隧道盾构法开挖对地表沉降变形的影响

以盾构隧道开挖对地表的影响,借助abaqus有限元分析软件、实际测量数据、Peck经验公式相对比方法,综合分析了隧道开挖后地表的沉降变形规律。通过隧道盾构施工开展的数值模拟分析研究,可为优化设计和施工提供具有指导意义的研究成果和宝贵的工程实践经验。     

盾构法施工对近距离侧穿桥梁桩基的影响分析

盾构法施工地铁隧道近距离侧穿高速公路桥梁桩基时,引起地层移动和应力调整,导致桩基位移和内力发生变化,给上部结构带来安全隐患。以杭州地铁3号线工大站—留和站盾构区间双线施工为依托,运用三维有限元软件模拟盾构开挖施工的全过程,研究开挖过程对地层沉降及邻近桥梁桩基影响规律。结果表明,先行隧道开挖导致地表形成沉降槽,后行隧道开挖沉降曲线向后行线扩展;桩基竖向呈现刚体位移,单线开挖时在横向(Y方向)上嵌入土体桩基上半部分向隧道内倾移,下半部分背离隧道方向倾移,在纵向(X方向)上桩基呈现拱形弯曲,双线开挖时桩基横向位移发生反向叠加效应,导致最终横向位移基本接近初始状态,纵向上弯曲位移发生正向叠加效应;双线隧道先后开挖使桩基产生附加摩阻力和附加轴力,在隧道顶面分界线以上桩基总侧摩阻力较初始状态不断减小,分界线以下增加,位于-2.5 m以上桩基轴力较初始状态减小,以下增加;单线开挖时桩基弯矩变化明显,双线开挖弯矩出现反向叠加效果,基本保持初始状态。     

盾构掘进对邻近桥梁桩基影响的数值分析

以春风隧道超大直径盾构(?15.8 m)近距离穿越立交桥超长桩基础为工程背景,建立三维有限元模型,模拟盾构施工过程对立交桥桩基以及隧道上覆雨水箱涵的影响.研究结果表明:盾构下穿期间,横向影响范围为距盾构机轴线40 m,纵向影响范围为监测断面前10 m后20 m,此区间地表沉降发展明显;盾构掘进过程中,隧道周边桩身向隧道...     

黄土地区隧道盾构法施工引起的地表沉降分析

盾构法施工在城市地下工程建设中有着广泛的应用前景.选取西安地铁二号线隧道,建立了盾构施工三维有限元模型,分析了隧道盾构法施工引起的地表沉降,并对影响地表沉降的有关因素进行了研究.所得到的结论对地铁隧道盾构施工具有一定的指导意义.     

盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析

依托某地铁盾构隧道下穿既有桥梁桩基工程,考虑实际的工程地质水文地质条件、上部桥梁结构传递到承台硕的荷载、盾构设计及施工参数等因素的影响,建立FLAC3D数值计算模型,模拟盾构隧道顺桥向穿越桥梁桩基的全过程,对两种不同的桩基加固方案条件下地表沉降和桩身变形规律进行了分析.研究结果表明:隧道开挖引起桩的挠曲,桩身的水平位移随桩洞距离增大而减小;后开挖侧的桩身位移比先开挖侧大;桩和承台约束了地表的沉降.     

隧道位置对原有邻近桥梁桩基的影响分析

为了分析隧道位置对邻近桥梁桩基的影响,论文采用了三维有限元软件对盾构隧道施工过程进行数值分析。结果显示,隧道和桩基之间的水平距离越大,桩基受到的影响越小;当隧道埋深越大时,隧道施工对桥梁桩基的影响越小。     

双线盾构隧道施工对邻近桥梁桩基影响及控制措施研究

依托广州地铁某区间双线盾构隧道近距离穿越高速公路桥梁桩基的工程实例,采用三维数值分析的方法,研究盾构隧道施工对邻近桥梁桩基的影响,分析盾构隧道施工对不同水平净距桥桩受力变形的变化规律,并提出降低盾构隧道施工对桥梁桩基影响的控制措施,为类似设计与施工提供理论依据和参考。     

地铁盾构侧穿桥梁桩基数值模拟分析

文中依托广州地铁十四号线下穿北二环高速公路石湖特大桥工程,将隧道掘进分为4个施工阶段,即盾构机刀盘到达桩基前、盾体通过桩基后空隙未填充前(单侧有14cm空隙)、盾体通过后空隙用水泥砂浆填筑、盾构机刀盘远离后。采用有限元软件Midas/GTS分析各个施工阶段下桩基的位移响应。数值分析结果显示,全过程诱发的桩基最大水平位移为6.4mm,最大竖向位移为-3.4mm,均未超过桩基建筑物允许沉降值10mm;通过对各施工阶段的分析,桩基最大的位移响应为水平位移,竖向位移相对较小,应对桩基的水平位移进行重点监测,特别是盾构机刀盘即将到达桩基前,此时位移增量较大。     

基于Ansys数值模拟的盾构隧道下穿桥梁桩基的影响研究

为提升桥梁工程桩基础的力学特性,文中利用Ansys软件建立盾构下穿简支箱梁施工全过程模型,对盾构隧道下穿对邻近桥梁桩基础周边地表沉降、变形以及内力响应进行分析。结果表明,盾构刀盘越靠近桥墩,其沉降量越大。随着隧道埋深的增加,地表最大沉降量越大,桩体的横向位移越大;桩体的轴力先增加后降低。随着隧道直径的增加,周边地表沉降量、桩墙体横向变形量以及桩墙体的轴力均相对较高。     

地铁隧道盾构法施工引起地表沉降动态分析

在地铁隧道盾构法施工时,地表沉降值是衡量开挖方式是否合适的关键,因此监测和预测地表沉降有重要的实际意义。本文结合西安地铁某区间盾构隧道施工情况,以概率积分法为基础,对其隧道开挖引起的横向和纵向的地表沉降趋势进行预测,用实测值来验证预测沉降曲线的吻合程度。进行对比分析得出,预测结果与沉降实测的趋势基本一致,概率积分法可以较好地反映出隧道沉降的发展趋势,为地表沉降的动态研究开辟了新的有效途径,对后续工程施工具有指导意义。     

盾构施工不同中线问距对地表沉降的影响

以成都地铁一号线桐梓林站至火车南站区间段为背景,采用FLAC3D数值模拟的手段,对成都市特有地质条件下双线盾构隧道施工不同中线间距引起的地表沉降进行了研究,得出了一些具有指导意义的结论。     

盾构近距侧穿高架桥桩的施工力学行为研究

 针对合肥地铁1号线盾构近距侧穿城市高架桥桩施工存在的巨大安全隐患,基于桥桩结构耦合弹簧力学计算原理与有限差分方法,分析盾构推进过程中不同工况下桥桩结构受力、水平变形、地层沉降的变化规律,探讨桩实体结构单元弯矩、剪力计算方法的可行性,研究表明：(1) 盾构近距(最近距离0.63 m)侧穿施工对高架桥桩产生较大影响,其影响程度与盾构施工工况位置密切相关,且双隧洞盾构依次掘进对高架桥桩的力学行为影响具有叠加效应;(2) 随着盾构逐步接近桩体,桩弯矩、剪力、位移不断增大,叠加后的最大弯矩、剪力和水平位移分别为700.5 kN•m,159.6 kN,2.39 mm,位于右隧洞开挖盾构刀盘已侧穿穿越第二排桩,而盾尾刚进入第一排桩对应工况;(3) 千斤顶推动盾构机前行时,在盾尾衬砌管片外围形成建筑空隙,是引起地层损失的主要原因;(4) 桥桩实体结构单元变形挠曲方程通过桩位移离散点监控数据拟合,由此计算盾构推进各工况高架桥桩的弯矩和剪力,经典案例验证表明,桥桩实体结构的弯矩和剪力计算方法可行。     

地面出入式盾构隧道施工对周边地层扰动研究

传统盾构法隧道施工前需进行工作井的开挖,在人口密集的都市区开挖工作井对地面交通和周边建筑物有较大影响。地面出入式盾构法(GPST)避开了工作井大开挖施工,从理论上可以有效减小隧道施工的地层扰动,但由于该工法施工工艺特点,在盾构机穿越土层过程中需经过不同覆土厚度的地层,因此对控制施工参数有很大要求。本文以南京南站—禄口机场站GPST盾构隧道示范工程为背景,基于非线性有限元方法分析隧道穿越负覆土、零覆土、浅覆土段几种不同工况下地层位移以及孔隙水压力的变化,并与监测数据进行对比分析。基于Peck公式与双线叠加原理基础之上探究施工参数对双线隧道地表沉降的影响。研究成果对未来该工法的推广应用具有一定的借鉴意义。     

盾构下穿机场跑道的数值模拟研究

以上海地铁10号线空港一路-虹桥机场东站区间隧道工程为背景,结合现场检测数据及各项掘进参数,采用有限元分析软件建立了有限元模型。对盾构隧道下穿机场跑道施工过程进行数值分析,通过与实测结果的对比验证了模型的有效性。在此基础上对无飞机冲击荷载影响下的隧道开挖过程进行计算,得出了开挖过程中跑道及下部土层的沉降变化规律,并比较分析了跑道结构的存在对地表变形的影响。结果分析表明跑道结构的存在减少了开挖引起的地表沉降,同时分析了隧道开挖影响下机场跑道结构受力的最不利部位,为盾构实施穿越提供了重要依据。     

土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失及影响因素

收集中国已有地表沉降监测数据及土体损失率统计分析数据,结合长株潭城际高铁Ⅱ标树木岭盾构隧道进口树木林车站区间16个监测断面数据及其详细地层信息,分析土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失规律影响因素。分析表明,土压平衡盾构隧道施工引起的土体损失率的累积概率较好的服从对数正态分布;土体损失率随着埋深或深径比的增大,呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势,且两者关系可近似采用幂函数拟合;当H大于20m或H/D大于3.25时,土体损失率基本稳定在0.75%附近,且对应地层信息表明盾构隧道施工时其上覆岩层呈现拱效应,说明盾构隧道施工中其顶部土层成拱效应可较好的控制土体损失;土体损失率或名义土体损失率随着盾构开挖通过时间的增加而逐渐增大,且趋于稳定,说明固结变形对名义土体损失率的影响较大,最大可达瞬时沉降所引起土体损失率的4.58倍。     

隧道施工引起地层移动及变形分析

简述了城市隧道施工的有关要求,探讨了地表变形与沉降对建筑物的影响,采用数值模拟和理论分析相结合对地表沉降进行了定性和定量分析,以确保地下工程建设质量。     

盾构隧道旁穿人行天桥桩基的FLAC模拟

通过建立数值分析模型分析预测了西安地铁一号线北大街站到五路口站区间隧道盾构施工旁穿人行过街天桥桩基础的地表沉降,计算结果显示,桩基的存在一定程度阻止了沉降槽宽度方向上的扩展;两条线路不同时开挖,可能导致天桥有一定量倾斜,建议施工时做好预防应急措施。地表最大竖向位移值为-10 mm,处于安全可控范围之内,因此不需要对地层进行注浆预加固处理。     

粉砂地层盾构近距离侧穿已有建筑的控制技术

依托穗莞深城际轨道太平隧道工程,在其侧穿一多层房屋时,采用控制地层损失与旋喷桩加固土体相结合的方式,很好地保护了现有房屋的安全与正常使用状态。通过分析隧道穿越过程中房屋的实测变形规律,并进行有限元数值分析,比较了有无旋喷桩和地层损失率对土体垂直位移、房屋角点沉降、房屋整体倾斜、土体深层水平位移的变化规律。分析结果表明,设置旋喷桩和控制地层损失均能有效减小沉降和土体位移,但控制地层损失的效果远比设置旋喷桩要明显。随着地层损失的增大,土体水平位移曲线由“勺”型渐变至S型,最大水平位移位置逐渐上移且位于隧道的上边界附近。     

急曲线电力盾构隧道侧穿桥桩扰动特性研究

为探究急曲线电力盾构隧道施工对邻近桥梁桩基受力特性的影响,以转弯半径50 m的急曲线电力盾构隧道为例,建立不同水平净距下急曲线隧道侧穿桥桩的三维有限元模型,分析隧道和桥桩的水平净距对桩基变形和受力特性的影响。结果表明:数值模拟的地表沉降值与Peck公式理论值的计算相对误差在4%～19%之间,属于正常范围,说明数值计算结果是可靠的; 当水平净距从3.6 m减小到1.2 m时,桩基的竖向变形值和横向变形值均增大,增率分别为143.24%和55.56%,同时最大轴力和最大弯矩分别增大了2.08倍和3.00倍; 隧道埋深处曲线内侧的桩基附加弯矩最大,受力最不利,施工过程中应重点监测; 墩柱在净距为1.2 m时的差异沉降值为0.32 mm,倾斜率为0.014%,均小于规范允许值。     

黏土地层盾构掘进速度对地表沉降影响研究

对盾构掘进速度的控制是盾构施工控制的重要环节,但针对盾构掘进速度与地表沉降关系的研究较少,文章以常州地铁2号线盾构区间施工为背景,分析了常州黏土地层下盾构掘进速度对表沉降的影响特点。通过对其地表监测数据的整理分析,结合盾构掘进施工日志,提出一种可对同步注浆、二次注浆、土舱压力、盾构掘进速度等进行定量分析的数值模拟方法,设计模拟工况对盾构全过程进行模拟研究,得到STEP计算步数与盾构掘进速度之间的对应关系,建立常州黏土地层下盾构掘进施工的掘进速度造成地表沉降预测曲线。研究结果表明：掘进速度较快时其造成的地表沉降更小,且当掘进速度在20～50mm/min时利用数值模拟得到黏土地层下掘进速度v—地表沉降h关系的预测曲线：h=6.5/{1+86.2［(v-19.5)/27842.7］0.464},其预测效果较好。