盾构隧道近距离穿越群桩基础的影响分析

以长沙地铁1号线新河三角洲站—开福寺站区间隧道为工程背景,利用FLAC3D有限差分方法模拟盾构隧道近距离侧穿桩基的施工过程,揭示了盾构隧道侧穿桩基对地表沉降、桩基变形与内力的影响规律。研究表明盾构隧道掘进过程中将会引起邻近桩基发生平行于盾构轴线和垂直于盾构轴线两个方向的挠曲变形,从而导致桩基内部产生较大的附加轴力和弯矩;桩基础的应力和变形都与盾构的推进过程密切相关,在盾尾穿越桩位前后0.5 D距离范围内达到最值。     

盾构穿越防汛墙施工技术

上海某地铁盾构隧道穿越上海第三大河白莲泾,白莲泾防汛墙基础为钢筋混凝土方桩结构、桩基伸入隧道内,盾构通过前须处理桩基。为保证防汛安全和满足盾构穿越要求,先在防汛墙外侧施做砖结构临时防汛墙,然后拆除盾构穿越区域的防汛墙,利用船载起重机拔除影响桩基,在桩孔中灌砂并采用搅拌桩加固扰动地层,在原桩位置打入短桩代替原来的方桩,凿除上部50cm混凝土保留钢筋和基础连接形成整体结构。恢复上部墙体结构,在等强后盾构穿越。     

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

以双线盾构隧道下穿既有市政隧道施工为研究对象,在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上,考虑土体、既有结构、盾构机体、新建结构多体的相互作用,研究了单线和双线贯通对地层变形、既有隧道内力和变形、围护桩变位以及盾构隧道自身内力的分布特征。研究表明:盾构下穿时,既有矩形市政隧道水平向附加拉应力主要出现在隧道底板,竖向最大附加拉压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置;在盾构隧道正常施工条件下既有隧道是安全的。     

小半径近距离盾构隧道侧穿高架桩基影响研究

以上海市轨道交通某盾构区间隧道侧穿内环高架桥桩基为背景,通过有限元数值模拟,分析盾构隧道穿越施工引起的桩基竖向位移、水平位移及倾斜率。研究表明:使用有限元软件模拟盾构穿越施工,可以较好地得到盾构隧道穿越引起的邻近桥桩变形量,以及桩基变形变化趋势;计算结果结合现场实测数据对比表明,在采取可靠措施的前提下,盾构隧道施工引起的邻近桩基竖向变形、倾斜,在桩基变形允许范围内,满足高架桥正常运营要求;小半径盾构隧道施工,需严格控制地层损失率,避免纠偏量过大、过猛。     

基于监测反演的圆形地下连续墙支护受力变形特征分析

选用某地下连续墙支护的圆形基坑为例,在第一至七层土体开挖施工监测和反演分析的基础上。针对第八层土体开挖阶段地下连续墙支护结构和周围岩土体的拟合反演参数,在依据现场前期勘察和室内土工试验数据进行修正的基础上,进行第九层土体开挖阶段的施工模拟。分析总结模拟结果,将依据反演所得的参数计算的结果与第九次土体开挖阶段监测所得的数据进行对比分析。模拟和对比分析结果表明:地下连续墙混凝土最大环向应力计算值与钢筋应力实测值对应的换算应变比较接近,初步论证理论计算值与实测值吻合较好。竖向应力计算值明显低于环向应力计算值,得到体系以环向受力为主。且无论是从内衬支撑力还是内衬轴力来看,内衬受力水平很低,说明支撑体系主要以地下连续墙受力为主。论证得到地下连续墙各处弯矩均匀,内力以轴力为主,环向内力分布比较均匀。间接证明改思路和方法可作为后续地下连续墙施工监测和预测下一阶段支护结构受力变形特点的方法。     

外滩通道工程盾构穿越苏州河防汛墙影响分析

上海市外滩通道工程中间段为盾构穿越苏州河防汛墙,该文通过ANSYS程序模拟盾构掘进,并把程序结果和经验公式计算结果进行比较分析,从而对盾构穿越苏州河防汛墙的实际施工进行指导。     

可模拟盾构切削混凝土地下连续墙的试验技术

盾构切削超深地连墙进出洞时盾构刀盘的布置型式以及可切削混凝土的配比设计是上海市苏州河深层排水调蓄管道系统工程试验段的主要难题之一。基于可模拟盾构切削混凝土地连墙的试验要求,制定相应的试验模拟技术以及试验过程参数监测方案,并结合初步试验成果,提出了技术优化方案。研究成果可为同类超深地连墙盾构穿越工程提供借鉴。     

杭州环北大直径泥水盾构隧道下穿高铁桥涵的实测分析

杭州环北地下快速路隧道工程采用大直径（11.58 m）泥水平衡盾构浅覆土斜交下穿既有沪杭高铁桥涵。为确保高铁运营安全,对桥涵沉降进行监测,同时考虑盾构穿越施工阶段隧道所处的复杂环境条件,通过在管片中埋设纵向和环向钢筋应力计,对盾构施工引起的隧道纵向及环向结构响应进行全过程跟踪实测分析。监测结果表明： 桥涵最大纵向差异沉降率为0.20‰,最大横向差异沉降率为0.30‰,均在铁路安全控制标准内;在隧道穿越施工过程中,盾构总推力随盾构姿态的变化而变化,并对隧道管片受力和桥涵位移产生明显影响,其中,管片纵向轴力呈现“顶部大,底部小”的趋势,环向弯矩呈现“腰部最大,拱顶、拱底次之,两肩最小”的特点,桥涵倾斜方向也会发生变化。研究成果证明： 在大直径泥水盾构穿越施工过程中,为保障施工质量与安全,除了需要对穿越对象进行严格监控之外,对隧道本体进行监控研究也同等重要。     

盾构下穿近接公路隧道影响规律研究

盾构下穿近接公路隧道引起的不协调变形、结构内力的重分布等问题易导致结构病害,甚至影响结构的正常使用。研究盾构施工全过程中对公路隧道的影响规律对保证土体和结构物的稳定性、安全性尤为重要。结合实际工程,采用有限差分方法对地铁盾构下穿公路隧道全过程(即盾构到达公路隧道前、穿越过程中、盾尾离开公路隧道)进行了三维数值模拟,得出了盾构下穿近接公路隧道的影响规律。由于公路隧道对土层的约束和底板立柱桩的屏蔽作用,距离公路隧道侧墙越近,地表受盾构施工的影响越弱,地表土层沉降值越小;盾构下穿公路隧道过程中,公路隧道出现一定程度倾斜,左右侧墙相对高差达1.91mm,底板最大剪切压应力较盾构掘进前增加了29.8%;盾构穿越全过程中公路隧道立柱桩轴力最大值发生在距桩顶5m处,且轴力在盾尾脱环阶段增加较明显,可见土体损失引起立柱桩负摩阻力不可忽视。     

大直径盾构双线隧道下穿高铁车站的受力变形研究

针对广州地铁十八号线大直径盾构双线隧道近距离下穿佛莞城际番禺大道站,建立三维地层-结构有限元模型,研究了车站结构和盾构隧道的受力和变形特征,并结合现场监测数据进行对比。研究结果表明:车站结构及隧道变形计算结果均小于规范限值,车站地连墙、底板弯矩增量稳定;实测车站结构沉降和水平位移最大值均发生在盾构双线施工完成,并与有限元计算结果接近;双线盾构的掘进对车站侧墙、抗拔桩和隧道水平位移的影响主要发生在左线掘进过程中;车站结构的内力和变形的变化趋势与盾构施工密切相关,右线、左线盾构依次掘进对车站底板沉降影响具有叠加效应。研究结果可为大直径盾构近距离下穿建筑物受力变形影响分析提供参考。     

圆形深基坑围护结构优化设计研究

为深入研究圆筒状地下连续墙的内力和变形特征,建立实际风井工程的三维有限元力学模型,重点分析不同地下连续墙接头刚度、分幅形式以及坑底加固混凝土标号等因素对施工期整个围护结构内力和变形的影响。研究成果表明:1)地下连续墙接头刚度的变化对圆形围护结构的受力和变形的影响不甚明显,接头刚度越小,地下连续墙位移稍许增大,内力变化很小;2)地下连续墙分幅数的影响较为明显,槽段设置24幅与15幅相比,围护结构产生的变形和内力较小;3)工作井底板下部混凝土标号越高,墙体所受的内力和变形越小,并由此提出合理的支护技术参数和措施。所得结论表明,风井基坑在土体开挖及盾构破井过程中的稳定性符合安全要求。     

盾构井环框梁等效侧向刚度计算及对基坑的影响分析

为研究在地铁明挖基坑计算中由于忽略盾构井开孔导致的结构侧向刚度削弱问题对基坑受力和变形的影响，以武汉地铁11号线未来三路站标准2层盾构井基坑为例，建立荷载-结构模型，根据k=F/l计算盾构井环框梁结构等效侧向刚度，并将其作为基坑逆工况换撑刚度； 利用Plaxis有限元软件，建立土层-结构模型，对在基坑逆工况回筑过程中采用环框梁等效侧向刚度和整板刚度2种不同换撑的刚度进行对比分析，结果显示： 2种换撑刚度造成围护结构最大位移相差4.8%，最大弯矩相差2.7%，最大剪力相差1.3%，总体差别不大。     

中间风井内盾构隧道管片局部拆除方案研究

为解决苏州地铁盾构隧道直接掘进通过围护结构为玻璃纤维筋连续墙、内部充填土体的明挖风井后, 位于地下空间下方的 深埋盾构隧道与区间风井间封堵困难、整环管片拆除风险过大的问题, 创新性地提出规避风险的管片局部拆除方案, 即盾构隧道 上部管片拆除后增加梁板形成倒“Ω”结构。 对该方案施工中涉及的影响因素进行分析研究, 重点探讨管片局部拆除方案及倒“Ω” 结构的可行性, 并提出多方面的控制措施, 最后对倒“Ω”结构进行理论计算分析。 结果表明: 在地铁区间风井内盾构隧道管片全 环拆除施工风险过大的情况下, 可以通过拆除盾构隧道上部管片并增加梁板形成倒“Ω”结构的方案解决风险过大问题。 此外, 结 合现场施工验证该创新方案的可靠性。     

超深超大工作井叠合墙结构工作性态全过程分析

为研究南京市纬三路过江通道江南工作井的全过程工作性态,以指导设计和施工。通过对竖井设计特点的分析,综合考虑安全、经济因素,兼顾施工期与运营期使用需要,确定采用叠合墙的结构设计方案;采用数值模拟手段得出地表沉降与竖井围护结构刚度的关系曲线,证明了地下连续墙在控制地表沉降方面的优势;运用SAP2000建立三维有限元模型,对工作井的叠合墙结构施工和运营进行了仿真模拟,研究了叠合结构的变形和受力特征;通过二维和三维计算对比,结合实测数据,指出竖井结构内力计算时,其空间效应是不能被忽略的。通过分析,论证了叠合墙结构体系在江南工作井中运用的合理性,证实了其经济、受力合理、控制沉降好等优点,可为类似工程提供借鉴。     

一种跨海地铁隧道盾构始发端头加固方法

海滨地区的地下水贮藏丰富,且常常同海水存在水力联系。为了降低跨海地铁隧道的盾构始发风险,以厦门地铁3号线跨海区间工程为例,遵循"先封闭降水,后土体加固"的技术思路,提出了一种素混凝土地下连续墙与高压旋喷桩相结合的盾构始发端头加固方法,并针对该加固方法给出了配套的施工降水及洞门防水设计方案。实践表明:该方法在海滨富水砂层可以有效阻断地下承压水,保障土体加固效果,降低盾构始发风险。此外,为防止素混凝土地下连续墙在盾构推力作用下发生脆性破裂,影响施工安全,利用FLAC3D数值模拟软件对不同盾构推力作用下的墙体应力状态进行分析,得出保证素混凝土地下连续墙完整性的盾构有效推力控制范围值。     

长沙南湖路湘江隧道岸上段基坑围护结构选型分析

为减少城市中复杂周边环境下明挖隧道基坑因围护结构选型不合理造成的施工事故和经济浪费,在总结前人研究成果的基础上,以长沙市南湖路湘江隧道岸上段明挖基坑为例,对周边建筑物和管线密集道路下的深基坑、相互交错且不同深度的隧道基坑及相互临近基坑的围护结构选型和设计进行了较为详细地介绍,并得出以下结论:1)对于城市道路下明挖基坑,特别是对于路下管网和建筑物密集地段,建议采用防止侧向变形较好的排桩(或连续墙)+内支撑的围护结构形式,可以有效地控制基坑变形;2)对于基坑深度差别不大,且具有一定距离的临近基坑,建议采用互不影响的共用对拉围护结构;3)对于复杂线路、深度差别较大,且基坑之间夹层较薄的交错基坑,建议采用共用基坑短桩及有限放坡的围护结构形式。     

盾构井基坑支护设计

该文介绍的盾构井尺寸为28.0m×14.0m×19.9m,基坑支护结构采用地下连续墙+钢筋混凝土支撑体系。由于该盾构井为引水工程的一部分,同时要具备临时支护及长期使用两种功能,所以该文重点介绍了该基坑结构的分析方法及为满足后期运营所需考虑的相关工程措施。     

穿黄工程盾构始发井内衬混凝土逆作法施工技术

南水北调中线一期穿黄工程盾构始发竖井项目是国内迄今为止地连墙厚度最厚、成墙深度最深、开挖深度最大的工程案例。作为典型的超深基坑工程,该工程由于地质条件、荷载条件、施工条件的复杂性,施工难度和风险极大。根据实际情况,采用地下连续墙逆作法辅以监控量测和信息反馈等施工手段,解决了竖井开挖和支护施工带来的一系列结构稳定问题,避免了传统基坑支护方法带来的各种施工风险。结合工程施工情况,阐述了逆作法施工工艺和关键工序及控制要点,同时对施工中出现的问题进行分析并提出了相应的施工对策。     

穿越赣江盾构法输水隧道的设计

为了探讨盾构法输水隧道的设计难点,以南昌市城北水厂盾构法输水隧道工程为背景,对隧道的受力分析与设计进行详细论述。主要研究内容与结论如下： 1）在考虑隧道抗浮及地层特点的基础上,对隧道的平面线形、纵断面、管片及接收井的设计方案进行研究; 2）盾构法输水隧道与公路、铁路等其他用途盾构隧道的最大区别在于内水压的存在,其设计难点在于合理内水压力的确定; 3）在设计过程中,需要考虑隧道所受的外部最高、最低地下水位,隧道运营阶段的平常内水压力与异常内水压力等因素进行多工况组合,得到隧道的内力包络图后进行配筋,才能得到安全经济的设计结果; 4）穿越赣江盾构法输水隧道的实施可增加国内为数不多的在岩层中单衬砌盾构法输水隧道的工程案例,可为小断面输水隧道的建设提供新的建设途径。