直径9m级盾构施工引起的地层位移预测方法研究

以北京地铁大兴机场线工程为背景,利用现场实测数据,对直径9 m级中型盾构暗挖施工引起的地表沉降特性及其地层损失率、沉降槽宽度系数进行了反演分析,并对地层条件(开挖面地层加权变形模量、上覆土厚度、上覆土加权变形模量)以及盾构施工参数(土仓压力、贯入度、注浆压力及注浆量等)对直径9 m级盾构施工引起的沉降及其特征参数的影响情况进行了因素分析,在此基础上,提出了直径9 m级盾构施工条件下Peck理论方法关键参数的快速预测方法。研究成果可为直径9 m级地铁盾构施工引起地表变形预测提供方法基础,同时可为直径9 m级地铁盾构的设计与施工优化提供借鉴。     

不同加固方式对小净距隧道地表沉降影响分析

以北京市某4线并行小净距地铁隧道为依托,采用有限元和现场检测相结合的方法,对在并行小净距隧道修建过程中所引起的地表沉降进行了深入的研究。通过对深孔注浆加固、深孔注浆+径向注浆加固、对拉锚杆加固、深孔注浆加对拉锚杆加固4种加固方式在不同净距条件下对地表沉降的影响进行了模拟,得出对地表沉降的控制效果由小到大为:无加固措施<对拉锚杆加固小于深孔注浆加固<深孔注浆+对拉锚杆加固<深孔注浆+径向注浆加固。Ⅵ级围岩下的4线并行小净距隧道,其地表沉降曲线呈现单峰值形式,且最大值位于2、3号洞室中心附近,2、3号洞室拱顶沉降值>1、3洞室。该研究数值模拟与现场实测规律基本吻合,表明有限元模拟计算方法预测小净距隧道施工过程中对地表沉降影响具有指导意义。     

城市地铁暗挖车站地表沉降控制研究

针对地铁车站暗挖施工穿越砂层容易造成地表变形过大问题,结合同类工程施工监测经验,采用有限元方法模拟了车站在各施工开挖步后产生的地表沉降、洞室收敛变化情况.结果表明,原设计方案车站地表沉降达32 mm左右,洞室仰拱角部收敛值较大,车站整体有塌陷的可能.采用深孔注浆方式加固暗挖车站拱顶及侧壁周边地层后,地表沉降明显变小,最大地表沉降为24 mm,能保证地表变形控制在允许安全范围内.表明深孔注浆措施对地表沉降起到了一定的控制作用.     

帷幕注浆控制建筑物沉降的数值模拟分析

以广州地铁小北站上部的既有建筑物及周围的地表沉降为研究目标,对采取地表深孔帷幕注浆加固措施这种工况,进行数值模拟研究,研究由于隧道的开挖、地下水流失所引起的既有建筑桩基沉降与地表沉降,分析加固措施止水效果的有效性,探讨和揭示地下水对地表及建筑物沉降方面的影响。结果表明,地表帷幕注浆提高了地层的参数,阻断了地下水的流动,减少了建筑物基底土层由于地下水流失,有效应力增大所引起的固结沉降,保证了建筑物在隧道施工期间的安全。     

卵石地层深孔注浆施工技术

超前深孔注浆作为浅埋暗挖法施工的辅助措施,在确保地层围岩稳定、控制地面沉降方面发挥了越来越重要的作用。以北京地铁16号线甘家口站PBA工法暗挖车站穿越一级风险源深孔注浆施工为例,从注浆工艺原理、施工工艺、浆液配比、布孔方式以及成孔机械等方面介绍了双液深孔注浆加固不良地层的施工技术。双液深孔注浆加固有效控制了周边管线的沉降及变形,并将地表沉降控制在警戒值以内。     

富水软塑性地层热力隧道下穿危旧房屋施工技术

结合具体工程项目,分析了在富水软塑性地层隧道下穿危旧房屋施工的难点和风险,在对原设计地层预加固措施的合理性进行检验的基础上,提出了地层预加固措施新方案。施工沉降监测及分析表明,施工中5个重要阶段的地面沉降和墙体沉降均控制在允许值之内,每个阶段房屋沉降偏斜率和最大差异沉降均小于允许值。事实说明,在富水软塑状粉质黏土条件下,穿越危旧房屋采用双重管超前深孔注浆配合水平大管棚超前预支护,可有效地控制地表和建筑物变形,能成功地保护地表房屋的安全。     

盾构穿越细中砂层浅覆土始发施工技术措施——北京地铁M15号线南法信站~石门站区间

介绍了北京地铁M15号线南法信站~石门站区间隧道浅覆土盾构始发施工采取的措施。施工前根据地层条件采取旋喷桩加固和注浆预加固地层,在盾构施工中,严格控制盾构掘进参数,保证盾构通过时地层的稳定,避免了出现地表的隆起和沉降。最终使得盾构安全通过浅覆土段始发施工,给以后同类工程施工带来参考经验。     

浅埋暗挖大断面区间隧道施工地表沉降规律及控制措施研究

运用数值模拟和现场监测的方法对石家庄地铁1号线留村站~火炬广场站区间浅埋暗挖大断面区间隧道施工引起的地表沉降规律进行了研究,研究结果表明:不同施工阶段地表沉降变形量存在较大的差异,中间导洞开挖对地表沉降的影响较大,约占地表最终沉降量的43%,隧道封闭成环后再拆除支撑能有效减少对地表沉降的影响;对拱顶土体采取深孔注浆、径向注浆等加固措施,可有效增加上部土体强度,减少地层变形。     

注浆加固技术在隧道下穿建筑物过程中的应用

在城市地铁建设过程中,隧道开挖对周围地层会产生扰动,从而引起地表沉降变形,进而导致地面既有建筑物沉降、倾斜甚至倒塌.以某地铁隧道下穿一高层建筑物为工程背景,建立了地质力学模型,利用计算沉降理论预测分析了隧道在下穿该建筑时的沉降变形特征和规律.并针对建筑物沉降特点,采用注浆加固技术对软弱地层进行预加固.最后运用ANSYS有限元软件对其加固效果进行模拟分析.分析结果表明,注浆加固技术能够较好地控制建筑物沉降,确保在隧道施工过程中其结构的安全性,并为类似工程提供一定的参考和借鉴.     

浅埋松软地层管棚注浆施工引起地表沉降分析

基于 ADINA 有限元程序构建三孔框构式引水隧道洞口段的二维计算模型,分别对无支护、注浆、管棚和管棚注浆加固等支护条件下隧道施工引起地表非线性变形进行数值模拟分析,揭示不同支护条件下的地表变形响应程度,管棚注浆支护引起地表沉降值的最小,其次是管棚支护和注浆支护。利用现场监测管棚变形和地表沉降,地表和管棚变形得到有效控制。研究结果表明,管棚注浆支护在浅埋松软地层隧道施工中取得良好的支护效果,从数值计算理论层面上,浅埋松软地层隧道采用管棚注浆技术是可行的,监测结果也验证管棚注浆支护技术的有效性和可靠性。     

深基坑基底注浆加固效果数值模拟分析

采用高压旋喷注浆工艺对软土地区的基坑底部土体进行加固是保证深基坑施工安全与工程稳定常采用的方法。基于某地铁站监测数据,利用PLAXIS 2D软件建立了其数值计算模型并进行模型校核,对加固和未加固两种工况进行了数值模拟,对比分析了地连墙的位移和弯矩、地表沉降等开挖响应。研究表明,对软土地区基坑进行基底注浆加固,能有效减小地连墙的侧向变形和地表沉降。并针对加固区厚度、地连墙嵌入深度及刚度、软土层厚度4个参数进行了分析与讨论,优化了加固区的合理厚度、地连墙的合理嵌入深度,研究了基坑变形受地连墙刚度和软土层厚度影响的敏感性。     

富水地层中重叠隧道施工引起土体变形研究

重叠隧道施工易产生隧道结构不稳定和地层变形等问题。重叠隧道富水地层施工时,土层开挖应力释放和地下水渗流共同作用使得地层和隧道变形问题显得更加突出,增加了施工难度。以深圳地铁5号线重叠隧道为背景,采用数值方法研究了开挖应力释放和渗流作用在重叠隧道施工不同阶段对隧道结构和土层变形的影响,得到富水地层重叠隧道施工土层变形规律,同时提出了控制地层变形措施。重叠隧道下洞施工时,采用设置超前注浆支护能有效控制开挖应力释放引起拱顶沉降,开挖完成后隧道拱顶在渗流作用下沉降稳定,而隧道上覆土层因失水固结产生较大工后沉降,同时地表沉降槽深度和半径在渗流作用下不断增大;为避免下洞隧道在渗流作用引起上洞隧道整体沉降,上洞在下洞施工引起土体变形稳定后进行施工。上洞开挖应力释放引起较大地层沉降,开挖应力释放引起较大地层沉降,渗流因素引起地层工后变形较小,地表沉降槽深度迅速增大而影响半径保持稳定。     

盾构施工中注浆因素对地表沉降的影响研究

以天津地铁某区间工程为依托,采取现场监测和数值模拟相结合的方式,利用FLAC3D软件模拟盾构开挖动态过程,研究隧道开挖对地层变形的扰动规律,发现考虑注浆孔分布的非均匀注浆形式模拟最接近实际情况,通过数值模拟有效地模拟了现场实测结果,进而将结果推广,得到各种注浆参数对注浆效果的影响。数值模拟结果表明:一定范围内注浆压力越大土体沉降越小,当注浆压力大于一定值时(本例为0.2MPa,各地区情况不同),对地表沉降的影响不再明显;注浆不及时的地表沉降明显大于注浆及时的情况,同步注浆可以很大程度上减少土体的沉降值;在一定范围内增大注浆量可以有效地减少地面沉降,即地面沉降随盾尾空隙填充率的增加而减少。     

冻融引起黄土隧道洞口段应力变形分析

通过试验获得了原状黄土冻融后的强度参数,并利用有限元方法分析了冻融对黄土隧道洞口段应力及变形的影响。分析结果表明,在冻融作用下,覆土厚度和冻融次数均会对拱顶位移和拱顶上部土体水平压应力产生影响。覆土厚度越大,隧道在开挖和经历冻融后,拱顶沉降也越大;且冻融第1次后对拱顶沉降影响最大。拱顶上部土体水平压应力最大值随覆土厚度的增加而增大;距拱顶较近土体的水平压应力随冻融次数增加逐渐减小,距拱顶较远土体的水平压应力值随冻融次数增加逐渐增大。     

多元复合地基压缩模量参变量变分原理解析解

选取双折线模型作为土的弹塑性本构模型 ,并在假设桩土变形协调的前提下 ,应用参变量变分原理求解多元复合地基的复合模量在弹性及塑性状态下的解析解。该解在桩间土为弹性状态时与目前工程中应用的面积加权法结果一致 ;当桩间土进入塑性状态时 ,与荷载及土的前后刚度比等因素有关。最后 ,采用大型有限元分析软件ANSYS对以上结论进行仿真验算。该方法为多元复合地基复合模量的求解提供了一种新思路     

毛竹复合土钉墙数值分析

本文采用非线性有限元法探讨软土深基坑毛竹复合土钉墙支护机理。数值模拟采用ABAQUS三维非线性有限元软件和实体单元(取代传统的结构单元)来模拟毛竹土钉与土体的相互作用,土体采用莫尔-库仑理想弹塑性模型,基坑的变形分析采用在此软件平台上二次开发能反映基坑开挖卸载的邓肯-张E-B模型,模型参数采用三轴加、卸载应力路径试验值或经验值。毛竹土钉按张拉破坏的弹性材料进行模拟,坡脚毛竹排桩等效为连续板桩来模拟。数值模拟预测结果与现场实测结果吻合较好,表明三维非线性有限元法对毛竹复合土钉墙的变形预测具有定量计算精度,可用于动态指导基坑开挖、支护设计和施工。     

盾构隧道同步注浆引起的地表变形分析

壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,对控制地表变形影响显著。为建立同步注浆引起的地表变形计算理论,在分析同步注浆对隧道周围土体的作用机理的基础上,将同步注浆对地层的压力效应概化为半无限弹性体中的柱形孔扩张问题,采用镜像法导出了同步注浆引起地表变形的计算式。通过一具体实例,分析了影响同步注浆引起地表变形的因素,结果表明：同步注浆引起的地表变形值受注浆压力、隧道埋深、隧道开挖半径、初始水土压力、土体弹性模量、泊松比等因素影响。     

考虑软土低应变性态的深基坑变形分析

由于土体的低应变性态对深基坑施工引起的变形问题影响显著,采用常规三轴试验指标进行数值模拟得到的基坑变形一般较实测数据要大。采用最常用的摩尔库伦模型来描述软土的变形行为,以现场剪切波速试验来测定软土在低应变时的弹性模量,采用数值模拟方法研究了深基坑开挖引起的连续墙变形和地表沉降问题,研究结果表明:采用低应变强度指标(Es)得到的数值模拟成果要较采用常规三轴试验指标(E)得到的成果更符合现场监测成果;采用Es指标得到的地表沉降的最大值及出现位置与实测非常一致,但变形规律存在差异;采用Es指标得到的连续墙变形在坑底以上较实测值稍小,而以下则偏大。研究结论对软土深基坑变形的数值分析有一定的参考价值。     

地铁工程地层预加固技术综合分析

通过从加固原理、优缺点、适用范围、技术与成本对比等方面对超前锚杆预加固、超前小导管预加固、管棚预支护、高压旋喷桩预支护、注浆预加固,以及冻结法、管幕法等7种地层预加固技术进行综合分析比较,综合比较,注浆预加固技术在经济技术上都具有一定优势。     

Response of pavement foundations incorporating both geocells and expanded polystyrene (EPS) geofoam

The suitability of geocell reinforcement in reducing rut depth, surface settlements and/or pavement cracks during service life of the pavements supported on expanded polystyrene (EPS) geofoam blocks is studied using a series of large-scale cyclic plate load tests plus a number of simplified numerical simulations. It was found that the improvement due to provision of geocell constantly increases as the load cycles increase. The rut depths at the pavement surface significantly decrease due to the increased lateral resistance provided by the geocell in the overlying soil layer, and this compensates the lower competency of the underlying EPS geofoam blocks. The efficiency of geocell reinforcement depends on the amplitude of applied pressure: increasing the amplitude of cyclic pressure increasingly exploits the benefits of the geocell reinforcement. During cyclic loading application, geocells can reduce settlement of the pavement surface by up to 41% compared to an unreinforced case – with even greater reduction as the load cycles increase. Employment of geocell reinforcement substantially decreases the rate of increase in the surface settlement during load repetitions. When very low density EPS geofoam (EPS 10) is used, even though accompanied with overlying reinforced soil of 600 mm thickness, the pavement is incapable of tolerating large cyclic pressures (e.g. 550 kPa). In comparison with the unreinforced case, the resilient modulus is increased by geocell reinforcement by 25%, 34% and 53% for overlying soil thicknesses of 600, 500 and 400 mm, respectively. The improvement due to geocell reinforcement was most pronounced when thinner soil layer was used. The verified three-dimensional numerical modelings assisted in further insight regarding the mechanisms involved. The improvement factors obtained in this study allow a designer to choose appropriate values for a geocell reinforced pavement foundation on EPS geofoam.