桥桩施工对邻近既有地铁隧道影响研究

运用MIDAS GTS NX有限元软件模拟桥桩施工对既有地铁隧道结构的变形影响,并与实测值作对比,探究了桥桩施工工况下对邻近既有地铁隧道的变形影响程度。通过运用控制变形的方法,研究了有无钢套管、桩-隧相对位置、桩-隧水平净距、桩径4个因素分别引起的邻近地铁隧道的受力变形规律。研究结果表明:利用软件模拟计算得到的隧道竖向位移要大于实际监测值;有钢套管的桥桩施工对邻近既有地铁隧道的影响较小;桥桩越长、桩径越大对既有地铁隧道影响就越大;桩-隧水平净距越大,邻近既有地铁隧道产生的变形就越小。     

地铁隧道盾构侧穿多个既有立交桥桩工程影响研究

以河南省郑州市轨道交通某区间隧道侧穿桥桩为背景,采用有限元分析方法,对盾构双隧道施工影响下既有桥梁桩基变形及内力进行分析。通过数值分析得出以下结论：盾构隧道侧穿通过既有桥桩时会引起桥桩水平及竖向不均匀变形,桩体在隧道轴线处产生弯曲及倾斜;桩身在局部产生负摩阻力;双隧道轴线内部桥桩受双隧道共同作用出现二次相反方向变形,施工时应采取必要措施对其进行维护,避免桩体出现破坏。     

大断面顶管通道近接穿越下覆既有地铁隧道数值模拟与现场试验

南京某地下步行通道采用非开挖顶管法施工,顶管近距离穿越既有地铁区间隧道及城市主干道。为了保证隧道及主干道安全,施工前建立三维有限元计算模型,模拟施工全过程,预测施工可能引起的隧道及地表变形。根据数值模拟结果提出针对性控制措施,并制定合理的监测方案,分别对隧道竖向位移、水平位移、径向收敛和地表隆沉进行监测。基于监测数据分析隧道及地表变形规律,明确顶管施工期间隧道及地表变形的3个不同发展阶段。研究表明:隧道竖向位移主要表现为隆起,由通道内出土卸荷所引起,工作井基坑开挖对其影响几乎可以忽略;顶管施工过程中,下覆隧道竖向位移先后经历了初始下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;同一监测断面内,地表最大沉降位于通道中心轴线上方,距离通道越远沉降越小;采用微欠挖工艺有效控制了隧道最终隆起和地表最终沉降。     

桩基施工微扰动对既有地铁隧道的影响

以深圳前海交易广场基坑工程为背景,采用有限元软件系统研究了桩基施工微扰动作用下既有地铁隧道结构的动力响应。结果表明,隧道管片测点水平振速和变形峰值均大于测点竖向振速和变形峰值,桩孔底深度为4 m时,测点2的水平方向和竖向峰值变形最大值均大于其他测点。桩孔距既有隧道不同水平距离时,地铁隧道管片峰值变形和峰值振速最大值均位于桩孔与隧道水平投影距离最小处。采用全回转全套管技术,可有效降低钻孔过程中振动对地铁管片的影响。     

地铁盾构隧道重叠下穿施工对上方已建隧道的影响

以广州地铁三号线大塘一沥浯区间盾构隧道穿越的地层条件为背景,针对盾构隧道结构的特点,引入横向和纵向不等的刚度折减系数,采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的手段,对地铁盾构隧道重叠下穿施工所引起的上方已建隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行了深入研究,探讨和揭示了围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道重叠下穿施工所引起的已建隧道的变形和附加内力分布变化的影响规律.研究结果表明,新建盾构隧道施工所引起的已建隧道最大隆起点位于掌子面前方约2D (2倍直径) 附近,不均匀沉降主要出现在约掌子面前方3D到后方2D的范围内,顶推施工将引起已建隧道在掌子面前方产生较大附加内力,而对后方影响较小,具体视隧道埋深、间距、围岩和施工因素而定.     

钻孔灌注桩钢套管长度对紧邻地铁隧道变形影响

为减少桩基施工对紧邻运营隧道的影响,可采用一定长度的钢套管护壁的施工技术以保证地铁的正常运行,但目前相关钢套管的设计还未有统一标准。使用数值模拟方法,分析采用不同长度钢套管时,钻孔灌注桩对隧道及周边土体产生的影响。模拟结果表明,钢套管能很好地减小施工过程中对隧道的影响;当套管长度超过隧道底部4 m时,效果明显,且继续增加钢套管长度时效果减弱;4种方案沉降最大值分别为3.0 mm、2.9 mm、2.7 mm、2.6 mm,且地表沉降值随着逐渐远离桩而逐渐减小。同等条件下,桩径越大引起的隧道衬砌变形越大;隧道衬砌的水平位移、垂直位移和轴力随着桩隧距增大而减小。     

盾构隧道近接施工对桥桩影响及保护措施

以郑州地铁3号线盾构隧道近距离侧穿高铁高架桥桩为例,利用有限差分软件,分析了盾构施工对临近桥桩的影响,并提出设置隔离桩保护桥桩的方案。结果表明:盾构近距离侧穿桥桩时,桥桩会产生较大的竖向沉降和水平弯矩;采取设置隔离桩的措施后,对桥桩的沉降及受力有一定的改善作用,能较大限度地减少盾构施工对桥桩的影响。     

地铁盾构隧道下穿高铁桥桩变形控制研究

地铁盾构隧道下穿既有高铁线路,由地层损失引起地表沉降,对高铁桥梁桩基产生不利影响。本文根据国内地铁隧道下穿既有铁路的相关实例,总结隧道下穿后对既有铁路轨面沉降、钢轨高差、轨距等指标控制限值。结合国内某城市盾构隧道下穿铁路的实际工程,采用有限元数值模拟方法,研究盾构下穿前采用隔离桩防护措施对高铁桥桩变形的影响。结果表明,合理的隔离桩防护结构能够有效减小墩台竖向沉降和水平位移,能满足高速铁路线的轨道控制限值要求,并提出盾构近距离下穿高铁桩基的施工控制措施。     

地铁隧道近距穿越施工对桩基承载力的影响研究

通过三维拉格朗日有限差分法数值模拟分析，从桩侧摩阻力、桩端总抗力和桩底段轴力等方面对广州地铁二号线浅埋暗挖隧道近距穿越建筑桩基础施工引起桩基承载力变化规律进行了深入分析研究。研究结果表明，隧道施工对桩基承载力的影响主要表现为对桩侧摩阻力和桩端总抗力两方面的影响，桩底位于隧道围岩不同部位的桩受隧道施工的影响迥然不同，桩的侧摩阻力与桩端总抗力因地铁隧道开挖扰动而发生复杂变化，最终表现为桩轴力的复杂变化，从而影响到桩基承载力。当桩基受扰较大时，采用地层注浆加同或桩基托换等积极措施来控制桩基承载力和桩体沉降是十分必要的。研究结果为地铁建设中类似地质条件下高层建筑桩基加固或桩基托换工程提供参考。     

杭州地区基坑开挖对邻近既有盾构隧道影响的统计分析

基坑施工对邻近建筑物的影响一直是研究的热点问题,而盾构隧道结构对变形更为敏感,开挖施工对既有隧道的变形影响问题值得重点关注。选取杭州地区17个既有地铁盾构隧道的基坑工程实例,研究开挖施工对隧道结构的变形影响,分析基坑与隧道的水平净距、相对高差、开挖深度等空间参数对隧道变形的影响。研究结果表明：基坑开挖的卸荷作用会引起邻近隧道结构的附加变形,且水平位移通常大于竖向位移;隧道的变形影响随着与基坑的水平净距增大而呈非线性递减;隧道的竖向位移随基坑开挖深度增加而线性增大,且不同开挖深度的敏感性不同。研究成果对类似地区的地铁隧道保护工作具有一定的参考意义。     

新建隧道斜交下穿既有盾构隧道的变形分析

随着轨道交通的迅猛发展,地铁隧道之间相互穿越不可避免,既有地铁结构随着新线施工的附加变形发展规律成为目前地下工程建设的热点问题。本文结合北京某浅埋暗挖法隧道斜交下穿既有盾构隧道工程的施工和监测,分析了斜交下穿施工各阶段既有盾构隧道的变形规律,提出既有盾构隧道沉降理论公式,并且基于提出的理论公式及沉降实测数据进行拟合分析,得到既有盾构隧道沉降曲线的地层损失率为0.013%～0.948%,基本处于天然地层数值范围内的较低水平。增大拱脚受力面积的施工辅助措施对控制地层损失率有一定作用,既有盾构隧道沉降槽宽度参数为1.13～16.96,远大于天然地层数值,根据拟合值及以往地层经验参数给出穿越各阶段既有盾构隧道的沉降公式的相关参数的建议值。通过监测数据分析发现,穿越施工既有盾构隧道变形以沉降为主,呈现“双凹槽状”纵向柔性变形特征,且主要发生在上台阶穿越施工期间,水平位移相对较小,盾构隧道椭圆度变化与竖向净距有一定关系。     

珠江口隧道水下近距离侧穿桥桩影响分析

为确保盾构隧道近距离施工过程中既有交通结构安全运营,以珠江口隧道万顷沙侧盾构段近距离侧穿凫洲大桥48、49号桥墩工程为例,建立了考虑壁后注浆、地层损失率等多因素精细化数值模拟模型,对地层加固后盾构侧穿凫洲大桥桥桩的相互作用进行安全评估,分析桩基竖向位移、水平位移、差异性沉降,结果表明：加固措施合理有效,对桥桩及桩周土体变形起到了控制作用。     

盾构隧道下穿地铁车站结构沉降特性研究

依托某拟建盾构隧道下穿既有地铁车站工程,考虑实际的工程地质水文条件、隧道施工过程中上部车站结构传递到地基上的荷载、盾构施工参数等因素的影响,建立数值计算模型,模拟盾构隧道下穿施工的全过程,对车站下方有无预埋桩基、不同盾构推力、不同形式预埋桩基条件下车站沉降变形规律进行了分析。研究结果表明:设桩时隧道开挖引起车站底板的沉降变形仅为不设桩的12%,预埋桩基具有约束地铁车站沉降变形纵向扩展的作用;既有地铁车站底板的隆起量随盾构推力的增大而增大,沉降量随盾构推力增大而减小;综合考虑预埋桩基长径比、距径比、排布方式等因素的板凳桩更有利于控制盾构隧道施工对既有车站结构沉降变形的影响。     

盾构施工对地下管线影响数值模拟研究

城市地铁隧道盾构施工过程中,由于地层损失引起周围土体变形,从而造成既有近接管线中产生附加应力。过大的附加应力会导致管线破坏,对城市运行造成较大影响。本文采用ABAQUS有限元计算平台,针对隧道与既有近接管线垂直工况,对盾构施工过程中隧道周围土体变形以及近接既有管线的变形和受力特性进行了分析。结果表明隧道正上方的土体随着埋深的增大沉降逐渐增大且各个沉降槽曲线均呈高斯分布;管线变形曲线与土体开挖面所在平面的沉降槽曲线相似,也服从高斯分布;并且隧道周围既有管线对周围土体沉降具有抑制作用。     

钢套管施工对地铁隧道影响分析及变形控制研究

为了减小钢套管施工对地铁隧道变形及位移的影响,施工前需对钢套管的旋进过程进行分析。通过数值模拟得到对隧道影响较大的旋进深度和不同旋进深度下作用于钢套管的最大机械下压力,以此下压力配合旋压机械上的油压表来严格控制钢套管的旋入过程。现场实测结果表明：当钢套管旋进到隧道水平轴线以下时,管内土柱达到临界高度并发生闭塞,从而挤压套管下部土体,导致隧道上浮、偏移,并产生椭圆形变形。为了严格控制施工期间隧道的变形量及位移量,本文提出在隧道旁打设应力释放孔来减小钢套管旋进时对隧道的挤压影响,或选择合理施工顺序来减小超孔隙水压力对地铁隧道的影响。     

拆复建桥桩对软土地层盾构隧道结构影响研究

以大直径桥桩紧邻既有地铁盾构隧道施工为研究背景,基于隧道病害调查和长期变形监测数据,分析典型河漫滩软土地区钻孔桩打、拔近接施工对盾构隧道衬砌环结构影响,并对钢护筒超前加固效果进行量化评估。结果表明:近距离桥桩拆复建工程在原隧道结构较大变形的基础上,进一步对结构病害产生不良影响,使得结构安全性储备降低,需要进行及时必要的修复性处理;淤泥质粉质黏土较其他地层内隧道受施工影响变形量更为显著;采取钢护筒措施可减少隧道62.5%位移变形量、42.9%横断面收敛变形量。     

软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析

 类矩形盾构断面形状、机械配置与圆形盾构的差异必然引起地层变形规律有所不同,以国内首例软土层中类矩形盾构地铁隧道工程为背景,依据现场实测地表变形、土体分层沉降数据,分析类矩形盾构隧道施工引起地层竖向变形的基本规律,并结合变形机制对施工控制提出建议。结果表明：类矩形盾构施工引起地表沉降最大值约50 mm,开挖面前方影响范围约20 m;地表竖向位移随时间发展呈现出缓慢沉降(隆起)、急剧隆起、快速沉降、平稳沉降4个阶段,沉降主要发生在盾构通过后,由软土地层受扰动后固结引起。地层竖向变形主要受土仓压力、盾尾注浆、盾构姿态等因素的影响,其中,盾构掘进姿态控制是盾构两侧土体竖向位移方向相反的主要原因,盾构姿态对周围地层变形影响比单圆盾构更显著。     

正交下穿施工对上部既有隧道安全的影响研究

本文首先对新建隧道下穿上部既有地铁隧道的类型进行了划分,对此类工程既有隧道的变形特征进行了总结。进而,在假定隧道正交下穿施工引起的地层沉降槽符合高斯曲线、既有隧道与周边地层的变形趋势一致的基础上,基于弹性地基梁模型,推导了计算既有隧道受新建隧道垂直下穿施工影响而产生的纵向沉降曲线表达式、纵向应力计算公式以及既有隧道所能承受的极限沉降表达式。形成了定量评价新建隧道垂直下穿施工对上部既有地铁隧道纵向变形和内力影响的理论计算方法和思路。通过与具体工程实例监测结果的对比分析,上述方法所得计算结果与实测值吻合较好,可以满足工程使用要求,对今后类似工程的设计和施工很有借鉴意义。     

顶管施工过程穿越下覆既有地铁隧道数值分析

南京江北新区沿天华南路新建污水管采用顶管法施工,顶进路线由既有地铁3号线上方近距离穿过。为了保证地铁隧道安全,利用MIDAS/GTS三维整体建模,通过划分施工段模拟施工过程来预测施工可能引起的隧道变形及地表隆起。根据数值模拟结果,分别从隧道竖向位移、隧道水平位移、隧道管径径向收敛和地表土体位移等方面分析其安全性,并提出相应建议。研究表明:顶管施工过程中,隧道竖向位移主要表现为隆起,下覆隧道竖向位移先后经历了初始隆起、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;顶管对隧道水平位移的影响主要集中在通道投影范围内;结论可为类似工程设计施工提供参考。     

盾构掘进坡度对周边桩基础影响的研究

针对苏州轻轨一号线盾构隧道的施工情况,采用三维有限元数值模型,研究盾构掘进坡度对双桩承台基础变形的影响。计算结果表明:当隧道纵向掘进坡度发生变化时,左、右桩的沉降值变化比较明显。隧道纵向掘进坡度变化引起双桩承台中左桩水平横向位移比右桩大;双桩承台中左桩的沉降小于右桩,由此导致了整个双桩承台发生单向倾斜。盾构纵向掘进坡度对双桩弯矩的影响均较小,对靠近隧道侧的桩顶轴力影响较大。在施工时应该重点监测桩身的竖向沉降,验算桩身强度,确保桩基础安全,并根据实测和验算结果及时采取相应的加固措施。