隧道施工对上覆建筑物影响的研究现状

隧道开挖将引起地表沉降,使建筑物产生附加应力和变形,导致建筑物的开裂及倾斜等问题,严重影响建筑物的正常使用。本文在已有研究成果的基础上,分析和总结了隧道施工对建筑物影响的研究内容、研究方法及研究成果,提出了进一步研究的思路,为类似研究提供有益的参考。     

穿越地表建筑物浅埋隧道开挖引起的地表沉降

采用解析法研究穿越地表建筑物浅埋隧道开挖对地表沉降的影响,推导出了穿越地表建筑物浅埋隧道施工引起的地表沉降公式,依托广州地铁五号线右线区庄区间隧道穿越地表建筑物工程实例,验证了此方法的可行性,可为类似穿越已有建筑物隧道工程提供一定指导。     

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。     

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。     

隧道开挖引起软岩地层位移变化规律研究

城市软岩段隧道施工不可避免地要扰动地层,造成地表建筑物沉降、倾斜,甚至产生裂缝,影响建筑物的安全和正常使用,因此分析城市隧道施工造成环境影响具有重要意义。结合深圳地铁下穿荔园新村段和世界之窗段的工程实践,采用数值模拟分析方法,揭示隧道施工地表沉降规律,提出了相应的控制标准。该研究结果可为类似隧道工程提供借鉴和参考。     

隧道开挖引起地表位移的数值模拟研究

隧道开挖扰动隧道上覆岩土层,原有的应力平衡状态发生破坏,导致地表发生移动和变形从而对周边建筑物产生影响.以某地铁隧道为例,应用ANSYS计算隧道开挖这一动态过程引起的地表沉降,分析地表沉降对周围环境尤其是建筑物的影响,并提出相应的防御解决措施,以此来减少隧道开挖对建筑物的影响.     

浅埋暗挖法隧道下穿既有建筑物施工技术研究

为实现对隧道下穿既有建筑物施工时的地表沉降和建筑物沉降控制,开展浅埋暗挖法隧道下穿既有建筑物施工技术研究。结合有限元,完成对隧道实体几何模型的构建。通过隧道开挖与爆破、二次衬砌与仰拱填充、既有建筑物保护,实现隧道下穿既有建筑物施工。通过对施工后的地表沉降和建筑物沉降监测得出,新的施工技术可以使沉降数值达到标准水平,保障施工质量和施工安全。     

隧道CRD法施工对地表不同结构形式建筑物影响的对比分析

隧道开挖施工必然会使地表产生沉降,从而对地表建筑物产生不利影响,且其影响随建筑物结构型式的不同而不同。本文针对厦门机场路梧村山隧道施工实际,对隧道上方框架结构和混合结构的建筑物变形及裂缝进行监测,分析隧道施工对地表不同结构型式、不同高度建筑物的影响。研究表明:连拱隧道CRD法施工中,掌子面CRD1~4开挖期间对混合结构沉降影响最大,掌子面CRD1~CRD5开挖期间对框架结构影响最大。框架结构抵御隧道施工引起环境变化的能力强于混合结构的;低层建筑抵御隧道施工引起环境变化的敏感度高于多层建筑的。     

广州轨道交通L8北延伸段某盾构隧道区间地表沉降实测分析

依托广州轨道交通L8北延伸段石亭和亭白区间隧道施工过程中地表沉降实测数据,通过曲线拟合等方法探究隧道施工过程地表沉降规律。利用PECK公式对典型监测断面地表沉降数据进行分析,对最大地表沉降量、沉降槽宽度等特征参数进行统计。通过对比研究不同地层条件下地表沉降规律,对地表沉降量与穿越地层及上覆地层条件的关联性进行分析。研究结果表明,隧道穿越地层条件对地表沉降影响程度显著,而上覆地层条件对地表沉降影响有限。因此,隧道施工过程中需尤其关注穿越地层条件,采取合适的掘进控制措施、监测预警方案以保证地面建筑物和道路安全。     

隧道施工对地表建筑物的影响

城市隧道在开挖过程中会扰动地层,对建筑物产生沉降等影响。文中基于重庆市地铁隧道施工过程中穿越某建筑物的实际问题,采用Midas-GTS软件建立模型,研究隧道施工引起建筑物位移和内力变化问题,发现采用小导管注浆可有效控制地表变形和建筑物沉降。     

地铁浅埋暗挖法施工引起的地表沉降控制标准的统计分析

由于在地铁施工过程中不可避免地会对地层产生扰动，就必然产生不同程度的地面沉降，从而对地铁施工及周边环境的安全性产生不利的影响，例如对城市的道路、桥梁、地下管线和地面建构筑物等的安全性产生不利的影响。因此，科学合理地确定地表沉降控制指标，以减轻、消除和避免由于地表沉降产生的不利影响，是十分必要的。通过对众多工程实例的实地调研，并综合运用模糊聚类分析方法对实地调研数据进行统计分析，同时考虑工程建设的经济性，给出在目前工程条件下地表沉降控制值的建议值，这对指导地铁工程的施工有十分重要的意义。     

重叠隧道的施工力学研究

由于地下空间的不断利用，出现了重叠隧道。这种形式布局的隧道在第1孔隧道完成之后，引起了地层内初始应力的变化，而且由于地层中已有一个相邻的已衬砌隧道，地层的刚度条件不再与单孔隧道的垂直轴对称，第2孔隧道的修建又要对已建的第1孔隧道发生影响。应用ANSYS程序对深圳地铁1期工程中的3种典型的重叠断面的计算表明：重叠隧道地表和拱顶下沉及两隧道间土体的稳定难于控制，上面第1孔隧道易发生结构整体下沉。     

盐岩地下储气库地表沉降风险失效概率的计算分析

盐岩地下储气库在运营过程中,因盐腔蠕变体积收缩引起地表沉降变形,从而对盐矿区地面设施(如建筑物、桥梁、路基等)产生不良影响,为了评估该影响,建立盐岩地下储气库地表沉降风险失效概率的计算方法,即：首先通过数值计算获得盐岩储气库的体积收缩率,然后通过SRAKA SCHOBER矿山法获得盐腔体积收缩引起的地表沉降,并建立地表沉降风险功能函数表达式,最后采用基于随机变量的蒙特卡洛方法可计算获得盐腔体积收缩引起的地表沉降风险失效概率。将该方法应用于金坛盐岩地下储气库,有效获得储气库体积收缩引发的地表沉降对盐矿区地面建筑的影响,为储气库区地面设施风险安全控制提供理论依据。     

地下洞室开挖对地表建筑的影响

针对地下洞室开挖可能会对地表建筑产生的影响,通过离心模型试验研究了开挖后附近土体的沉降情况,并通过数值模拟研究了地表建筑物的位置、高度和宽度对这种沉降的影响。试验得到了土体中的标志点在开挖过程中的时程曲线,并得到了最终地表的沉降曲线与沉降云图。数值模拟得到了地表建筑物的最大相对沉降和最大水平应变与其位置、高度和宽度的关系。结果显示,当地下隧道恰好从建筑物正下方穿过时,地下隧道顶部的沉降量与水平应变最大;但当地下隧道从建筑物附近穿过时,地表建筑基础的倾斜率可能会更大。     

轨道交通引起的地表沉降及对周边古建筑影响研究

城市轨道交通施工与运营会引起地表沉降,当地表沉降超过一定限度后,可能危及周边包括古建筑在内的建(构)筑物以及各种管线等的安全。我国许多城市现存有众多的古建筑,这些古建筑是中华文明的历史见证,具有重要保护价值。为深入分析轨道交通引起的地表沉降及其对古建筑的影响以及古建筑保护措施等问题,阐述了轨道交通施工和运营期间引起的地表沉降机理;介绍了轨道交通地下车站明挖法、区间盾构法施工和轨道交通运营期间引起的地表沉降研究方法,以及地表沉降对古建筑影响研究成果。在总结该领域的研究现状及进展的基础上,提出了进一步探讨研究的问题。     

天然地基与复合地基联合控制差异沉降的工程应用

通过对北京德胜置业大厦高层主楼与地下车库底板沉降的跟踪观测,说明尽管高层建筑深基础基底与周边的地下车库或人防相连,主楼与裙楼或地下结构之间荷载差异较大,且其基础之间互相影响,差异沉降的控制难度较大,但根据各建筑物特点及其地基土层的工程特性采用天然地基和复合地基联合处理方式是可以将差异沉降控制在一定的范围之内的。     

城市浅埋大跨连拱隧道非对称开挖地表沉降偏态性研究及其对策

 大量实测资料及试验表明,地表下沉曲线以及拱顶沉降、中墙应力、围岩塑性区分布具有明显的非对称性,即具有偏态性。对于此偏态问题,国内外学者以Weibull分布作为影响函数建立预计方法,利用地表移动的最终结果拟合,给出了偏态下沉预计的经验公式,但对偏态形成的原因却没有深入分析。结合城市浅埋大跨连拱隧道工程实例,针对已成功应用的CD,CRD工法等非对称开挖方法,根据现场监测数据进行反分析,采用数值模拟方法,对开挖沉降曲线的偏态性及其内在机制进行了深入研究。在此基础上,提出采取压浆弥补地层损失,设置隔水帷幕限制偏态沉降范围,非等参支护调节时空效应等具体防范对策;监控量测中,应耦合建构筑物的健全度,评估施工环境影响风险阀值,拟定控制标准,保证地下管线和地面建构筑物的安全。     

双线盾构施工对邻近建筑物影响的数值分析

 城市繁华地区盾构隧道施工常需从建筑下方地层穿越,如何确保上部建筑及隧道安全是施工中的难题。以武汉长江双线盾构隧道工程为例,利用有限元程序ABAQUS,对穿越武汉理工大学5层钢筋混凝土框架结构电教楼下方的隧道盾构掘进采用三维数值分析方法进行计算,模拟盾构掘进引起的地层变形和规律以及对隧道上部建筑物的影响。计算预测值与实测值较吻合,分析方法可用于分析和预测盾构掘进引起地层及隧道上部建筑物的变形。     

遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起地层沉降分析

 地铁隧道施工诱发的土体沉降以及临近地下构筑物变形是我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中较为关心的一类施工问题。目前,针对该领域地层沉降的简化理论研究还仅仅针对自由位移场,没有考虑临近既有构筑物的遮拦效应影响。依托上海在建地铁施工工程实践,采用简化理论方法、三维有限元数值模拟方法以及现场监测方法,分析考虑运营隧道遮拦效应影响的土压平衡盾构施工引起的周围土体沉降规律,并与自由位移场条件下盾构施工引起的地层变形进行对比分析;在此基础上,给出地铁盾构复杂叠交穿越引起的临近地铁隧道的变形规律。研究表明,本文提出的简化理论方法和三维有限元数值模拟方法可以较好地模拟遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起的地层沉降变形;临近既有建(构)筑物施工,盾构施工引起的周围土体沉降较大程度地受到遮拦效应影响,与自由位移场条件下的计算结果对比存在较大差别。最后,结合盾构施工监测数据,提出复杂遮拦叠交效应下的盾构叠交施工变形控制技术措施。成果可为合理制定施工场地存在复杂建(构)筑物工况条件的地铁隧道开挖对周围环境保护措施提供一定的理论依据。