盾构隧道施工对柔性地下管线的影响预测及分析

基于修正三维Peck公式,以管线接头允许张开值为控制指标,建立了盾构施工上方柔性市政管线安全状态评估方法,并基于工程实例研究了地铁隧道埋深、平距等对市政管线的影响规律。当地铁隧道埋深确定后,随着两隧道间距的增大,上方市政管线(土体)的绝对沉降量单调减小,而上方管线计算接头张开值则呈勺形分布,当平距为17m时达到最大值。定义双线地铁隧道左右线水平间距系数C_Z,则当C_Z≤0.58时,上方市政管线沿轴线的沉降分布符合正态分布规律,沉降呈V形;当C_Z0.58时,沉降曲线不符合正态分布规律,沉降呈W形。     

软土灰岩复合地层盾构隧道施工地表沉降规律研究

以广州地铁8号线北延伸段石井站—亭岗站区间隧道施工为背景,基于现场实测数据,对上部软土下部灰岩复合地层地表横向沉降和隧道轴线上方地表纵向沉降随盾构开挖的变化规律进行了探究。对比了横向与纵向沉降预测公式与实际监测值,分析了沉降量值与沉降范围的控制因素。结果表明:除了施工因素影响外,该类复合地层中盾构隧道施工引起的地表横向沉降与修正Peck公式基本吻合,最大沉降量值受地层体积损失率影响,主要沉降影响范围的控制因素有隧道埋深、双线隧道间距、隧道穿越层的性质;纵向沉降发展规律与Sagaseta公式基本吻合,沉降快速发展区范围控制因素有隧道埋深、纵向地层不均匀性。     

双线隧道盾构穿越建筑物桩筏基础的三维有限元分析

双线隧道情况下盾构施工掘进时,因为受到隧道间距、隧道埋深、穿越桩筏基础的位置等因素影响,其对建筑物桩筏基础的影响比单一隧道情况下的影响更复杂。文章以某地铁区间段双线隧道穿越建筑物桩筏基础盾构施工为背景,基于FLAC3D软件,建立了双线隧道和其穿越建筑物的桩筏基础计算模型,分析双线隧道在穿越桩筏基础时影响范围内的地表沉降规律、隧道周围土体的变形规律以及桩基的水平变位规律。结果表明,双线隧道穿越群桩时,地表沉降曲线与Peck经验公式稍有不同。由于桩基的"挡墙"效应,其对土体变形的阻碍作用较明显。此外,隧道开挖对桩基水平变位的影响范围主要是桩基与隧道同高度处。文章的分析结果对该类工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

基于郑州粉质黏土弱湿陷性地层盾构 隧道施工的Peck公式改进

以郑州地铁14号线盾构隧道施工为工程背景,基于郑州地区粉质黏土弱湿陷性地层,通过对盾构施工过程中60组地表沉降现场实测数据的分析研究,并借助线性回归的方法,分别引入系数α,β以修正地表最大沉降量以及沉降槽宽度,得到适用于郑州地区粉质黏土弱湿陷性地层的Peck沉降预测公式。结果表明:当修正系数α介于0.33～0.73,β介于0.6～1.0时,Peck沉降预测公式经过修正后所绘制的地面沉降曲线更接近现场实测数据。     

双线盾构隧道施工沉降影响规律研究

以某地铁盾构项目为依托,基于正交试验设计方法针对三种不同影响因素(注浆量、掘进推力、注浆压力)制定三因素四水平正交试验方案,并利用有限差分方法研究不同施工方案条件下地面沉降规律,然后通过极差分析和方差分析方法获得了三因素组合的最优方案,最后通过非线性拟合方法构建了盾构掘进施工的地面沉降预测公式。结果表明：单线隧道掘进过程中,开挖面上端的土体发生沉降,开挖面下端的土体会发生隆起;单线隧道开挖完成时,隧道处地面沉降最大,向两侧随着距隧道距离的增大,地面沉降逐渐变小;右线隧道开始施工时,对已完成的左线隧道周围的土体再次产生扰动,增加了左线隧道的地面沉降;当双线隧道都开挖完成时,地面沉降在两隧道中心线处沉降最大,向左右两侧沉降逐渐减小;三种因素对地面沉降影响大小的顺序为掘进推力、注浆量、注浆压力。     

四线并行盾构隧道下穿火车站股道沉降特征研究

为了探究南宁地铁1,2号线四线并行盾构下穿火车站股道的沉降特征,建立基于叠加技术的Peck公式。利用Peck公式,分别计算每条隧道引起股道附加沉降,叠加各条曲线得到的沉降槽作为四线并行盾构掘进引起的股道总沉降,并分析2号线盾构施工沉降超限的原因。结果表明:叠加技术能够应用于四线盾构隧道引起股道沉降的计算,叠加得到的总沉降与自动化监测的结果基本一致,后行隧道引起的附加沉降槽的轴线向四线隧道中线发生偏移,但总的沉降槽轴线处于四线隧道中线处;给出富水圆砾地层中盾构推进导致地表沉降槽宽度系数范围,建议四线并行盾构隧道下穿重要风险源时,地层损失率控制在0.4%以内;泥岩的存在导致了2号线盾构在穿越13股道和11股道时发生沉降超限,合理提高开挖面泥水压力并减小压力波动,减缓盾构掘进速度并适当提高注浆压力是控制沉降的关键。     

上软下硬地层下盾构法施工的Peck预测公式修正

以青岛地铁一号线某区间地表沉降实测数据为基础,采用回归分析方法并引入最大地表沉降修正系数、沉降槽宽度修正系数对Peck预测公式进行修正,得出适用于该区间上软下硬地层盾构法施工的Peck预测公式,研究表明:对该区间进行回归分析得到的沉降规律与实测数据较吻合,说明采用线性回归方法能较好预测该区间盾构隧道施工引起的地表沉降规律,当α在0.2～0.5区间,β在0.9～1.3区间时,所得到的修正Peck预测公式可以较准确预测该区间盾构隧道施工引起的地表沉降。     

基于DEM的双线隧道地表沉降规律

为研究隧道开挖引起的地表沉降规律,运用PFC2D软件模拟Trapdoor试验,通过沉陷门下沉对双线隧道开挖引起的地表沉降规律及影响因素进行了系统研究。基于休止角试验和单Trapdoor模型试验得到数值模型的计算参数,通过开展单Trapdoor数值试验获取地表沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖引起的地面沉降Peck公式参数。开展同时开挖的双Trapdoor数值试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道开挖引起的地表沉降预测公式,并与简单叠加公式的拟合结果进行对比。最后进行先后开挖的双Trapdoor数值试验,揭示了隧道间距、埋深和双线隧道开挖顺序对地表沉降的影响规律。结果表明:随着隧道埋深的增加和隧道间距的减小,地表沉降曲线由"W"形态向"V"形态过渡;先后开挖工况下双线隧道引起的地表沉降曲线呈非对称分布,地表沉降量最大值出现在先行隧道一侧,且随着隧道埋深的增加,地表沉降曲线两侧最大值的差异有增加趋势;Peck公式拟合结果与离散单元法(DEM)数值模型和模型试验结果吻合较好,可用于双线隧道开挖引起的地表沉降预测,具有重要的理论指导和工程意义。     

基于Trapdoor试验的双线隧道地表沉降预测公式探讨

城市隧道开挖引起的地层扰动不可避免。为了探讨双线隧道间相互影响以及可靠的地表沉降预测方法,利用课题组开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)模型试验装置和钢棒相似土构建二维试验条件,通过沉陷门下沉模拟隧道开挖变形。先通过单Trapdoor试验获取表面沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖地面沉降Peck公式参数。再进行双Trapdoor试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道地表变形,并与双Trapdoor模型试验结果进行对比。结果反映,在埋深较大、隧道间距较小的情况下,沉降曲线较早的由双峰形态过渡到单峰形态,从而利用模型试验数据划分了两种形态的大致范围。引入了峰值修正系数和间距影响系数对叠加公式进行修正,建立了基于模型试验数据的双线隧道地表沉降叠加修正公式。     

泥水盾构掘进引起的地面沉降——传统计算理论的评析与修正

综述现有计算盾构隧道施工引起的地面沉降的主要方法,评价其在杭州庆春路过江隧道工程中的适用性;并根据现场实测,对部分计算理论进行修正。对于横向地面沉降,Peck公式、修正Loganathan法、Chi法、Celestino法及Vorster法拟合精度均较高,而Sagaseta法、VerruijtBooker法、LoganathanPoulos法、Loganathan法及Park法均高估了沉降影响范围。对于纵向地面沉降,当地层损失较大时,考虑偏移的Yoshikoshi法和修正Sagaseta法的拟合结果与实测较为接近;而当地层损失较小,盾构掘进参数对地面位移的影响较显著时,Yoshikoshi法和修正Sagaseta法的拟合效果并不理想。