双线平行地铁隧道盾构同向推进纵向安全间距研究

为加快双线地铁隧道施工,采用2台盾构机同时开挖,盾构横向间距不变情况下,纵向间距过近会加剧对土体的扰动,影响地表建(构)筑物安全。以武汉地铁三号线为工程背景,选取双线平行隧道盾构同向推进为研究对象,采用现场监测和数值模拟计算方法,综合分析盾构开挖时隧道横向、纵向地表变形特征,揭示双线平行隧道盾构同向推进时的纵向相互影响规律。结果表明:数值计算结果与现场监测数据相吻合;盾构通过后地表形成沉陷槽,隧道拱顶上方地表变形最大,距离隧道轴线越远,地表变形越小;开挖过程中盾首上方隆起值达到最大,盾构穿过后沉降迅速增加,最终趋于稳定;双线地铁隧道盾构同向推进中,盾构的二次扰动加剧了地表最终变形量,盾构纵向间距对地表最终变形量没有影响,随着盾构纵向间距增加,地表总体沉降速率减缓,当盾构纵向距离大于50 m时较为安全可靠。研究成果旨在为今后的地铁隧道安全快速的施工提供依据。     

上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律

确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞开挖面极限支护力进行了理论计算,并利用数值模拟方法对上述计算结果进行了验证。对复杂地质条件下盾构施工引起的开挖面变形及开挖面前方地表沉降、隆起规律进行了分析。相关成果可为复杂地质条件盾构隧洞开挖面极限支护力最值的确定及安全施工提供依据。     

盾构隧道壁后注浆压力对地表沉降的影响分析

为直观了解盾构隧道施工过程中壁后注浆压力对土体变形的影响,分析盾构隧道注浆压力大小对管片上浮的影响,保证在隧道施工过程中采用合理的注浆压力,控制地表变形量。采用FLAC3D软件对上海某越江隧道施工过程进行了数值模拟,分析注浆压力对管片上浮的影响。结果表明:在不同注浆压力及不同分布形式情况下,土体受扰动程度差异较大;当注浆浆液充填等待层后,随着注浆浆液逐渐硬化,盾构隧道管片会逐渐形成上浮趋势,上浮量与注浆压力有关,当注浆压力控制在0.2～0.3MPa时,地表变形量可以得到有效控制,所以施工中应该值得注意。同时也为今后的盾构隧道数值模拟与现场施工提供参考。     

盾构隧道下穿铁路群的路基加固及沉降分析

以福州地铁二号线(上洋站—鼓山站区间)为依托工程,盾构隧道下穿段要求施工对铁路两轨造成的沉降差异应控制在5 mm以内,因此有必要通过建立三维有限元模型对盾构隧道下穿引起的铁路路基沉降进行数值分析。通过MIDAS/GTS有限元软件建立数值模型对下穿工况进行模拟,研究总结了铁路轨道走向以及隧道掘进方向地表沉降的规律。数值模拟结果表明,在对地铁下穿段范围内的土体采取注浆加固措施后,盾构隧道施工对既有铁路路基造成的不均匀沉降可以得到有效的控制;同时,计算得到的管片注浆参数及盾构机内土舱压力为相似盾构隧道下穿工程的设计、施工提供了重要的参考依据。     

支护力对盾构隧道地表沉降影响的模型与验证

影响盾构隧道施工过程中地表沉降的因素多种多样,不仅有土体性质的影响,还有施工参数的作用.对盾构施工引起的地表沉降规律和支护力对地表沉降的影响问题,首先基于Sagaseta的地层损失模型,在考虑盾构机径向支护力的条件下,改进了土体损失的理论模型;其次,结合土舱压力、土体与盾构机之间的摩擦力的Mindlin位移解,计算了沈...     

黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

盾构同步注浆参数对地表变形的影响分析

盾构壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,对地表沉降有着显著影响。结合长株潭城际铁路某区间盾构隧道施工,对盾构壁后注浆对地表沉降的影响进行研究。首先,选取3个断面,通过比较理论注浆量与工程实际注浆量,得到注浆损失量与理论注浆量的比值,将其定义为注浆损失系数。然后,利用ABAQUS有限元数值模拟软件模拟盾构开挖注浆过程,分析不同注浆损失系数下地表沉降的变化规律。考虑到工程实际中的非均布注浆压力模式,对开挖注浆过程进行数值模拟,并与均布注浆压力模式以及实测数据进行对比分析。结果表明:注浆损失系数越大,引起的地表沉降量越小;非均布注浆压力下的地表沉降与实际情况吻合较好,但沉降值比均布注浆压力下的沉降值大。因此在评估地表变形时应当考虑到非均布注浆压力的影响,而不仅仅是均布注浆压力下的地表沉降量。     

盾构隧道侧穿历史古建筑的监测分析与施工控制

盾构机的穿越施工会对地表建筑物造成扰动,产生一系列不良影响,对于历史悠久的古建筑物,盾构施工整个过程更需严格控制。为减少盾构隧道掘进对古建筑物——清晖园的影响,需对清晖园在不同工况下进行实时监测并反馈指导施工,确保清晖园在侧穿过程中的安全。实测及统计分析结果表明:开挖面处有大量地下水会引起周围建筑物的显著沉降;气压辅助开仓过程会引起开挖面压力的失衡,引起建筑物隆起或沉降;合理的掘进参数可将建筑物沉降控制在较小范围内;盾构机掘进影响范围内的建筑物沉降大体可分为5个阶段,可通过加快掘进速度使盾尾到达沉降变化较大测点处,通过同步注浆及二次注浆来控制沉降。通过对侧穿过程的全程监测和统计反馈,盾构左线成功完成了对古建筑的侧穿,相关经验可供类似工程借鉴。     

地铁盾构隧道穿越高架桥梁基的力学行为分析

以兰州地铁盾构隧道穿越高架桥基础的实际工程为分析对象,通过数值方法模拟盾构开挖、衬砌施工过程,建立了地层结构及土性条件、高架桥及其基础的三维数值计算模型,开展了盾构隧道单向开挖及双向开挖完成的数值分析,得到了隧道上覆围岩地层沉降变形、衬砌结构应力、桥梁结构应力、桥基应力和变形变化规律。表明隧道上覆土层形成了沉降槽,其沉降曲线呈正态分布;开挖后桩身倾斜变形,桩身下部向洞内方向收敛变形,桩顶保持不变位;桩身的水平应力及轴力影响自上而下逐渐增大。为保证施工安全,对盾构开挖进行超前喷浆加固,对比结果表明注浆加固方法对减小不均匀沉降及盾构施工扰动具有明显效果。更多还原     

天津地区基坑外既有隧道竖向变形机理及影响区研究

天津地区基坑开挖普遍引起坑外既有隧道隆起,但其机理缺乏明确研究,且数值计算较难模拟预测出隆起变形。针对此问题,在分析多个基坑开挖引起隧道隆起案例的基础上,运用有限元模拟和HSS本构模型,对隧道隆沉机理进行了研究。结果表明,隧道竖向变形由基坑围护结构水平变形引发的沉降与基坑卸荷回弹导致的隆起叠加而来,隧道隆沉取决于两方面影响因素的相对大小。不排水短期条件模拟时,基坑开挖卸荷在坑底以下及坑外引发了较大的负孔压,限制了土体的回弹变形及隧道隆起。数值模拟中应根据实际工程施工周期长短、黏性土层渗透性与排水路径长短综合选择土体的排水类型及模拟方法。天津地区粉土黏土互层的地层中孔隙水压力消散较快,施工时间长达数月以上的大型基坑采用排水模拟或能够考虑孔隙水压力消散时间效应的固结模拟,能够更为准确的反映基坑卸荷回弹的影响,预测出隧道的隆起变形。对于基坑外隧道变形的影响区,长期排水条件下隧道隆起区和变形过渡区的位置相比短期不排水条件均向上大幅提高,隆起区范围大幅增加。对于深18 m的基坑,沉降区与过渡区分界线可上升9～17 m,过渡区与隆起区分界线可上升14～16 m。     

软土地区新建盾构隧道下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.盾构隧道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.采用离心模型试验对盾构下穿越对既有隧道以及周围地层的影响进行了研究.选用排液法在离心场中模拟盾构施工,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,并分析了盾构下穿越施工引...     

淤泥深基坑开挖下土体的变形特征

以长乐某深厚淤泥基坑工程实例为研究对象,通过工程监测数据以及数值模拟分析深厚淤泥层开挖过程中土体的变形特征。结果表明:淤泥深基坑土体变形主要发生在淤泥土层开挖阶段,决定开挖土层稳定性,其中淤泥土层强度、顶部加载以及支护设计刚度为影响开挖土层变形量的主导因素;淤泥深基坑开挖过程中土体侧向位移呈“弓型”变化,基坑外侧土体沉降位移随着与基坑位置的间距增加呈开口向上的抛物线变化;ＨＳＳ模型比ＭＣ模型能较好地拟合淤泥深基坑的开挖变形特征,ＭＣ模型模拟得到的位移偏大不适用于本工程及相类似较敏感的工程开挖土体的工况。     

考虑地层损失的盾构隧道土体变形修正解析解

在计算盾构隧道开挖引起的土体变形中,地层损失是十分重要的因素,而经典Loganathan公式中关于地层损失分布函数的计算仍然存在一定缺陷。根据极限平衡原理和隧道周围统一土体移动模型对Loganathan公式中的地层损失分布进行修正,而后将解析计算公式向三维空间予以拓展。通过对工程实例计算分析发现,与Loganathan公式得到的结果相比,修正公式算得的地表沉降槽宽度较小、土体水平位移也较小,计算结果更为准确,与工程实测数据更加吻合。     

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。     

袖阀管及深孔注浆在地铁站施工建筑物及管线保护中的应用

地铁暗挖施工,对周边建筑物及管线的影响一直受到参建单位的重点关注,暗挖施工对多座建筑物和多条管线都有影响,且管线及建筑物建设时间久远,极大地增加了变形控制难度。采用袖阀管和深孔注浆对建筑物和管线进行保护,取得了良好效果,形成以下结论:地表袖阀管注浆可以有效地将开挖影响范围通过注浆加固体隔开,使开挖后土体变形大部分发生在加固体外侧,有效控制建筑物的变形;小导洞内深孔注浆使得管线下方加固体形成拱形保护壳,减小管线上方土体变形范围,使管线总体变形大大减小,施工期间沉降量最大仅为9.95mm;无论采用袖阀管注浆还是深孔注浆,其注浆参数的选取、施工工艺的控制等都需要结合具体地层参数及时调整,合理控制注浆量和注浆压力。     

砂土场地排桩围护挡墙渗漏水对基坑变形规律的影响

针对富水砂层排桩挡墙渗漏水及基坑变形问题,以某地铁车站基坑工程为背景,采用数值模拟和现场实测方法对比研究砂土场地止水帷幕局部渗漏水前后基坑挡墙侧向位移、墙后地表沉降及围护桩墙内力变化规律。研究结果表明：止水帷幕局部渗漏加剧了渗流作用对基坑变形的影响,围护桩侧向位移曲线随基坑开挖深度的增大由“斜线”形向“鼓肚”形分布演变,墙后深层土体侧向位移曲线随水平距离L_p增大由非线性“鼓肚”形转变为线性分布;止水帷幕局部渗漏引起地表沉降量及影响范围增大,漏水后地表沉降显著影响区扩展为漏水前的2~3倍;围护桩身内力随基坑开挖深度增加而逐渐增大,漏水后桩身最大剪力和弯矩较漏水前减小;抑制渗漏通道扩展和阻止水土流失加剧是控制基坑渗漏灾害恶化的有效途径。研究成果可为砂土地区深基坑渗漏灾害防治与施工控制提供参考。     

上软下硬地层盾构斜穿建筑群“仓-注”联合控制技术下的地表变形规律研究

为研究盾构在上软下硬地层工况下盾构斜穿建筑群的安全稳定性,以深圳地铁14号线四坳区间为工程依托,建立盾构穿越建筑群实际工况的1∶1模型,研究在盾构下穿建筑物过程中在不同土仓压力和注浆加固联合作用下地表沉降的变形规律。通过研究不同土仓压力下的地表变形,对土仓压力进行变量分析,提出在此工况下最佳的土仓压力控制值;并基于施工建议土仓压力值对盾构下穿建筑物的不同加固深度进行研究,得出了保证建筑物稳定的7ｍ最小加固深度,确保建筑物稳定,为同类工程提供施工建议。