EPB盾构信息化管理系统在广州地铁的应用

针对广州地铁二号线赤岗-鹭江区间盾构隧道工程,在分析盾构法隧道施工过程以及工程特点、施工扰动引起周围土体变形的规律、土压平衡盾构各种施工参数对施工变形的影响程度、盾构隧道土体及相关构筑物的沉降监测方法的基础上,对盾构隧道工程数据进行合理的分类,开发了“盾构隧道施工多媒体监控与仿真系统”软件。建立了工程信息数据库、施工监控与施工参数自动采集、地面沉降预测、盾构施工参数控制和地表沉降三维可视化显示等功能,通过多种数据查询器对工程信息实行集中维护和查询,进行地层及相关构筑物和管线沉降的预测、报警,并根据监测数据对盾构施工参数进行控制。     

盾构区间近距离上穿既有地铁隧道施工技术研究

以深圳某盾构隧道上穿既有地铁盾构隧道工程实例为依托,分析了盾构掘进施工参数,总结了盾构穿越施工控制既有隧道结构变形的具体措施。     

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。     

浅析大直径盾构隧道下穿建筑物的影响

以某在建隧道施工期间下穿密集建筑物群为例,根据前期房屋检测报告,运用理论计算和数值模拟的方法,分析了大直径盾构下穿建筑物时由于土体损失而引起的地表沉降以及盾构施工过程中上部建筑的变形影响。分析中通过选取合理的模型参数,控制土体损失率在5‰以内。分析指出盾构隧道在软土地基施工掘进并连续下穿敏感建筑物群时,为确保上部建筑安全,需要将设计、施工、房屋加固等一系列措施结合应用。本文研究成果对认识盾构施工时正上方建筑物的变形规律和制定房屋保护措施具有指导意义。     

基于FLAC 3D地铁盾构施工地层竖向变形研究

盾构隧道施工会对周围土体产生扰动,当土体沉降和变形过大时,会对邻近地下管线产生危害。采用统一土体移动模型解计算盾构隧道施工引起的土体自由位移场,通过能量方法建立变分控制方程,得到盾构隧道施工引起地下管线竖向位移的计算方法。为了预测盾构施工地铁隧道时隧道地层变形情况,采用FLAC3D岩土模拟软件对地铁穿越富水砂卵石地层进行模拟分析,可对类似工程有所助益。     

类矩形盾构隧道开挖引起邻近地下管线变形研究

盾构隧道开挖环境影响的既有成果针对圆形盾构隧道施工效应做了较多研究,但针对类矩形盾构隧道施工效应的研究还较少。基于类矩形盾构隧道开挖面收敛位移变形模式,首先采用镜像法,提出类矩形盾构隧道施工诱发周围土体自由场位移的分析方法;其次,基于Winkler地基模型,将土体自由位移场施加于地下管线结构,提出类矩形盾构隧道施工诱发邻近管线变形的简化计算方法。通过工程实例分析,将土体自由场变形与实测数据进行对比验证;同时,采用有限元数值模拟方法,将管线竖向变形计算结果与本文简化方法进行对比分析。此外,针对隧道矩形长边宽度、隧道和管线埋深、管线直径、管线弹性模量、土体压缩模量、土体损失间隙参数等关键参数进行了影响分析。研究结果表明,采用类矩形盾构开挖面整体下沉收敛模式,镜像法解答得到的土体自由场位移与实测值吻合较好;提出的简化方法计算邻近既有管线变形的理论计算值与数值模拟值吻合较好。通过参数分析,可知隧道矩形长边宽度、管线埋深和管线弹性模量为敏感性参数。随着盾构矩形长边宽度的增大,管线变形曲线槽宽度显著增大;随着管线埋深的增加,管线变形显著增大;随着管线弹性模量的增大,管线变形显著减小。     

隔离桩墙和盾构施工对高铁桥墩影响分析

为了分析隔离桩墙和盾构施工对高速铁路桥墩的影响,依托某地铁盾构隧道侧穿高铁桥梁桩基工程实例,通过对比是否采用隔离保护措施的三维有限元计算和未采用隔离保护措施的盾构施工现场实测数据。结果表明：旋喷桩柔性隔离墙能有效减少高铁桥墩的变形,但旋喷桩施工过程中喷头射流压力对桥墩的变形影响更大。当隧道所处地层较好,且距离桥桩较远时,通过盾构自身施工参数控制和信息化施工更有利于对铁路桥墩变形的控制。     

考虑管片环间接头弱化的新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向变形分析

探究新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形规律,对进一步评估并减少新建隧道施工对既有盾构隧道的不利影响具有重要的现实意义。现有解析方法多是将既有盾构隧道简化为搁置于线弹性地基上的等效连续梁,不能考虑隧道管片环间接头的弱化和土体非线性变形特征。首先,引入接头非连续盾构隧道模型和非线性Pasternak地基模型来考虑隧道管片环间接头的弱化及隧道–地基的非线性作用,推导得到新建隧道上穿开挖下既有盾构隧道纵向变形控制微分方程;其次通过有限差分法和牛顿迭代法求解得到既有盾构隧道纵向变形的数值解答;最后,对2个工程案例及常用等效连续梁模型对比验证。研究结果表明：等效连续梁模型计算得到的隧道纵向变形表现为连续特征,而所提方法考虑了隧道接头弱化作用,得到的隧道纵向变形表现为非连续特征,隧道纵向位移和弯矩在接头处会发生突变。通过参数分析可知,增加新旧隧道间净距可有效减少既有盾构隧道的隆起变形、弯矩和环间接头张开量;随着管片长度增加,既有盾构隧道的隆起位移略有减少,但是管片间环间张开量及弯矩随之增大;增加环间接头的刚度可有效减少既有盾构隧道的竖向位移和张开量,但是会导致隧道弯矩增加。     

地铁盾构施工地表变形的神经网络预测及应用

为对城市地铁盾构隧道掘进引发的地表变形进行预测,以太原地铁某区间盾构隧道工程为例,通过敏感性分析方法确定影响盾构施工地表变形的主要土层参数与施工参数。在此基础上以主要影响因素为设计因子开展正交试验,将试验结果作为训练样本及测试样本,建立径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络模型用于盾构施工地表变形的预测。结果表明,建立的RBF神经网络模型具有较高的精度,能够较好地反映地表变形与各主要影响因素之间的非线性关系,可以用于盾构施工地表变形的预测。     

小净距、小半径平行盾构隧道间长距离施工影响的研究

天津地铁3号线金狮桥站—中山路站盾构区间左右线最小净距仅为2.48 m,且位于小曲线半径上,左右线隧道施工过程中势必相互产生严重的不利影响,引起隧道变形或整体移位。笔者根据模型计算进行分析评估,提出确保区间隧道安全的施工措施。研究证明盾构在小净距、小半径平行隧道间长距离施工时,合理采取施工措施、控制好盾构参数能避免左右线隧道相互产生的不利影响。