析方法研究四线叠交的复杂工况,考虑盾构不同注浆压力和土仓压力作用下新建隧道的施工对既有隧道变形影响及地表响应规律,对叠交段采取的袖阀管预注浆加固效果进行验证。研究结果表明：距既有隧道中心线2.0～1.6和1.5～3.0倍洞径范围内,隧道沉降量均随注浆压力和土仓压力增大而减小;新建隧道的先左后右顺序施工会造成既有隧道结构产生二次沉降;叠交段地层预加固可使既有隧道和地表沉降最大值分别减小为未加固时的75%和50%,隧道结构变形趋势由未加固时的“W”形变为加固后的“V”形,且沉降量最大位置也发生改变。研究成果可为多线叠交下穿工程的设计和施工提供借鉴。     

新建隧洞下穿既有隧道离心模型试验研究

针对某市输水隧洞下穿既有地铁隧道沿线,采用离心模型试验技术研究了新建隧洞以不同间距下穿既有隧道,对既有隧道产生的影响以及上覆土层的沉降变形。通过分阶段排出固定体积的溶液模拟盾构掘进过程中的地层损失,辅以激光位移计以及应变片对既有隧道和地表变形进行监测。试验结果表明:隧道深埋时,新建隧洞与既有隧道净距为一倍隧道直径时,既有隧洞不均匀沉降愈显著;净距两倍以上隧洞直径时既有隧道不均匀沉降趋势渐弱;深埋隧洞开挖对地表沉降影响较小。离心模型试验成果为隧道模型试验以及类似隧洞开挖施工提供参考依据。     

富水砂性地层中地铁盾构下穿铁路施工引起的沉降分析

以富水砂性地质条件下某地铁区间盾构隧道下穿铁路施工工程为背景,研究下穿施工引起地 表沉降的规律。首先对Ｐｅｃｋ方程进行分析,提出地表差异沉降系数的概念,用于表征盾构施工引起的 地表最大差异沉降。然后利用数值模拟方法分析地层损失率、隧道埋深、地层加固等因素对铁路设施沉 降的影响规律。结果表明:地层损失率在０．５％ ～３．０％变化时,减小地层损失可以同时降低地表沉降 及差异沉降,控制地层损失率在１．０％以内,可满足铁路设施变形控制标准;增大隧道埋深可以降低地 表最大沉降量,同时可以降低地表最大差异沉降;对隧道周围土体注浆加固可以显著降低盾构下穿铁 路施工引起的铁路设施沉降。     

关林子公路隧道下穿既有道路施工风险评估

山岭隧道下穿既有道路时,不确定因素多,在施工过程中易发生安全风险事件。为降低和控制施工风险,有必要对下穿既有道路施工风险进行评估。以新建的关林子公路隧道下穿既有公路为工程背景,参考风险管理方法,采用专家调查法和层次分析法对工程施工阶段风险进行辨识、分析、评价,得到掌子面失稳为最大施工风险,围岩条件和支护参数对施工风险影响最大。根据得出的风险评估结果,提出严格控制爆破尺寸,加强监控量测等风险控制措施,为关林子隧道安全施工提供保障。     

车辆荷载对浅埋大断面隧道围岩的影响研究

依托在建的甸头隧道,开展隧道开挖是否考虑初期支护下车辆荷载对围岩及大西二级公路的影响研究。结果表明:隧道开挖引起隧道顶部及腰部发生沉降,底部发生隆起,初衬的施加可以有效抑制隧道周边围岩的变形,且可减小车辆荷载对围岩位移的影响;三台阶开挖时,隧道中部开挖引起地表发生剧烈沉降,初衬的施加可以减小地表的沉降,减小车辆荷载对地表沉降的影响。因此,无初支的情况下,当公路有车辆通过时,隧道整体变形较大,路面可能由于差异沉降产生裂缝。     

奔龙坪隧道施工方案稳定性数值分析

连拱隧道在左右洞施工时,边开挖边支护,围岩和支护结构之间的荷载转换频繁,而且目前连拱隧道的开挖多采用钻爆法,爆破施工对中隔墙及顶部围岩的扰动大。因此,结合隧道地质条件选择安全、可行的施工开挖方案意义重大。以在建的奔龙坪隧道为工程背景,采用数值模拟方法,就隧道施工中右幅正洞和左幅正洞的施工顺序进行系统的模拟分析,确定了隧道中导洞开挖其后进行右幅正洞开挖,在右幅正洞贯通后再施工左幅正洞的施工方案,指导该隧道的施工。更多还原