盾构穿越施工开挖面稳定性分析

采用ABAQUS软件,对新建盾构隧道近距离下穿既有隧道时,由于开挖面支护压力设置过小引起开挖面失稳,导致既有隧道周围土体结构变化,进行了建模分析,揭示了其破坏模式;运用理论解析的方法,将传统的楔形体模型中的棱柱体优化成具有不同张开角度的倒棱台,使其更接近实际情况,并对新建盾构隧道穿越既有隧道时开挖面的临界支护力进行了计算。该研究成果可为新建盾构隧道近距离下穿既有隧道施工中开挖面支护力的有效取值提供参考。     

爆破震动下地下工程围岩稳定与支护设计

随着我国地下工程的大量建设,在新建硬岩隧道与既有隧道间距较小的情况下进行爆破开挖,产生的爆破震动波会危及隧道支护结构的安全和稳定。因此,研究隧道爆破开挖对既有隧道和开挖隧道支护结构的稳定性影响,具有重要的理论意义和工程实用价值。本文运用便携式微机控制数字输出测震仪进行爆破震动测量,同时,采用软件进行非线性数值模拟计算,分析隧道爆破开挖对既有隧道和开挖隧道支护衬砌的影响,讨论爆破震动影响下隧道支护方式的优化。     

基于PFC的盾构穿越既有隧道稳定性分析

新建隧道近距离穿越既有地铁隧道时,不但会诱发地表沉降,并且对既有地铁隧道也将产生不利影响。针对盾构近距离下穿既有隧道施工,构建二维颗粒流数值模型,研究新建盾构隧道近距离下穿既有隧道开挖面破坏形态、支护力与开挖位移关系、纵向地表变形及既有隧道周围土压力分布模式。研究表明:盾构开挖面支护压力随着开挖面位移的增加呈现先增加后减小的趋势,由于既有隧道的存在,开挖面逐渐远离既有隧道时,盾构开挖面支护压力较开挖面逐渐接近既有隧道时大。最大地表纵向沉降值出现在距离既有隧道中心2D范围内,随着盾构推进,新建隧道管片上方土压力表现为平缓增加的趋势,当远离既有隧道时,隧道上方水平土压力整体逐渐增加,盾构开挖面前方区域沿深度方向的土压力呈显著的非线性分布。研究成果可为今后此类施工提供理论依据和指导。     

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下：(1) 不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2) 根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3) 新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4) 任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。     

控制爆破技术在临近既有隧道中的应用

新云山寺隧道邻近既有隧道水平间距最小23m,周边环境复杂,临近既有隧道施工采用爆破开挖时,会产生爆破振动,较大的爆破振动会对既有铁路隧道安全造成影响,以新云山寺隧道控制爆破为例,阐述控制爆破技术在邻近既有隧道开挖中的应用,收集相关数据为类似工程借鉴。     

宁波软土地区双线隧道上穿施工对既有隧道变形性状的影响

为了估计宁波轨道交通5号线同德路站-石碶站上穿既有2号线鄞州大道站-石碶站对既有隧道变形性状的影响，采用数值模拟结合现场监测数据的方法，分析了上穿施工时既有隧道沉降与水平收敛的变化特征。结果表明：5号线下行线开挖对既有2号线隧道产生的隆起明显大于5号线上行线开挖造成的隆起；5号线双线贯通时，隆起值的峰值处于两个交叉点连成的直线范围内，此时2号线隧道沉降值呈“几”形分布；5号线上穿隧道的开挖对既有2号线隧道的水平收敛影响微小；既有隧道2号线水平收敛主要受上穿隧道5号线上行线隧道即先开挖一侧隧道所影响；上穿隧道先开挖一侧施工过程中，既有隧道隆起速度最大、交叉处隆起较快；随着上穿隧道的开挖，交叉处既有隧道水平收敛方向以向内为主、收敛量逐渐增大、收敛速度在上穿隧道即将贯通时最大。     

软土地层并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响

为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施工顺序对既有隧道位移影响较小,曲率半径对既有隧道位移影响相对较大; 随着曲率半径(r=500～800 m)的增加,既有隧道位移增加约15%; 既有隧道的位移主要在盾构开挖面前方2D(D为隧道外径)、后方1D范围内产生; 施工顺序对既有隧道内力的影响与曲率半径有关; 隧道曲率半径为500 m时,施工顺序对既有隧道内力变化影响规律相似,即离盾构开挖面最近的既有隧道剖面产生的弯矩最大,且最大弯矩和最小弯矩均出现在靠近新隧道一侧; 内侧隧道先开挖时,既有隧道的弯矩(绝对值)更小,此时对于并行曲线隧道施工,内侧隧道先开挖更安全; 在盾构开挖面前方一定距离内既有隧道产生的轴力最大; 隧道曲率半径为800 m时,双线隧道近似于平行隧道,施工顺序对既有隧道内力变化和大小影响较小。     

地铁隧道下穿既有建筑物的施工数值模拟与分析

隧道开挖必然对临近建筑物及新建隧道产生影响,如何在隧道施工前预测既有建筑物和新建隧道变形并提出相应预防与保护措施显得尤为重要。文章采用三维有限元方法对下穿紧贴已建建筑物的隧道暗挖施工进行了数值模拟,分析了隧道动态开挖施工时对既有建筑物以及在挖隧道衬砌受力和变形的变化规律,指出了既有建筑物变形最大区域。结合变形控制标准提出了相应的预防措施,研究结果为类似工程设计提供了依据。     

小曲线半径盾构隧道上穿既有隧道影响分析

为研究新建盾构隧道上穿既有隧道时对下部隧道影响,以南昌某地铁出入线上穿既有盾构隧道工程为依托,结合小曲线半径隧道、盾构机超载等特殊工况,采用有限元进行模拟分析。研究结果表明:盾构机超载将导致既有隧道纵向呈凹槽型沉降变形,最大值约-9.7 mm,管片弯矩值较未开挖时增长34.3%;上部开挖卸载将导致既有隧道纵向呈隆起变形,最大值约8.7 mm,管片弯矩值较未开挖时略有减小;既有隧道在盾构机超载及开挖卸载两者耦合作用下,纵向变形呈“S”型曲线,最大隆起值与最大沉降值差值高达13.8 mm。针对上述分析,提出对既有隧道施加钢支撑环+拱顶注浆的加固措施,隧道最大变形值较未加固时减小44.8%,验证了该加固措施的有效性,对小曲线半径段施工控制重难点进行分析,并提出相应建议,以期为相关工程提供参考依据。     

超深大基坑的开挖方法对紧邻既有地铁隧道的影响分析

紧邻既有地铁隧道旁的超深大基坑开挖是一项复杂的工程。基坑开挖过程中,需充分考虑对既有地铁隧道的影响。本文利用Midas GTS有限元分析软件,模拟超深大基坑不同开挖方法对既有地铁隧道的影响。通过对比分析,建议采用盆式开挖方法。采用合理的开挖方法并结合科学的监测方案及加固措施,能有效保障既有隧道及基坑的安全。     

安家庄隧道施工对相邻已营运隧道安全性的评估

新建隧道的开挖会导致临线既有隧道中围岩应力的重分布,对既有隧道衬砌产生不利影响。山西通昌能源有限公司兴县铁路安家庄隧道紧邻瓦日铁路和肖家洼铁路,距肖家洼铁路隧道最近仅1.1m,距瓦日铁路隧道最近为19.7m。安家庄隧道的开挖对两侧既有隧道的安全性构成了严重威胁。针对该问题,首先详细介绍了隧道线路布置、工程地质条件及隧道结构形式等工程条件;然后,采用数值方法,计算了安家庄隧道开挖后两侧既有隧道衬砌的受力情况;并在此基础上,选取两侧既有隧道衬砌的最不利受力位置,依据铁路规范对安家庄隧道开挖后临线既有隧道衬砌的安全性进行了定量评估。研究成果为安家庄隧道的设计和施工提供了重要指导。     

新建地铁隧道下穿既有洞室的施工安全控制

以重庆主城区地铁区间隧道下穿既有洞室为例,采用理论分析和有限元数值模拟计算方法,对新建地铁隧道是否采用施工控制措施以及采取措施后的施工影响范围进行了分析论证.结果表明:新建地铁隧道下穿既有洞室,当二者净距接近或小于新建隧道开挖的围岩塑性区时,应采取相应工程措施;超前注浆加固措施能有效控制围岩变形,增强施工安全性;既有洞室的存在对地铁隧道开挖过程中的围岩变形有一定影响,越靠近洞室,地铁隧道围岩变形值越大;下穿地铁隧道开挖可导致上方既有洞室结构发生变形,越靠近地铁隧道,其变形值越大;新建隧道超前注浆长度取2～2.5倍洞径较为合理.     

黄土地区下穿既有线暗挖隧道对既有线位移影响分析

在黄土地区既有铁路结构下方进行新建隧道开挖存在相互影响的沉降问题,新隧道开挖过程中产生的卸载效应又会使既有铁路产生沉降,影响运营安全。因此,控制新隧道开挖时产生的沉降是穿越既有铁路结构施工的主要技术难题。基于有限元理论,利用ANSYS计算分析软件,运用修正土体参数对实际工程进行模拟,计算分析新建隧道开挖过程中既有铁路与新建隧道的相互影响。     

基坑开挖对既有地铁隧道变位影响及技术措施分析

地铁上盖基坑开挖会对既有地铁隧道结构变位产生影响。基于土-结构相互作用模型,建立基坑开挖对既有地铁隧道影响的三维数值分析模型,分析了地铁上盖基坑开挖对地铁隧道变位的影响,并采用土体加固、分块开挖等技术措施对地铁隧道变位进行控制分析。分析表明：地铁上盖基坑开挖会对既有地铁隧道的变位产生影响,土体加固、基坑分块开挖等技术措施能够有效控制地铁隧道的变位,其中土体加固技术的效果最为明显。     

快速路隧道工程下穿既有运营桥梁施工技术

隧道工程采用明开挖施工下穿既有运营桥梁的方式在实践中非常少见,如何控制桥梁基础的沉降、减少隧道开挖对桥梁运营的影响、保证隧道施工的安全是技术难点。文章以实际工程为例介绍桥梁基础加固、支撑及围护结构优化、开挖控制等一系列措施。     

下穿式盾构泥水压力对既有隧道的影响分析

相互交叉的隧道近距离施工中,新建隧道施工必然会对既有隧道造成扰动,当盾构开挖面在既有隧道附近推进时,泥水盾构压力舱内泥水压力的变化会对既有隧道变形产生影响.采用三维有限元法,对泥水盾构在既有隧道下方推进时泥水压力与既有隧道变形的关系进行了研究.结果表明,既有隧道的沉降随着泥水压力的减小而逐渐增大,实际施工中,为减小此影响应将泥水压力比控制在0.8～1.0之内.     

多工艺开挖方法在运营公路隧道泄水洞施工横洞中的应用研究

运营公路隧道突水处理可采用在隧道外侧新建泄水洞的方案,利用泄水洞将地下水“截流”后引排。为加快施工进度,通常利用半幅运营隧道作为施工通道,并在运营隧道内施作施工横洞的方法增加泄水洞开挖断面。如果施工横洞处围岩强度大,机械开挖困难时,需采用钻爆法开挖。但是传统钻爆法开挖会产生强烈的爆破振动,对既有运营隧道安全造成影响。提出一种既有运营公路隧道泄水洞施工横洞分区分段爆破开挖的施工工艺,能够解决在高强度围岩泄水横洞开挖时的功效低、爆破振动大、施工安全风险高的问题。     

平行盾构开挖离心机模拟试验研究

通过离心模型试验模拟平行盾构隧道近接开挖施工,研究了盾构隧道近接开挖对既有隧道结构内力、管片变形和地表沉降的变化规律。结果表明:1隧道开挖引起地表沉降的大小与开挖的步骤有关,而沉降槽的范围基本不变;2既有隧道靠近新建隧道一侧受拉,这一侧弯矩出现负增量,侧向土压力也有一定的减小,且既有隧道直径水平向变大,而垂向直径基本不受影响;3由于土拱效应,新建隧道已完成开挖部分管片拱顶的土压力随开挖进程先减小后增大;4采用地层结构法可以准确模拟隧道开挖过程的隧道结构力学特性与变形规律。     

不同开挖方法对交叠隧道影响的模拟研究

以青岛某交叠隧道工程为例,模拟了3种不同施工方法开挖新线隧道的动态施工过程,分析了每种开挖方法对交叠区围岩及既有隧道衬砌的影响程度、交叠区围岩塑性破坏区形态特征;确定了不同施工方法每开挖步所产生的拱顶沉降量,为分步开挖的变形控制标准提供相关的理论依据,提出了采用台阶法-CRD法-台阶法的施工方式开挖新线隧道的建议.     

新建隧道开挖对既有线稳定性影响的数值分析

针对复线工程施工对既有隧道稳定性影响较大的问题,本文采用ANSYS有限元软件建立了下穿隧道的二维数值模型,分析了新建隧道开挖对既有线的影响作用。通过对新建隧道开挖前、后既有隧道的围岩应力、位移变化进行对比分析,论证了新建隧道施工方案的可行性。