盾构隧道近距离侧穿桥桩沉降分析

以交通4号线坛子口站—丁公路南站区间盾构近距离侧穿桥桩为研究对象,通过精确计算土压力来模拟施加于盾构掌子面上压力,采取三维有限元对盾构过程进行了分析,模拟了双隧道侧穿顺序对桥桩及地表沉降影响。结果表明：隧道施工先后顺序对桥桩及地表沉降影响均较小,但双隧道同时侧穿引起桥桩沉降增加了45%。施工中先盾构右侧再盾构左侧隧道引起的桥桩最大沉降为1.78 mm,地面最大沉降量为3.77 mm,与模拟结果很接近,均小于设计允许值;数值模拟方法可以为盾构施工提供参考。     

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。     

双圆盾构隧道土体地表沉降特性

介绍了双圆盾构隧道这种新型隧道形式,与圆形盾构隧道相比,双圆盾构隧道具有占用地下空间小、施工效率高、掘削土量少等优点,但双圆盾构隧道引起的土体位移相对较大,影响范围也比较广。基于双圆盾构隧道的施工特点,通过计算圆形盾构的土体地表沉降,运用土体位移叠加法,研究了双圆盾构隧道引起的土体地表沉降的特性,建立了双圆盾构隧道直径、埋深和地层损失等因素与土体地表沉降的关系。结果表明:双圆盾构隧道的地表沉降槽的形态与圆形盾构隧道相似;双圆盾构隧道的地表沉降量大,影响范围广;双圆盾构隧道的地表沉降与埋深和直径之比有关。     

盾构隧道近距离侧穿砌体结构建筑物施工技术

以呼和浩特市轨道交通2号线一期工程公主府站—内蒙古体育场站区间盾构隧道施工为背景,考虑隧道-土体-基础的共同作用,运用三维有限元软件MIDAS GTS对盾构隧道近距离侧穿砌体结构建筑物进行数值模拟,分析采用深孔注浆技术后,盾构施工引起地表沉降和砌体建筑物的差异沉降,并与现场实测数据进行对比分析。模拟结果表明:采用深孔注浆加固后,地表最大沉降为9. 66mm,砌体建筑物的最大沉降为7mm,基础最大局部倾斜为0. 27‰,满足施工控制标准,证明深孔注浆加固技术可较好地控制地表沉降,保证砌体建筑物安全和正常使用。     

盾构穿越临近地下挡土结构土压力及沉降影响模型试验

为了探讨盾构隧道穿越临近地下挡土结构时对挡土结构土压力和地表沉降的影响,自制了试验装置,采用活动门下沉模拟隧道地层损失,分别考虑隧道埋深与宽度比、隧道埋深与侧限宽度比、隧道埋深与距离比,进行了15组模型试验。利用挡土板上的18块悬臂式载荷计测得挡土结构土压力。利用粒子图像测速技术,获取地表沉降曲线,得到侧限条件下挡土结构土压力和地表沉降的影响规律。结果表明:盾构穿越临近地下挡土结构时,挡土墙底部土压力急剧减小,一定高度处土压力出现反转。隧道埋深与宽度比越小,底部土压力减小值变大,转折点提高,地表最大沉降增大;隧道埋深与侧限宽度比越大,土压力减小的范围越大,地表最大沉降越大;隧道埋深与距离比越大,对挡土结构土压力影响越大,地表最大沉降也越大。引入地表沉降最大值修正系数C_1和沉降槽修正系数C_2,建立了C_1,C_2的计算式,得到修正的Peck沉降预测公式,结果与模型试验实测值较为吻合。     

重叠盾构施工引起土体变形的随机介质理论计算

对现有的随机介质理论进行拓展,引入适用范围更广的沉降槽宽度系数取值方法,通过对上线和下线盾构隧道分别计算再叠加的方法,建立重叠盾构隧道施工引起的土体变形计算方法,可以计算地表沉降、深层土体沉降和水平位移,将实测数据与计算结果进行对比。结果表明文中方法计算结果与实测数据比较吻合,具有可靠性;重叠盾构隧道施工引起的地表沉降呈V形;重叠盾构隧道施工引起的土体变形都在隧道轴线处达到最大值;随着深度增加,在隧道上方处的土体变形增大;盾构机在离开开挖面1.5倍上线隧道埋深后,沉降基本稳定,离开开挖面2倍上线隧道埋深后沉降不再增加;由于重叠盾构隧道上下线隧道埋深不同,两条隧道的关键参数取值也不同。     

平行隧道开挖引起场地沉降的透明土模型试验研究（英文）

为了便捷现代城市交通,地铁系统普遍采用平行隧道模式。平行隧道开挖引起的场地沉降预测一般基于单一隧道工况,利用简化叠加法生成变形剖面,而没有考虑两个隧道之间的相互作用。采用透明土模型试验技术,自主研发平行隧道模型试验装置及试验方法,研究了在砂质场地上开挖平行隧道引起的地表和地层沉降特性。通过模型试验探索了平行隧道间距、土体损失率、埋深等要素对地表和地表沉降的影响规律。在此基础上,量化了土体损失率和场地沉降值间的数值关系。此数值关系可为砂质场地中平行隧道施工与设计提供参考依据,也为隧道间距初选以及埋深的初步确定提供理论支撑。     

考虑盾构隧道埋深影响和岩土特性影响的地表变形计算

盾构施工引起地层变形的众多计算方法中,随机介质理论法和Peck法是我国应用较为广泛的两种实用方法,但这两种方法的计算参数均不太容易确定。根据46例工程实测资料,绘制出地表最大沉降与隧道相对埋深的关系图。结果表明:当盾构隧道相对埋深小于5时,盾构施工引起的地表最大沉降值变化较大;当盾构隧道相对埋深大于5时,其对地表最大沉降的影响较小。对于大部分浅埋城市地铁隧道而言,应该考虑盾构隧道相对埋深对地层变形的影响。基于盾构施工引起地层移动不均匀模型的地表最大沉降计算式,依据随机介质理论法和Peck法,推导出考虑土质软硬、隧道半径和埋深影响的地层变形实用计算方法,并通过对5个工程实例的分析,验证此计算方法的合理性。     

盾构隧道致地层沉降的物理模型试验研究

通过不同隧道埋深、支护压力和掘进速度的盾构隧道施工地表沉降的大型物理模型试验,总结不同条件下的地表沉降规律,分析土压力的变化特性,归纳不同条件下的地表沉降曲线;探讨隧道埋深、支护压力和掘进速度对地表沉降值的影响,推导地表横断面沉降槽计算的经验公式.结果表明:随着隧道埋深增加,地表沉降值减小,地表横向沉降槽影响范围加宽;...     

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顶的荷载、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。     

地铁盾构施工对隧道间大直径桩基变形的影响研究

以地铁隧道侧穿高架桥大直径桩基(桩基位于隧道左右线间)为工程背景,研究其间的桩基变形规律。先通过FLAC3D数值模拟,预测、分析不同顺序双线隧道盾构施工引起的桩基变形,再与实测数据对比,结果表明:单线隧道侧穿桩基时,盾尾穿越过程中桩基沉降最快,桩身中部沿掘进方向有轻微隆起,桩身发生转动。双线隧道同向或相向施工引起的桩基沉降规律不同:同向施工易引起桩身中部发生变形,相向施工易引起桩身倾斜,且2种情况下桩身均会发生转动。对比2种施工方式,同向施工对桩基影响更小。     

软土中盾构隧道开挖对邻近桩基影响研究

通过理论分析与有限元数值模拟相结合,研究盾构隧道开挖引起地表变形及对邻近桩基的扰动影响,得到不同情况下开挖面推进引起桩基顶部沉降、桩身水平位移的敏感距离。针对上海地区软黏土强度低、压缩大、渗透系数小等问题,在不考虑桩基时盾构隧道开挖引起的地表沉降,对比理论公式计算得到了相似的沉降曲线。利用有限元软件Midas GTS数值模拟分析桩基轴线距隧道中心线之间的距离对不同桩身长度的影响,通过改变相同桩长下桩基距隧道中心线距离,验证桩基顶部沉降、桩身水平位移的敏感距离,为实际工程施工提供一定的指导意义。     

盾构施工引起地层和桩基础沉降特征研究

针对太原地铁2号线双塔西街站-大南门站区间隧道近距离侧穿太原公交公司住宅楼盾构施工存在的巨大安全隐患,运用MIDAS/GTS软件对左、右线隧道先后开挖贯通后,隧道周围地层变形情况及桩基础沉降、侧移进行了预测分析。结果表明:盾构隧道开挖贯通后地表沉降符合Peck沉降槽规律;隧道开挖引起土体变形进而使得桩基发生沉降,且桩基上下部分发生相反方向的侧移;模拟计算值与监测值较吻合,可采用该计算结果研究并指导施工。     

西安地铁盾构施工引起地表沉降的预测

以西安地铁二号线南门城墙段盾构施工为例,利用FLAC 3D模拟隧道施工过程,对土体抗剪强度参数、隧道埋深及上部城墙等因素的变化引起的地表沉降作量化分析和规律性研究,并提出了预测公式,能较好的反映盾构施工引起的地表沉降,具有一定的工程意义和实用价值。     

地铁盾构斜穿建筑物桩基群施工关键技术研究

城市地铁隧道地处繁华密集城市建筑群,盾构法隧道在开挖过程中会引起隧道上方土体应力场重构,一旦处理不当极容易引发地表建筑物沉降开裂等工程事故。本文以深圳轨道交通14号线四坳区间地铁盾构斜穿老旧建筑物桩基群为研究背景,首先通过数值分析得出了盾构斜穿桩基群的沉降规律及加固范围,然后结合工程现场给出不同工况下建筑物的加固方案及盾构穿越过程中掘进参数的控制措施。通过本文提出的技术措施保障了盾构斜穿建筑物桩基群施工时地面建筑物的安全,可为后续类似工程提供借鉴和参考。     

砂土地层盾构隧道施工对地层扰动的室内掘进试验研究

土压平衡式盾构机在穿越流塑性差、渗透系数大的砂土地层时容易对隧道周围土体产生扰动,导致地表沉降不易控制和作用在衬砌结构上的土压力发生改变。针对地铁盾构隧道穿越砂土地层引起的地层扰动,采用一种能完全反映盾构隧道动态施工全过程的分析方法尤为重要。以城市地铁盾构区间隧道施工采用的土压平衡式盾构机为原型,研制 800 mm土压平衡式模型盾构机,该机主要包括推进机构、掘削机构和出土机构,能实现盾构始发、刀盘切削、螺旋出土、管片拼装等主要功能,以此开展砂土地层中盾构施工的室内掘进试验。试验过程中对盾构掘进引起的地层沉降及衬砌结构上的土压力进行量测,分析地层沉降形态和衬砌结构上土压力的分布形态,同时将试验结果同理论计算、数值分析及现场资料进行对比。研究结果表明,土体性状和盾尾注浆对地层沉降具有重要影响,地层损失是地层发生沉降的主要原因。未注浆情况下盾尾脱环引起的地表沉降值占总沉降值的60%以上,且由于未注浆而增大的地表沉降所占比例为20%～30%,沉降时程曲线具有阶段性和时效性。地表沉降槽宽度系数i与现场测试数据具有一致性。衬砌结构上的土压力分布类似于上下端为长半轴、左右端为短半轴的椭圆形,数值上试验实测值较理论计算值要小。     

南京复杂地层中盾构掘进地表沉降实测数据分析

通过现场实测数据,分析了南京至高淳城际快速轨道工程TA04标段3号盾构井—胜太路站区间隧道不同埋深、地质及施工参数条件下,盾构施工对地表沉降的影响规律。实测结果表明:盾构在上软下硬复合地层施工时地表沉降值显著大于在全断面硬岩地层施工工况,土舱压力对上软下硬复合地层开挖面稳定影响较大;全断面硬岩地层盾构施工引起的地表沉降值几乎不受埋深、土舱压力及同步注浆等变化的影响。结合施工过程中刀具磨损、开挖面结泥饼等施工难点,提出了根据硬岩与上软下硬复合地质条件盾构施工分别采取欠压推进和保压推进等技术措施,取得了良好效果。     

叠落区间施工与邻近新建建筑相互影响安全性分析

文章根据实际项目,结合项目工程进度及筹划,通过理论分析和数值模拟的手段,分析了叠落盾构区间开挖引起的地面沉降及新建项目封顶后盾构区间侧穿时其变形承受能力.数值模拟盾构掘进引起地表土体最终沉降量最大值为21.2 mm,受土体位移及变形传递的影响,建筑物的最大水平变形量为2.4 mm,最大沉降量为1.0 mm,最大差异沉降为0.1 mm,高层建筑物的倾斜值0.000 24,并与理论分析计算值相吻合,均满足建筑物变形保护要求.通过相互影响分析表明,新建项目能满足后期盾构隧道侧穿的控制保护标准,其对轨道交通盾构区间实施的影响可控.     

地铁盾构侧穿建筑物变形分析

城市地铁穿越建筑物的情况很多,为了防止灾害事件的发生,目前普遍采用盾构法来进行隧道施工,尽管如此,盾构施工对建筑物的沉降也会产生一定的影响。文章针对天津地铁2号线东南角—建国道站区间的实际地质情况,运用有限元模拟软件建立三维数值模型,分析盾构下穿和侧穿两种工况对地表沉降的影响。分析表明,盾构侧穿会导致原有隧道周围土体向上隆起,减小地表沉降,但地表沉降范围有所增加,施工过程中应严格控制盾构的各项参数。对比实际控制点的沉降监测数据,验证了有限元模型的可靠性。     

盾构隧道近距离侧穿高架桥桥桩风险分析

城市地铁隧道开挖无法避免近距离下穿、侧穿建(构)筑物。为保证地铁隧道开挖及上部建(构)筑物的安全,对地铁隧道开挖过程中既有建(构)筑物桩基结构的变形进行研究是十分必要的。文章以福州地铁某区间盾构近距离侧穿城市道路高架桥桥桩施工为例,采用数值模拟方式分析盾构侧穿高架桥桩所引起的桥桩变形。结果表明:桩基位移计算结果满足高架桥变形控制的允许值,在不采取辅助加固措施下,通过设置侧穿桥梁前试验段,监测桥梁变形情况,根据监测信息及时调整盾构参数,盾构隧道可安全侧穿高架桥桥台桩基。研究结果可供类似地质条件下盾构侧穿桩基风险源参考。