复杂地层隧道位移与应力变化规律研究

盾构隧道在不同地层中开挖,会改变其地表沉降规律。文章结合杭州地铁6号线穿复杂地层的工程实例,采用Flac3D软件进行数值模拟,研究盾构隧道穿越不同土层分布情况下的施工力学特性,对地表及管片位移、管片应力的变化规律进行分析,研究结果表明,盾构地表沉降符合peck沉降曲线规律,实际值比模拟值小12%。盾构在粘土层中地表沉降值比粉砂层大,盾构穿越观测面后18m范围内受扰动影响明显,开挖距离超过30m沉降趋于稳定。     

岩溶地区地下施工加固控制措施研究

在岩溶发育地区修建地铁隧道的施工过程中可能会遇到不同位置的溶土洞,当溶土洞位于隧道上方时,隧道开挖过程会对土层产生一定的扰动.当土层或岩层的结构不稳定时,溶土洞会有塌方的危险,对隧道施工产生影响.本文以南方某市地铁盾构穿越岩溶地区施工为背景,分析了盾构施工前、盾构施工中各项加固措施,为类似岩溶地区工程施工沉降控制提供一定借鉴.     

类矩形盾构施工对邻近建筑影响的有限元模拟分析

采用MIDAS/NX软件建立三维有限元模型,研究了类矩形盾构施工对短桩基础框架建筑物的影响。分析了隧道水平位置和土质条件的改变对邻近建筑物沉降的影响以及隧道开挖过程中建筑物的受力及变形规律。研究结果表明:当建筑物中轴线到隧道中轴线的水平距离L=0 m时,随着隧道的开挖,建筑物的沉降逐渐增大且呈正态分布,建筑物最大第1主应力P_1和最大剪应变E_max整体上呈增大趋势,L的改变对建筑物的沉降影响较大;随着L的增大,P_1和E_max总体上呈减小趋势,建筑物产生向隧道一侧的倾斜,到一定距离后建筑物几乎不受影响;土质条件的改变对建筑物的沉降影响较大。     

小净距隧道群下穿既有运营隧道离心模型试验研究

以深圳地铁7号线、9号线四条小净距隧道近距离下穿既有地铁1号线工程为研究背景,通过离心模型试验方法,分析了小净距隧道群施工对周围土体应力影响规律,揭示了盾构多次近距离穿越施工引起既有线变形及受力变化机理。研究表明:(1)小净距四线隧道开挖具有明显的"群洞效应",隧道群的形成会导致松动区扩大、土拱向上扩展,从而引起新建隧道承受竖向土压力增加;(2)既有隧道沉降随穿越次数的增多而增大,最终沉降为4次穿越叠加的结果,峰值位置基本位于4条隧道中心线正上方,盾构隧道每次穿越引起沉降增幅为13%~48%,穿越区域横向影响范围可达60 m以上;(3)新建隧道的开挖对既有隧道环向弯矩的影响不大,弯矩变化不超过10%,而对既有隧道纵向弯矩影响较大,随着穿越次数增加纵向弯矩明显增大,这也是隧道下穿施工引起纵向裂缝和渗漏水的主要原因。结合数值模拟计算进行对比分析,得到规律与试验相一致,进一步验证了试验结果对实际工程的可靠性。     

盾构隧道在施工中的沉降分析

在概括总结当前国内外盾构隧道在施工中的沉降的研究现状以及讨论各种计算方法特点的基础上,本文采用FLAC3D数值分析软件对粉土和砂土层中盾构隧道开挖的过程进行了模拟,讨论了开挖过程中周围土层中的应力和变形的变化规律;并和现有的理论计算公式相结合,探讨隧道开挖过程中地面沉降的影响宽度和最大沉降量的计算方法。最后分析总结了在不同土质下盾构隧道开挖所引起的沉降差异,为郑州市地铁隧道的设计施工提供沉降预测的参考。     

地铁盾构隧道穿越大直径越江隧道的影响分析

新建盾构隧道近距离穿越既有隧道时,会对既有隧道结构产生影响。针对地铁盾构隧道下穿大直径越江隧道,在充分考虑衬砌的横观各向同性性质、盾构施工开挖面的支撑力、同步注浆压力、扰动层厚度等因素的基础上,应用三维有限元数值方法,研究了新建盾构隧道施工引起既有越江隧道的变形以及内力的变化规律,同时获得了越江隧道的影响范围。研究结果表明,越江隧道的最大沉降及侧移发生在对称面上,并且对侧移的影响较小;越江隧道经历了加载、卸载、再加载的过程;影响范围集中在垂直于越江隧道轴线方向盾构穿越前2D、穿越后2D的范围内。     

软土地区盾构上穿越既有隧道的离心模拟研究

随着地铁网络不断完善,新建盾构隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离穿越既有隧道的影响问题,比常规盾构施工的研究更为复杂。结合上海外滩通道盾构上穿越地铁 2 号线工程,采用离心模型试验与现场实测相结合的方法对盾构上穿越对周围地层及既有隧道的影响进行了研究。文中选用排液法在离心场中模拟盾构施工,在国内首次实现了在不停机状态下模拟隧道开挖卸载、地层损失和注浆过程,并分析了盾构上穿越施工引起的地层、新建隧道与既有隧道的纵向位移变化规律。通过现场实测数据分析了既有隧道在盾构上穿越过程中纵向变形与时程曲线的变化规律。     

地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道影响的试验研究

为了探明地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道的影响,通过隧道与地层相互作用的模型试验,对地表超载作用下隧道变形、土压力及土体沉降进行了量测。试验结果分析表明,相同的地表超载作用下,软土地层中的隧道横椭圆变形要大于硬土地层中的隧道横椭圆变形。当隧道穿越土层的土体压缩模量较小时,地表超载作用下隧道上覆土层表现为被动土拱土压力;当隧道穿越土层的土体压缩模量较大时则为主动土拱土压力。隧道竖向收敛变形与其穿越土层竖向压缩量之间的关系分析表明,隧道横断面变形刚度与穿越土层的土体压缩模量共同决定隧道上覆土层的沉降状态,从而决定了地表超载对既有盾构隧道的影响。研究成果定性地揭示了软土地区既有盾构隧道在地表超载作用下极易发生变形超限的机理。     

城市轨道交通盾构隧道下穿人行通道施工影响规律分析

城市轨道交通建设快速发展,往往对既有的城市市政设施带来了不同程度的影响,针对城市轨道交通盾构隧道下穿人行通道影响进行研究。基于盾构隧道下穿既有的人行通道案例,结合盾构机施工情况、监测数据、检测数据、数值模拟结果,研究盾构隧道穿越过程中人行通道的施工影响规律。研究结果表明:人行通道受盾构隧道下穿的影响规律主要分为三个阶段,即前期沉降、中期隆起、后期沉降,其中前期沉降变形相对较小,中期隆起和后期沉降变形较大,对人行通道结构变形影响显著,施工过程应重点关注这两阶段的施工影响。     

盾构并行穿越施工及补偿注浆对既有隧道的影响分析

线叠交盾构隧道在地下空间内布置形式繁多,土体-隧道间相互作用机制复杂。针对多线叠交盾构上穿这种典型穿越施工形式,以宁波轨道交通5号线左右线并行上穿既有宁波轨道交通2号线工程为背景,形成两层隧道四线叠交的特殊工况,通过构建三维弹塑性有限差分动态模型,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,研究盾构上穿施工对地表沉降和既有隧道竖向变形的影响,以及二次补偿注浆压力和注浆范围对地表沉降和既有隧道变形的修复作用。研究结果表明：上穿施工穿越段区间,由于开挖导致的地层扰动,地表沉降较大;既有隧道结构沉降呈现上浮趋势,双线的沉降规律存在时间差异,并且由于隧道刚度对土体的约束作用,使最终变形趋向于对称分布;既有隧道的水平收敛值较小,主要在新建隧道的施工阶段发生变化;二次补偿注浆压力控制在0.3～0.4 MPa的范围之内,此时的地表沉降和隧道结构沉降控制比较理想;随着补偿注浆范围的扩大,对于地表沉降以及隧道结构沉降的控制效果在不断减小;在穿越段的基础上向两侧延伸2D～5D(D为盾构开挖直径)的距离进行二次补偿注浆,对地表和既有隧道结构沉降的控制效果最佳。     

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。     

新建隧道盾构施工引起邻近地铁隧道沉降分析

以广深港客运专线隧道盾构施工、下穿深圳地铁3号线既有隧道为工程背景,利用FLAC3D软件进行施工过程模拟。探讨了施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道地面、底部沉降的分布性状以及新建与既有隧道的安全。结果表明,最大沉降点都位于新建与既有隧道的中心线上,沉降分布以各自中心线为对称轴呈左右对称性状,在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面沉降和隆起满足要求,既有隧道结构底板沉降满足运营要求。     

盾构隧道下穿对既有道路及挡墙的变形影响分析

以上海某实际项目为例,介绍了盾构隧道下穿有道路对道路及支付的影响。由于新建盾构隧道周边环境的复杂性,为检校当前盾构掘进参数的合理性,采用数值计算软件FLAC3D对某盾构隧道下穿既有北四环中路及其挡墙进行模拟计算,计算结果表明:当前掘进参数下,盾构隧道下穿施工造成既有道路和挡墙的沉降仍满足控制要求。考虑到挡墙高度较高且背后土体密实情况不明,在穿越施工过程中,建议挡墙提前采取加固措施并做好应急预案。     

盾构下穿对既有地铁隧道的影响规律数值模拟

针对新建下穿隧道在盾构过程中会造成既有隧道产生较大变形,对施工产生不利影响的问题,依托实际工程,通过三维有限元仿真研究新建隧道下穿对既有隧道变形特性的影响,对隧道几何形状、土体强度等潜在影响因素进行逐一分析。研究结果表明:新建隧道施工导致既有隧道周围土体形成松动圈,使土压力降低,是诱使既有隧道发生变形的主要原因;在开挖面经过两隧道交叉位置处前后一倍隧道直径区间内,既有隧道的沉降值占到整个施工过程总沉降的80%;在所有潜在影响因素里,盾构隧道的直径变化对既有隧道沉降峰值影响最大,其他影响因素(土的模量,上覆土厚度和隧道交角以及地层损失)的影响能力基本相当。     

盾构空推穿越提前暗挖段对既有隧道的影响分析

为解决武汉地铁六号线某区间隧道下穿2号线既有车站的问题,对下穿2号线区段采用提前暗挖施工的方法。本文介绍了施工过程中盾构穿越提前暗挖段所存在的一系列问题对应的解决方案,并通过分析施工过程中2号线的轨面沉降和既有车站建筑物沉降情况进行分析采用盾构空推对既有隧道的影响程度。本文以武汉轨道交通六号线某地铁隧道为依托,系统地分析了提前采用暗挖法穿越既有隧道,之后采用盾构空推。在此基础上,从既有轨道的轨面沉降和车站建筑物累积沉降两方面探讨了盾构空推穿越暗挖段的效果。本工程还采用专门的降水及加固方案减小施工过程中对既有线路运营带来的影响,同时为类似工程提供有益参考。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的三维数值模拟

地铁隧道的交叉穿越是地下工程领域前沿研究课题之一。隧道开挖施工引起地层位移进而会引起附近既有隧道或其他各类结构的变形,甚至造成灾害。结合广州地铁交叉隧道工程实例,利用三维有限元方法对新建隧道盾构施工进行建模分析,研究了交叉隧道盾构施工对既有隧道位移的影响。结果表明,由于既有隧道的存在,新建隧道盾构施工引起既有隧道产生不均匀沉降和水平位移,分布曲线均符合正态分布。     

盾构隧道穿越不同基础类型建筑物实测分析

为确保盾构隧道施工过程中周边建筑物的安全,文中以合肥市某轨道交通区间为背景,对盾构掘进过程中引起的建筑物沉降进行现场监测,并结合盾构掘进参数,研究盾构隧道掘进施工对不同基础类型建筑物的沉降影响规律。结果表明盾构开挖对桩基础建筑物沉降的影响较大,对独立基础建筑物沉降的影响较小,而对建筑物不均匀沉降的影响刚好相反。     

铁路隧道下穿既有公路路基安全性分析

为了解渝黔新双碑隧道下穿成渝高速公路的施工对既有道路的影响,通过现场勘查和数值分析等工作,判断由于新双碑隧道的施工造成对既有道路可能出现的安全等方面潜在的风险因素,以期达到既有道路安全运营的目的。研究结论:(1)新双碑隧道立交段隧道施工,通过施作超前大管棚支护以及带临时仰拱的短台阶开挖法对造成既有成渝高速公路路基最大沉降值为22.7 mm,既有成渝高速公路路基的累积沉降满足设计文件及相关规范的要求。沿高速公路线路方向距铁路隧道中线与公路路面交叉点前后-35~+35 m范围内,受下穿施工影响较明显。(2)在距公路左边缘与隧道中线交叉点前后-30~+30 m范围,隧道开挖对高速公路沉降将明显,在距交叉点前后-15~+15 m范围内,路面沉降速率较大。铁路隧道开挖引起的路面纵向坡度变化约为万分之四,横断面沉降差异最大值为5.3 mm,坡度变化约为万分之二,影响很小。既有成渝高速公路路基的横、纵差异沉降满足设计文件及相关规范的要求。     

富水地层盾构施工引起的沉降实测分析

盾构隧道开挖受地质影响较大,不同地区不同土层开挖会导致其盾构施工引起的地层损失率η和地表沉降槽宽度系数K也不同,导致其施工经验难以完全借鉴.文中以杭州地铁8号线一期SG8-2标中文桥区间风井-桥头堡站盾构区间为工程背景,对该地区的盾构施工引起的实测数据进行分析,得到该地区的地层损失率η和地表沉降槽宽度系数K;并对盾构施...     

盾构近距离下穿矩形顶管隧道施工变形规律研究

呼和浩特地铁2号线盾构隧道下穿海亮广场人行过街通道是全国首个盾构下穿矩形顶管隧道的工程案例,没有相关工程经验可以借鉴,下穿引起的矩形顶管隧道纵向变形等理论问题尚不清楚,有待进一步研究。为此,本文以该工程为背景,通过现场监控量测和数值模拟,对盾构隧道近距离下穿施工引起的矩形顶管隧道纵向变形规律进行研究。主要得到以下成果:新建盾构隧道施工引起的既有矩形顶管隧道结构沉降,单一隧道穿越后,用Peck公式拟合得到的沉降槽曲线符合高斯分布,两条隧道穿越后,用双Peck公式拟合得到的沉降槽曲线接近"W"型;矩形顶管隧道结构最大沉降值为17.02 mm,最大沉降点的位置位于盾构隧道正上方;对矩形顶管隧道管节错台影响最大的部位是盾构下穿位置,距离盾构隧道越近,错台量越大;管节张开主要发生于沉降槽曲线的反弯点与最大沉降点,在"W"型沉降槽曲线中存在多处张开量较大的情况,因此,在新建盾构隧道施工过程中应准确确定既有结构沉降槽曲线的反弯点和极值点,并进行及时加固处理,确保既有矩形顶管隧道结构安全。