盾构检修环境冻结法数值模拟

在盾构长距离推进时,盾构机容易发生刀头磨损、轴承止水带磨损、盾尾密封刷破坏等问题,在盾构检修环境时经常采用冻结法.利用数值模拟的方法对温度场进行了分析,研究了界面的温度分布规律,为冻结设计和施工提供参考.     

软土地区盾构掘进引起的深层位移场分布规律

 在城市环境中,如何预测和控制盾构掘进引起的地层移动以保证地下既有构筑物的安全,是设计和施工亟待解决的技术问题。以上海某盾构隧道施工段为工程背景,应用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究盾构掘进施工引起周围地层位移场的分布规律。研究结果表明：盾构掘进对周围地层位移场的影响主要分为接近、穿越和远离测孔3个阶段。在盾构掘进接近和穿越阶段,隧道侧向土体以隆起、沿盾构掘进方向向前和向隧道外侧的位移为主;在远离阶段,侧向土体则发生沉降、向前和向隧道内的三维运动趋势。由于该工程隧道埋深大,隧道中心上方土体主要发生沉降和向前的位移趋势。根据数值计算所得隧道上方不同深度土层的横向沉降槽曲线,建立用于预测隧道上方深层土体沉降的修正Peck公式,计算结果与数值结果吻合较好。     

地铁盾构穿越建筑物施工位移的数值分析

文章对盾构施工的控制原则、力学原理与邻近群桩动态预测进行了分析,基于实际工程开展了数值模拟分析,探究了分别处于穿越群桩以及穿越一般底层这两类情况下地铁盾构的土体位移状况,对比数值模拟分析结果并得出相关结论。     

盾构尾刷冻结法更换的温度场数值分析

 对上海长江隧道长距离盾构掘进中盾尾刷更换预案的冻结法施工温度场进行三维有限元数值分析,对此特殊冻结法的可行性和可靠性进行论证。根据冻结法盾尾刷更换方案,依照实际工程的地质条件、盾构和管片结构以及密封油脂等相关介质的热物理性质,考虑盾尾刷更换的具体工艺,采用ANSYS软件对盾尾刷更换施工过程进行温度场数值计算,在此基础上对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行分析。结果表明,开始冻结后在盾尾可以很快形成封闭的环形冻土帷幕并稳定发展,拆卸临时管片进行盾尾刷更换过程中,冻土帷幕略有弱化但很快转入继续增长并进入稳定的安全状态,论证设计的冻结法盾尾刷更换方法的可行性和可靠性。     

地铁盾构穿越建筑物施工位移的数值解析

我国现代城市的建设过程中,高层建筑以及高架桥梁等建筑物十分常见,而这些建筑物大多都是采用的桩基基础,但是由于受到线路以及地下空间的限制,盾构隧道往往不可避免地要从桩下或者桩侧处穿过。本文就是在总结地铁盾构施工的控制原则以及盾构通过临近群桩的动态预测方法的基础上,分析了盾构穿越建筑物时的施工位移情况。     

小半径曲线盾构隧道近距下穿既有建筑物影响研究

为探究小曲线半径盾构隧道掘进过程对既有建筑物及土层的扰动情况影响,文章以常州地铁1号线TJ11标小半径曲线盾构隧道近距下穿建筑物为工程背景,建立三维地层-结构有限元模型,分析地表变形及建筑结构的受力和变形特征.研究结果表明:盾构下穿过程中,地层变形以沉降为主,地表沉降最大值出现在左线隧道推进至城市快捷酒店附近,为9.2...     

大直径盾构出洞冻结法技术研究

上海市上中路越江隧道南线隧道盾构出洞工程,使用14.87m泥水平衡盾构,出洞段穿越软弱淤泥,采用人工冻结法施工。文章对盾构出洞冻结法设计、施工、监测做了介绍。     

盾构隧道下穿变电站建筑物沉降数值模拟分析

变电站建筑物稳定性是电力设备可靠安全运行的关键,而变电站建筑结构附近的隧道开挖施工产生不均匀沉降造成建筑结构开裂破坏是影响变电站土建结构稳定性的重要原因。通过采用数值模拟方法,探讨了隧道开挖对既有变电站结构沉降的影响,研究了隧道埋深、隧道与变电站距离等影响因素下变电站及其下部土层的沉降特征。结果表明在没有变电站建筑物影响下,盾构隧道开挖引起的地表沉降基本呈现出正态分布,随着隧道埋深的增加,地表沉降影响范围逐渐增大,沉降值也逐渐增大,但增大的幅度有所收窄。当建筑物位于隧道轴线正上方时,土建结构沉降值较大但不均匀沉降差却可以忽略不计,呈现出整体下沉趋势;当建筑中心与隧道轴线相距1D(洞径)时,沉降大且不均匀明显;而当建筑中心相距4D时,变电站的沉降值和不均匀沉降均较小,更有利于变电站的保护。     

盾构隧道旁穿建筑物地层沉降的数值模拟分析

某双线盾构隧道近距离旁穿一幢12层高层建筑,为合理评估隧道施工对建筑物的影响,进行了考虑盾构动态施工及排桩加固的的远端(左线)、近端(右线)以及双线均开挖后隧道横断面及建筑物沉降的FLAC3D数值模拟分析,并对工程现场进行了沉降实测。数值模拟和实测结果表明:不采取加固措施,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为5.2 mm,最大水平位移达25.8mm;基地土体出现拉剪破坏;数值模拟分析结果与现场实测结果较为一致;若采用排桩加固,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为2.4 mm,最大水平位移不足10mm,基地土体未出现拉剪破坏;排桩加固能有效降低围岩变形及地表沉降,有利于建筑物的保护。     

建筑物对盾构隧道施工引起地面沉降模式的影响

本文以盾构隧道施工引起的地面沉降为对象,研究邻近地表建筑物的存在对其发生发展的影响。以具体工程为依托,以实际工程监测和数据分析为主要手段,研究得出：在有邻近地表建筑物存在时,地表沉降曲线形状与无建筑物存在时相似,均符合高斯曲线的形式;区别在于有建筑物存在时,地表沉降曲线的峰值要比无建筑物存在时小,曲线的反弯点离隧道轴线的距离要比无建筑物存在时远;说明了地表建筑物的存在以及建筑物基础与地基相互作用提高了盾构隧道穿越地基土层的刚度,对盾构隧道引起的地表沉降有控制作用。在盾构隧道施工及监测的过程中,可依据该特点合理布设有无地表建筑物存在情况下的监测测点,并对盾构隧道引起的建筑物及地标开裂现象做出合理的预测。     

盾构隧道开挖引起的土体位移有限元分析

为了研究某地铁隧道过江段开挖施工引起的土体位移变化情况,建立了隧道盾构施工的有限元模型,基于生死单元法模拟了过江段盾构隧道开挖过程,计算了盾构施工不同阶段的土体表面沉降量及土体竖向和横向位移沿深度变化情况。研究表明土体位移随盾构开挖过程逐渐变化,竖向位移沿地表至隧道埋深处逐渐增加,隧道位置处的侧向位移量最大,且土体位移与盾构参数有密切关系。     

地铁盾构隧道下穿建筑物的安全性分析

本文以深圳地铁5号线翻身～灵芝盾构区间隧道下穿碧海花园小区建筑物施工为工程依托,运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程,对施工产生的管片内力变化、地表沉降以及桩基的变形进行了预测分析。计算结果表明,只要能够正确合理的施工,采用土压平衡盾构施工,安全顺利地穿越建筑物是可行的。     

地中弹性边界对盾构近距离掘进位移场的影响

通过工程实践发现,地下构筑物的存在对盾构穿越施工引起的位移场分布有较大影响,从而对盾构穿越构筑物的变形预测与控制也有较大影响。为分析预测盾构超近距离穿越地中构筑物施工过程中的地层变形特性,将地中构筑物视为弹性边界,运用边界单元法进行模拟分析。根据弹性理论的小变形假设及弹性边界的变形协调条件,地层中的位移场可以认为是由盾构推进和弹性边界上作用力同时引起的位移场的叠加。计算结果表明:考虑弹性边界时土层中的位移场与常规不考虑弹性边界的影响有较大的差别,其计算结果对盾构近距离掘进中位移场的精确预测及超前控制具有重要意义。实际工程问题可以根据所提的理论计算得出盾构与弹性边界的关键控制距离,以超前控制盾构掘进施工,确保近距离保护对象的安全。     

富水软弱地层盾构掘进引起邻近砌体建筑物沉降研究

以苏州地铁4号线某区间隧道下穿一砌体结构建筑物为研究对象,对右线隧道(先掘进)、左线隧道(后掘进)地表和建筑物测点历时沉降及建筑物倾斜进行分析,得出富水软弱地层盾构施工对邻近砌体结构建筑物的影响规律。结果表明:盾构刀盘距测点约18~5m时,测点会有超前沉降约-2mm,距测点约5~0m时测点上隆约0.5~1mm,盾构到达并通过测点时沉降发展较快,盾构通过后1~2天沉降趋于稳定;富水软弱土体经扰动后沉降更不易控制;盾构停机会导致地表和建筑物沉降增加;砌体结构建筑物整体性差,盾构下穿砌体结构建筑物易产生较大的不均匀沉降,且侧穿引起建筑物倾斜较正下穿大。     

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...     

盾构出洞水平冻结加固施工参数分析研究

冻结法施工在一些复杂地形、加固受限的施工中应用广泛,与其他加固方式相比有独特的优点和可靠性。以郑州市地铁17号线双鹤湖站区间盾构水平冻结法出洞施工为工程背景,采用三维数值分析法对冻结壁厚度、冻结长度、有无杯底等工况分别进行模拟。结果表明:有杯底的情况下冻结壁应力值比无杯底要小,增加杯底厚度可减小冻结壁应力值;有杯底时,增加冻结壁厚度对于应力值的降低作用更明显;增加冻结壁长度可减小冻结壁压应力,但对减小冻结壁剪应力作用不大;冻结壁杯底的存在对周围结构的竖向位移变化存在改善作用。     

盾构施工引起的土体位移计算公式

为计算由盾构法隧道开挖引起的周围地层变形,总结目前已有的计算公式,对由正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力和土体损失等引起的土体变形分别计算,然后把所得结果进行叠加得到盾构引起的总土体位移。     

封闭环境下冻结法辅助钢套筒盾构施工关键技术研究

以苏州地铁5号线塔竹区间隧道工程为依托,依据工程特性,介绍了冻结设计原理和钢套筒应用原理,对水平冻结法端头加固、钢套筒组装、钢套筒辅助盾构施工及洞门密封、封闭车站盾构暗掉头等施工关键技术进行了详细阐述,并对冻结法施工进行了数值模拟,分析了积极冻结期冻胀位移变化。实践表明:在盾构接收和始发前,通过采用冻结法对盾构接收和始发井范围内的土体进行加固,达到了降低土体渗透性和提高土体强度的双重目的,降低了破除洞门时土体自立性差带来的风险;钢套筒的密闭空间提供平衡掌子面的水土压力,很大程度上降低了盾构接收时涌水涌砂风险。     

地铁施工引起地层和建筑物沉降特征研究

尽管无建筑物的地层沉降特征已有定论,但有建筑物条件下的地层和建筑物沉降特征还有待深入研究,有建筑物的地层沉降特征比无建筑物更具有理论研究和工程应用价值。为此,以特定地层和浅基础建筑物为研究条件,应用FLAC^3D建立三维数值模型,对无或有建筑物条件下的地层和建筑物沉降特征进行对比研究,揭示建筑物与隧道不同空间位置的地层和建筑物的沉降特征,探讨地铁隧道施工引起建筑物沉降的安全控制标准。在此基础上,通过对某工程的实例分析,表明数值模拟与实测结果具有较好的一致性,为地铁隧道施工的安全评价提供了技术支持。