济南地铁盾构隧道小曲线叠落下穿京沪高铁桥施工控制技术

以济南地铁R1线、R2线盾构隧道小曲线、小净距、叠落下穿京沪高铁桥为工程背景,提出了多区间隧道下穿施工主动控制技术体系。研究表明:(1)多区间隧道下穿施工主动控制技术体系包含盾构叠落下穿施工顺序优选、主动隔离控制、管片结构加强、交叠区洞内加固控制、下穿高铁桥减隔振控制5项技术;(2)盾构叠落下穿施工顺序优选原则为叠落区域隧道按自下而上顺序施工,同一平面按与既有隧道由远而近顺序施工;(3)主动隔离控制技术为施做钻孔灌注桩作隔离桩,袖阀管注浆作桩间止水;(4)交叠区洞内加固控制技术采用管片增设预留注浆孔对交叠区夹层进行注浆预加固、下方隧道架设台车支撑加强整体刚度;(5)全自动变形监测表明4条盾构区间穿越施工桥墩最大沉降量仅为0. 4mm,变形控制效果极佳。     

砂卵石地层盾构隧道下穿铁路桥施工影响分析

文章以成都地铁9号线某盾构区间下穿既有铁路桥工程为例,利用三维有限元方法模拟左线、右线盾构施工全过程,分析盾构施工引起的地表沉降、桥墩和桩基竖向及水平位移。分析表明:(1)当左、右线区间隧道盾构施工完成后,地表出现了较为明显的沉降,最大沉降位于两区间隧道中部地表;(2)桩基础在竖直方向发生整体向下变形,继左线后,右线施工完成使得桩基及桥墩进一步沉降,在桩顶位置发生最大竖向向下变为3.78 mm,在控制标准范围内;(3)左、右线盾构施工引起桩基的最大水平位移都出现在两区间隧道中间范围,水平位移方向背离隧道,且距离隧道越近,水平位移越大,两线掘进通过后,桩基最大水平位移值为2.0 mm,小于单桩水平允许位移6 mm。     

盾构法施工对地表及桥梁桩基的影响分析

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题,以深圳地铁5号线洪浪～兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程,对施工产生的地表沉降及桥梁桩基的侧向变形进行了预测分析。计算结果表明,地表沉降最大值为7.32 mm,桥梁桩基变形以水平变形为主,最大水平变形为2.58 mm。在X方向,桥梁桩基下半部分朝背离隧道方向位移;上半部分朝相反方向位移,即桩基发生倾斜,且该倾斜随着盾构机的掘进将越来越大,隧道贯通时达到最大值。     

盾构近接下穿群桩基础施工影响分区研究

结合国内外隧道近接施工理论与相关规范,定义了盾构下穿桩基的单桩应力扰动度和单桩变形扰动度,确定了单桩应力扰动度阈值和单桩变形扰动度阈值,从而建立了综合考虑桩基应力扰动和变形扰动的近接施工影响分区方法。在此基础上,依托广佛环线沙堤双线盾构隧道近接下穿佛开高速公路桥梁群桩基础工程,采用数值模拟手段对盾构近接桥梁群桩基础施工产生的扰动进行了分区定量评价,并对扰动较大的桩基进行了受荷特性分析。结果表明:在硬岩段且埋深较大的盾构施工对桩基变形扰动较小,应力扰动较大;距隧道轴线越近,近接施工产生的扰动越大;深嵌于硬岩中的新桥桩基具有较强的抗扰动能力,而持力层较弱的旧桥桩基受到的扰动较大;在先左线后右线下穿施工的情况下,距离右线隧道较远而距左线隧道较近的桩基在右线隧道施工完成后,扰动度有不同幅度的降低;综合考虑桩基应力扰动和变形扰动的分区方法有较强的实用性,可为盾构近接施工对群桩基础的影响提供合理定量的评价指标。     

盾构下穿高速铁路高架桥沉降变形控制技术

以北京某地铁盾构区间下穿京沪高铁工程为背景,采用ANSYS建立三维地层结构模型,分别对盾构施工时不采取防护方案和采取防护方案两种情况进行沉降变形分析。并在下穿前进行4个试验段掘进,通过分析掘进参数和地面沉降,确定盾构下穿施工参数。最后在下穿施工过程中对桥梁墩台沉降和隔离桩水平变形规律进行监测分析。综合得出:1采用隔离桩防护方案,盾构下穿施工引起的变形量1mm,满足设计要求;2通过试验确定上土仓压力、出土量、浆液配合比、注浆量及注浆压力等施工参数能够有效控制地表沉降;3在盾构施工阶段,桥梁墩台最大沉降值为0.8mm,施工结束后变形均趋于稳定;盾构施工时隔离桩朝隧道方向变形,在隧道埋深处变形较大,最大水平位移为3.15mm。     

盾构隧道施工侧穿桥梁对桩基位移和受力特性的影响

为研究地铁盾构隧道施工桩基变形规律和受力特性,以长沙地铁5号线侧穿桥梁工程为背景,通过MIDAS/GTS软件建立三维力学模型,综合分析了桩基水平位移、桩基侧摩阻力、桩基轴力、剪力的变形规律。研究结果表明:盾构侧穿桥梁时沿隧道横断面方向近侧桩基水平变形严重,弯曲方向为远离隧道;桩基轴力变化呈"抛物线"状,近隧道侧桩的轴力明显大于远侧,桩基轴力在隧道埋深位置达到最大;桩基剪力表现出正负交替现象,分别在隧道埋深处表现为零值和峰值,在临近桩基时扰动影响最大。     

盾构隧道下穿地铁车站结构沉降特性研究

依托某拟建盾构隧道下穿既有地铁车站工程,考虑实际的工程地质水文条件、隧道施工过程中上部车站结构传递到地基上的荷载、盾构施工参数等因素的影响,建立数值计算模型,模拟盾构隧道下穿施工的全过程,对车站下方有无预埋桩基、不同盾构推力、不同形式预埋桩基条件下车站沉降变形规律进行了分析。研究结果表明:设桩时隧道开挖引起车站底板的沉降变形仅为不设桩的12%,预埋桩基具有约束地铁车站沉降变形纵向扩展的作用;既有地铁车站底板的隆起量随盾构推力的增大而增大,沉降量随盾构推力增大而减小;综合考虑预埋桩基长径比、距径比、排布方式等因素的板凳桩更有利于控制盾构隧道施工对既有车站结构沉降变形的影响。     

盾构切桩下穿复合地基对砌体房屋基础沉降影响数值模拟研究

盾构下穿切除复合地基部分桩体,导致复合地基中桩与土的荷载分担和传递规律发生变化,降低了复合地基承载力,诱发砌体房屋基础沉降和结构变形。依托郑州地铁5号线某盾构隧道工程现场监测案例,建立盾构切桩全过程三维数值分析模型,对盾构切桩下穿全过程中地层沉降特征进行了分析。研究结果表明:在盾构切桩下穿区段的地层沉降槽宽度要略大于非切桩和无桩区段;砌体房屋累计最大沉降位置和差异沉降最大位置均集中在盾构切桩下穿区段内盾构隧道轴线附近;随着盾构机开挖面位置的不断变化,砌体房屋的变形和受力状态以及最大应力点位置也随之改变;对房屋最大沉降量的影响因素比重排序为:切桩长度桩身刚度房屋结构刚度。研究成果对城市地铁隧道施工过程中受盾构切桩影响的砌体房屋保护有重要的参考价值。     

盾构隧道下穿既有桥桩工程的保护方案研究

郑州市轨道交通1号线某盾构区间下穿某人行天桥桩基础,人行天桥为桩柱式基础,工程场区地质为富水砂层。受周边环境限制,人行天桥桩基础无进行桩基托换的条件,本文针对本工程的特点提出了"顶托+加固"法对人行天桥进行保护,以保证盾构隧道施工期间人行天桥的营运安全及盾构隧道的施工安全。为检校保护方案的加固效果,本文对加固方案进行了数值模拟分析。模拟结果显示,盾构隧道近距离下穿桥梁桩基础将使桥梁桩产生较大变形,严重影响桥梁的使用安全;在无条件进行桥梁桩基托换作业的情况下,对桥梁采取上部结构顶托+桩基础周围注浆的保护方案可显著改善盾构隧道的施工条件。     

盾构隧道近距离侧穿高架桥桩基影响分析

盾构隧道下穿既有高架桥,由地层损失引起地表沉降,对桥梁桩基产生不利影响。文中以广州地铁七号线某区间隧道采用盾构法近距离下穿市区主干道路高架段为例,通过有限元数值三维模拟分析盾构法隧道施工穿越高架桥桩引起的桥桩变形。研究表明,盾构隧道近距离侧穿高架桥桩基后,桩基的变形情况与数值模拟结果趋近一致,并均在桥梁产权单位及规范的允许变形范围内,高架桥结构安全,并根据数值模拟及工程实际监测数据,结合国内类似桥梁结构安全保护经验和相关规范的要求,对后续区间盾构隧道侧穿高架桥桩基期间的监测控制值提出了建议。     

地铁盾构施工对邻近建（构）筑物桩基的影响

以广州地铁18号线盾构隧道下穿办公楼及商业裙楼桩基群为工程背景,针对盾构隧道掘进穿越过程对桩基的变形影响进行了研究。通过获取现场实时监测数据,重点研究了盾构隧道与桩基距离对桩基变形的影响,并结合三维数值模拟开展了深入分析。研究结果表明:隧道开挖会使桩基在水平方向上发生侧移以及倾斜,桩基的整体位移会向着靠近隧道侧以及隧道掘进的反方向发展,桩基的倾斜随盾构施工的进行不断增加;隧道穿越桩基群施工时,先建隧道对后建隧道产生的土体变形的传递起到阻隔作用。     

盾构下穿桥梁桩基的截桩效应

在盾构隧道的掘进过程中遇到桩基础时需要截除对盾构穿越施工有影响的桩基,评价截桩效应对周边基础和建筑物的影响至关重要。以南京地铁7号线下穿福建路桥桩基加固项目为例,利用有限元方法分析了盾构穿越截桩对周边地层、桩基-盖梁体系的影响,并讨论截桩深度、土体加固以及盾构穿越方式3个因素对桩基轴向应力的影响规律。研究结果表明：盾构截桩及土体开挖会引起隧道上部土体沉降、下部土体回弹,从而导致残桩相邻桩基的负摩阻分布,残桩附近盖梁受力出现反转现象,即上缘受压、下缘受拉;而土仓压力会导致残桩周边桩基内侧受压、外侧受拉现象,因此,盾构穿越过程中桩基受力须进行重新校核;盾构截桩深度越浅,邻桩承受的荷载越多;地基加固使残桩承担的荷载越多,对桩周土体及邻桩的变形影响越小;截除两根桩会导致残桩桩顶轴向应力增大,但盖梁对相邻桩的刚度调节作用基本不变。本研究可为盾构下穿桩基工程设计与施工提供相关参考。     

盾构下穿贡街变形影响分析及风险控制

地铁下穿既有建筑或桩基的情况时有发生,本文就合肥地铁5号线3标盾构下穿贡街与围护桩展开分析,通过建立简要三维模型分析盾构开挖引发地层和既有结构变形一般规律,预测变形范围及程度划分,为施工提供参考,并通过参数调整达到减小地层和既有结构变形的目的。     

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。     

盾构掘进施工对周边单桩变形影响研究

针对苏州轻轨1号线盾构隧道区间施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构隧道施工对周边单桩变形的影响,结果表明:盾构隧道施工过程中,桩身横向位移在隧道中心位置处最大;盾构切削面距离桩体9 m、6 m时,桩身的横向位移较小;随着盾构机进一步掘进,桩身横向位移全部偏向隧道,桩身位移曲线严重弯曲;当盾构切削面越过桩基3 m后,桩身横向位移变化较小,竖向变形沿桩身变化较小;随着盾构机掘进,其值逐渐增大。当桩长增加时,桩底的横向位移、竖向位移均随之减小,桩长对桩身沉降的影响比较明显。盾构正下方穿越单桩时,桩身竖向位移大于沿隧道轴向位移,桩底与盾构顶部的施工安全距离约为3 m。     

软土地区地铁盾构区间隧道近接桩基数值分析

拟建的上海市轨道交通11号线区间盾构隧道近距离下穿交大海洋重点工程实验室群桩基础。通过采用莫尔-库仑弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型。依据数值模拟结果,先施工左侧隧道与先施工右侧隧道对于桩基础的沉降影响不大;在右侧隧道施工后,隧道埋深处桩体的竖直应力变化最大,最大值为367 kPa,桩体水平应力在与隧道同一深度处变化较大,最大值为9.6 kPa;单桩的最大差异沉降为6.8 mm,按照桩基设计规范,不需要采取加固措施减便可确保建筑物基础的安全可靠;地表的最大沉降值为18.6 mm;由于双线隧道的运营导致的地面附加沉降为1.5 mm。     

土-岩复合地层盾构掘进对桥梁变形影响分析

依托深圳地铁11号线宝安—碧海湾区间盾构穿越桥梁桩基工程,采用FLAC3D有限差分软件研究土-岩复合地层盾构近距离掘进对桥梁桩基础、桥面的变形影响规律及影响范围,并与实测结果进行对比。结果表明:隧道施工对周围地层的影响可划分为塑性破坏区、弹性区和无影响区3个区域;盾构隧道掘进引起的桥面沉降较大,盾构对桥面变形的影响范围为盾构掘进面距桥面为-5D~4D;位于2条隧道之间的桥梁桩基受到2条隧道的影响,桩身竖向位移较大,且最大竖向位移位于桩顶;位于隧道侧方的桩基,盾构施工引起的X方向水平位移值较大,且施工对其影响范围也更大,具有一定的滞后性。     

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。     

地铁盾构隧道下穿高铁桥桩变形控制研究

地铁盾构隧道下穿既有高铁线路,由地层损失引起地表沉降,对高铁桥梁桩基产生不利影响。本文根据国内地铁隧道下穿既有铁路的相关实例,总结隧道下穿后对既有铁路轨面沉降、钢轨高差、轨距等指标控制限值。结合国内某城市盾构隧道下穿铁路的实际工程,采用有限元数值模拟方法,研究盾构下穿前采用隔离桩防护措施对高铁桥桩变形的影响。结果表明,合理的隔离桩防护结构能够有效减小墩台竖向沉降和水平位移,能满足高速铁路线的轨道控制限值要求,并提出盾构近距离下穿高铁桩基的施工控制措施。     

上软下硬地层盾构下穿施工中既有隧道应力和变形研究

上软下硬地层在沿海地区十分常见,由于地层竖向差异显著,在其中进行盾构施工难度较大。为评估上软下硬地层中盾构下穿过程中既有隧道的响应和安全,以广州地铁22号线下穿3号线的实际工况为例,基于Midas-GTS构建精细化的盾构下穿施工模型,并结合实测数据对其进行校验。在此基础上,分析了盾构下穿施工中既有隧道应力和变形,主要结论如下：（1）将Midas-GTS所得的沉降数据与现场实测的沉降数据相对比,证明Midas-GTS的有效性和可靠性。（2）在盾构下穿过程中,既有隧道的最大主应力分布于中间管片拱腰处,最大主应力为0.755 MPa;最小主应力处分布在管片拱顶区域,最小主应力为3.7 MPa。（3）在上软下硬的地层中开展盾构施工,既有隧道的最大沉降值为1.04 mm,小于规范允许值。