朝上盾构施工引起土体变形的数值模拟研究

朝上掘进盾构机从水平隧道始发向上掘进过程中,会导致周边土体变形。采用三维有限元模拟软件MIDAS GTS NX对过程进行建模,利用网格激活钝化、改变网格参数与属性的方法,模拟朝上掘进盾构施工的实际过程,得到隧道周边土体的变形规律,研究不同竖向隧道长度、不同朝上盾构掘进速度等因素对土体变形造成的影响。研究结果表明,在朝上掘进盾构的掘进过程中,地表土体离竖井中心点距离越近,其沉降呈现出先增加后减少,甚至隆起的情况,水平位移相比于竖向位移改变量较小;竖向隧道长度越长,土体及水平隧道因盾构向上掘进产生的扰动就越大;而施工时朝上盾构掘进速度越慢,对于土体的竖向扰动影响就越小。     

地铁盾构隧道下穿铁路框架桥模拟分析

鉴于某地铁盾构下穿铁路框架桥存在较大风险,文中在风险控制措施的基础上,建立了盾构隧道下穿框架桥的三维有限元分析模型,分析了不同模拟施工下框架桥竖向及水平位移变化规律。结果表明,框架桥竖向位移和纵向水平位移大于横向水平位移。通过三维数值计算,框架桥位移满足控制标准,结构处于安全状态,后掘进的右线盾构对框架桥位移有利。为类似工程提供一定的借鉴与参考。     

北横通道盾构穿越天目路立交桩基的分析

由于盾构开挖的卸载作用,盾构掘进将造成桥梁桩基及承台的竖向隆沉和侧向位移.同时,由于桥梁荷载的作用,盾构管片也将产生较大变形.本文以上海北横通道工程为背景,结合大直径盾构的掘进施工过程与对桥梁的保护措施,对盾构掘进开挖造成的高架桩基及承台附加位移和沉降进行了三维数值模拟.在此基础上,对盾构穿越立交时对桩基及承台的影响进行了评价,最终论证了盾构穿越天目路立交方案的可行性,并提出了相应的施工保护措施和结构处理方案.     

大盾构隧道施工对周边敏感性建筑物的影响研究

依托南京地铁十号线TA03标大直径盾构隧道工程,通过数值模拟研究与工程实测在大直径盾构推进过程中施工参数的改变对周边敏感性建筑物的影响规律。研究结果表明:建筑物的沉降量随注浆浆体弹性模量的增大而减小,适当加大浆体的弹性模量有利于建筑物的保护;注浆压力在一定范围内的变化会对周边敏感性建筑物产生较大影响,当注浆压力超出一定额度时,建筑物的竖向位移以及差异沉降量趋于稳定,不会再随着注浆压力的增大而变化;盾构机推进力对盾构机后方建筑物的沉降影响甚微,当盾构机临近时,盾构机前方建筑物竖向位移量会随着推力的增大而减小,但变化幅度不明显。研究结果对控制因盾构隧道施工引起的周边敏感性建筑物沉降有重要意义。     

盾构隧道施工对浅基础建筑物影响研究

结合深圳地铁7号线穿越4栋2层浅基础(2层烧结砖基础)建筑物,采用数值模拟的方法并与现场监测数据相结合,研究盾构施工对浅基础建筑物的影响规律。通过分析盾构掘进对地表横纵向、建筑物关键观测点沉降及建筑物基础应力的影响程度,并与现场监测结果进行对比,研究结果表明靠近隧道一侧建筑物地表沉降比远侧沉降偏大;地层软硬程度对地表建筑物沉降影响较大,尤其是软硬地层交界面位于同一建筑物下方时,会造成建筑物点沉降差异较大;数值模拟结果比监测数据偏大,在施工中可借鉴数值模拟结果对建筑物变形量进行预测是否在可控范围内。     

隧道盾构施工旋挖桩隔离效果分析

为分析隧道盾构施工时旋挖桩对减少邻近建筑物位移的效果,以苏州地铁4号线工程苏州火车站站至北寺塔站区间的一栋三层框架结构为例,对隧道盾构施工过程中的地表沉降进行了实测,并采用有限元软件ABAQUS建立三维弹塑性模型,模拟了隧道盾构施工过程中在有无旋挖桩隔离两种情况下该建筑物的水平和沉降变形,对两种情况下建筑物的变形进行了对比分析。分析结果表明,隧道盾构施工过程中,旋挖桩能有效地隔断桩内外的地表变形,明显减少盾构施工引起的邻近建筑物沉降。相对于无旋挖桩隔离,有旋挖桩隔离时建筑物的柱底水平位移减少56.2%左右,竖向沉降位移减少67.6%左右。     

盾构掘进施工对周边单桩变形影响研究

针对苏州轻轨1号线盾构隧道区间施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构隧道施工对周边单桩变形的影响,结果表明:盾构隧道施工过程中,桩身横向位移在隧道中心位置处最大;盾构切削面距离桩体9 m、6 m时,桩身的横向位移较小;随着盾构机进一步掘进,桩身横向位移全部偏向隧道,桩身位移曲线严重弯曲;当盾构切削面越过桩基3 m后,桩身横向位移变化较小,竖向变形沿桩身变化较小;随着盾构机掘进,其值逐渐增大。当桩长增加时,桩底的横向位移、竖向位移均随之减小,桩长对桩身沉降的影响比较明显。盾构正下方穿越单桩时,桩身竖向位移大于沿隧道轴向位移,桩底与盾构顶部的施工安全距离约为3 m。     

北京地铁10号线国贸—双井区间土压平衡 盾构施工数值模拟研究

 以北京地铁10号线国贸—双井区间盾构施工为背景,运用FLAC3D软件对盾构过程进行动态模拟,在模拟盾构隧道周围设置应力及位移监测点,计算得出隧道周围土体垂直和水平方向位移及相应的应力变化规律。研究结果表明：盾构推进过程中,盾构开挖面前方土体受到挤压作用,不仅表现在竖向位移,水平位移也有同样现象发生,水平位移绝对值不如竖向位移显著;在盾构开挖面附近边界,土体垂直和水平应力下降明显,释放率在50%左右;盾构推进对周围土体的剧烈扰动主要集中在开挖面处至开挖面后方20 m土体范围内。数值模拟结果跟实测结果吻合较好。     

砂卵石地层EPB对条基建筑物影响分析及保护

本文结合成都地铁施工通过的第一处建筑物的施工,介绍在成都卵石土地层中土压平衡盾构机下穿条形基础的建筑物施工经验。掘进前对建筑物沉降进行了数值模拟,确定了理论上该建筑的允许沉降值,盾构下穿建筑物时采用地下掘进参数控制、地面跟踪注浆的方法,最大可能的降低建筑物沉降,经实践证明是成功的,对该类地层的盾构下穿建筑物提供了有益的施工经验。     

砂卵石地层EPB对条基建筑物影响分析及保护

本文结合成都地铁施工通过的第一处建筑物的施工,介绍在成都卵石土地层中土压平衡盾构机下穿条形基础的建筑物施工经验。掘进前对建筑物沉降进行了数值模拟,确定了理论上该建筑的允许沉降值,盾构下穿建筑物时采用地下掘进参数控制、地面跟踪注浆的方法,最大可能的降低建筑物沉降,经实践证明是成功的,对该类地层的盾构下穿建筑物提供了有益的施工经验。     

盾构施工对既有建筑物影响分析及安全控制技术

依据昆明地铁四号线某区间侧穿多层建筑物的工程案例,利用岩土工程领域最为通用的有限差分程序FLAC3D对地铁盾构施工过程进行数值模拟分析,并对盾构掘进造成隧道周围土体移动及地表沉降规律作出一定的分析。采取相应的加固措施可以保证盾构施工过程中既有建筑物的安全性和稳定性。现场的监测数据表明,盾构侧穿村舍时采用的减灾加固措施是合理有效的。     

地铁联络通道软土地层冻结法施工的FLAC三维数值模拟

通过数值分析对上海轨道交通13号线世博园站至长清路站专用交通联络线工程盾构井与13号线右线区间之间进行联络通道的开挖进行模拟.联络线盾构井为明挖法施工法施工,采用地下连续墙为围护结构;联络通道开挖采用水平冻结法加固地层,为确保开挖过程冻结壁的安全性,采用三维有限差分法FLAC3D,对整个施工过程进行了数值模拟.分析冻土壁的开挖过程中应力变化和土体位移,并对冻结施工的安全性进行了分析,提出了相应的施工指导建议.     

叠落区间施工与邻近新建建筑相互影响安全性分析

文章根据实际项目,结合项目工程进度及筹划,通过理论分析和数值模拟的手段,分析了叠落盾构区间开挖引起的地面沉降及新建项目封顶后盾构区间侧穿时其变形承受能力.数值模拟盾构掘进引起地表土体最终沉降量最大值为21.2 mm,受土体位移及变形传递的影响,建筑物的最大水平变形量为2.4 mm,最大沉降量为1.0 mm,最大差异沉降为0.1 mm,高层建筑物的倾斜值0.000 24,并与理论分析计算值相吻合,均满足建筑物变形保护要求.通过相互影响分析表明,新建项目能满足后期盾构隧道侧穿的控制保护标准,其对轨道交通盾构区间实施的影响可控.     

桩锚支护变形规律及基坑周围变形分析

对基坑开挖过程中的实测数据分析是研究桩锚支护变形的有效方法。本文根据基坑坡顶的水平位移与竖向位移、周边建筑物的沉降数据,讨论了在桩锚支护下基坑降水以及锚索施工对基坑坡顶位移和周边建筑物沉降的影响,并利用统计方法对坡顶的水平位移和竖向位移进行了相关性分析,最后借助PLAXIS 3D有限元软件对基坑开挖进行数值模拟。实测数据以及模拟结果表明:基坑降水对坡顶的竖向位移、周边建筑物沉降影响较大;同时锚索施工也会对基坑坡顶竖向位移、周边建筑物沉降产生一定的影响;基坑坡顶水平位移和沉降呈现非线性关系;数值模拟与实测结果的趋势大体一致,可以为基坑的现场开挖提供一定的参考。     

盾构隧道近距离下穿既有隧道的数值分析

通过对武汉市轨道交通3号线盾构隧道下穿2号线既有隧道工程实例的分析,结合类似地层工程经验提出了盾构隧道近距离下穿既有隧道的工程措施,并运用数值分析的方法,得到了盾构下穿过程中既有隧道的竖向位移与盾构机顶推力、土层加固、盾构机掘进位置的关系,验证了工程措施的可行性,提出了相关建议。     

地铁联络通道冻结法施工三维数值模拟分析

在地铁联络通道水平冻结法施工过程中,对已建的盾构隧道、地下管线、地表建筑物等都将产生较大影响.以南京地铁二号线莫愁湖站～汉中门站区间联络通道及泵房水平冻结法施工为工程实例,采用FLAC3D进行数值模拟,对地铁联络通道施工过程中的冻结温度场的发展变化、冻胀融沉引起的地表位移以及冻胀力引起的隧道内力和变形等做了详细的分析,...     

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。     

北京昌平线盾构始发端加固范围的研究

盾构始发端是盾构掘进过程中的危险地段,当前关于盾构始发端的加固范围尚无定论。以北京昌平线二期水库路站—昌平新区站地铁盾构始发端加固工程为研究背景,通过始发端支架计算、不同处理长度和宽度的数值仿真模拟,分析了盾构始发端处理的范围和大小。结果表明,当纵向加固长度达到9 m之后,对盾构始发开挖的位移场和应力场影响已不大,但考虑到盾构主机长度为9.3 m,将纵向加固长度确定为9.5 m;在保证纵向加固长度9.5 m不变的前提下,随着横向加固长度的增加,横向最大位移量在不断降低,而竖向最大位移量在不断增加,横向加固长度定为5.5 m。     

盾构隧道在圆砾地层侧穿桩基变形分析

以某盾构隧道在富水圆砾层中下穿某桩基建筑物为例,以数值计算为依托,对加固方案进行可行性论证。结果表明:在卵石地层采用旋喷桩隔离加固方案对既有桩基水平位移及竖向位移均能起到控制作用。     

富水砂层土压平衡盾构施工地层沉降分析

以广州地铁盾构隧道某施工段为背景,应用数值模拟相结合的方法,研究了富水砂层中盾构掘进施工引起周围地层位移场的分布规律,结果表明：计算结果与实测值吻合较好。