浅埋暗挖法下穿施工既有隧道变形特点及预测

随着城市的不断发展,城市的隧道建设越来越多,在新建隧道近距离下穿施工时一定会对既有隧道造成影响。正确的分析、预测既有隧道变形特点便成了现代浅埋暗挖法下穿施工中的一项重要工作。在现代的预测工作中,一般采用Peck公式,这种方法最简便,应用也非常广泛,对于近接工程设计和施工有很好的帮助作用。     

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。     

三联隧道浅埋暗挖法下穿既有铁路的施工技术

浅埋暗挖法是在地下进行的洞室暗挖施工方法,其最初试用是在军都山隧道,取得了圆满成功,之后又在北京市复兴门地铁的折返线工程中得到了应用,实现了不扰民、少拆迁的目标。浅埋暗挖法具有造价低、少干扰、灵活多变等特点,近年来在全国各地的地下工程中得到了广泛的应用。本文就三联隧道浅埋暗挖法下穿既有建筑的施工技术进行了深入研究。     

基于浅埋暗挖法施工隧道的Peck公式反演分析

浅埋暗挖法在我国公路隧道施工中依然是主流工法,依托工程实例通过线性回归基于Peck公式进行反演分析,验证了Peck公式在浅埋暗挖法的适用性,并引入代表最大沉降量和沉降槽宽度系数两个修正系数,得到适用于工程所在地区的更为精确的Peck公式沉降预测公式.     

浅埋暗挖隧道近距施工引起的上覆地铁结构变形分析

 北京地铁4号线宣武门站分离式双洞隧道近距离垂直下穿既有2号线地铁车站。从整体变形和单个块体位移2个角度对既有车站实测位移进行分析,得出浅埋暗挖隧道近接施工分步开挖过程中上覆地铁结构的变形规律：(1) 既有地下结构整体沉降符合Peck曲线变形规律,而2个变形缝之间的块体结构位移则以转动为主,呈现刚体运动特征;(2) Peck公式拟合得到的地层损失率为0.118%～0.187%,其大小与既有地下结构是否存在、开挖断面大小无明显联系,而与新建隧道支护体系架设时机及刚度密切相关;(3) 拟合得到沉降槽宽度系数为2.44～3.87,为相同埋深天然地层的1.05～1.62倍,沉降槽宽度系数与支护体系刚度无关,而与工前地层加固、既有地下结构的存在有关,且其大小与开挖面积基本呈线性关系。研究结果可为类似工程提供借鉴及参考。     

隧道浅埋下穿居民区暗挖法施工参数研究

结合具体工程实例,通过介绍洞顶地形地貌、地质情况、现有施工资源、工期等因素,对预先设定的暗挖施工参数进行具体实施,并经现场验证和修正,最终选取安全可靠、经济方便的施工措施。     

浅埋暗挖法在下穿既有高速公路中的应用

结合厦门某公路隧道工程,对明挖、顶进、钢便桥及钢筋混凝土板结合浅埋暗挖法4种下穿方案进行了技术经济比选,选定钢筋混凝土板结合浅埋暗挖法方案,通过有限元软件对该方案进行数值模拟,结果显示该方案对高速公路通行及对公路、隧道的位移影响较小。     

浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁的关键技术

 主要针对越来越多的浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁工程，结合北京地铁5号线崇文门站下穿既有地铁2号线区间隧道工程，介绍新建浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁隧道的关键控制技术。主要包括：对既有地铁的现状进行全面调查评估；根据现状评估结果并结合理论分析和类似工程经验确定既有地铁的变形控制标准；通过有限元分析方法等进行新建隧道施工对既有地铁影响的预测分析；对主要施工方案进行优化，并选取超前大管幕、掌子面注浆、补偿注浆等辅助措施；根据数值分析结果并结合既有工程经验，将主要控制标准按施工步序进行分解，实施控制标准的分阶段控制；通过远程实时监控系统即时监测和分析既有地铁的动态变化，对出现的结构开裂、沉降过大等异常情况及时采取灌浆加固、注浆抬升等处理措施，确保既有地铁的正常安全运营。     

浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层变形分析

 重叠隧道施工必然发生相互影响,产生诸如地表沉降难于控制等一系列问题,特别是在浅埋富水软弱围岩条件下修建重叠隧道,此类问题更加明显。通过对深圳地铁一期工程国贸～老街区间重叠隧道施工引起的地层变形实测分析,得出了富水软弱围岩条件下浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层运动规律。在该类地层条件下施工重叠隧道,具有变形量大、地表沉陷突发、地层损失率高(地层损失率高达9.2%,远大于一般地层)、地表横向沉降槽局部曲率和斜率大的显著特征。结合隧道围岩性质试验成果和现场工程条件,对地层变形机制及其主要影响因素进行分析,在此基础上提出该类围岩条件下施工浅埋暗挖重叠隧道控制地层变形的技术措施,并在深圳地铁I期工程的后期施工中得到充分利用,取得了显著效果。研究成果对同类地层暗挖重叠隧道施工地层变形控制具有借鉴和参考价值。     

重叠隧道盾构施工对先建隧道影响模型试验研究

针对软土地区重叠盾构隧道施工中,由于不同开挖顺序及不同推进速度下既有隧道位移和内力变化规律,设计了4组模型试验,试验结果表明,先上后下施工时,下线隧道的施工引起上线隧道纵向的沉降,且上线隧道管片环向内力发生偏转,拱底两侧内力变化最大;先下后上施工时,上线隧道的施工引起下线隧道纵向隆起,且下线隧道管片环向内力发生偏转,拱顶两侧内力变化最大;不管何种施工顺序,都会引起隧道纵向附加内力,但纵向内力表现为波动性和临时性。从纵向位移及既有隧道的内力改变来看,先下后上施工顺序的安全性优于先上后下的施工顺序。在重叠盾构隧道施工过程中,既有隧道的附加变位和内力值均随着推进速度的增大而增大,并且推进速度的影响范围也相应增大,所以在施工期间,应合理控制盾构机的推进速度,以免对近接既有隧道的结构安全造成较大的影响。     

既有地铁荷载对北京地下直径线 开挖地表沉降影响

 利用FLAC3D商业有限差分数值模拟软件,对北京站—北京西站地下直径线开挖可能引起的地表沉降进行研究。根据地质勘探资料,选取洞桩法施工段的典型断面,建立计算模型,计算条件考虑已有地铁荷载对该段开挖的影响,按照施工组织情况,设计相应的计算工况。根据计算结果,对既有环线地铁荷载影响下的隧道施工引起的地表变形进行分析,研究隧道、既有地铁、地表沉降变形三者之间的关系和变化规律,同时也验证直径线工法的可行性,为其后续施工及具体工法改进提供了数据支持和参考。     

浅埋暗挖隧道管棚变形监测及受力机制分析

在土江冲隧道进口段采用应变计对管棚纵向变形进行监测，根据现场测试结果分析管棚在隧道开挖过程中的受力特性，讨论管棚的作用机制。对管棚的刚性固定端Winkler弹性地基梁模型进行改进，建立浅埋暗挖隧道管棚受力的弹性固定端双参数弹性地基梁模型，推导出管棚的扰度方程及应力、应变计算公式，提出求解方法。将弹性固定端双参数弹性地基梁模型应用于土江冲隧道管棚作用机制的分析，计算结果与实测结果吻合较好，说明采用弹性固定端双参数弹性地基梁模型分析管棚受力特征是可行的。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。     

浅埋偏压隧道洞口段合理开挖工序及受力特征分析

 浅埋偏压隧道洞口段为典型的三维问题,而且其初始地应力以自重应力为主,精确模拟实际地形和地层情况可以获得较为真实的初始地应力,增大计算结果的可靠性。利用FLAC3D程序对厦蓉高速公路贵州境内的老寨隧道浅埋偏压洞口段采用的施工过程进行三维仿真分析,比较环形导坑预留核心土法先开挖浅埋侧与先开挖深埋侧2种开挖工序,得到老寨隧道在采用不同开挖工序时各阶段围岩及支护结构的变形和应力变化情况;通过对比得到较优方案,并运用释放荷载法和主应力迹线法对开挖方案的合理性进行解释。最后,分析现场3个监测断面的量测成果,经过数据整理和计算得到老寨隧道洞口段围岩及支护的受力特征。所得结论可为老寨隧道及具有类似地质地形情况的隧道设计和施工提供技术参考。     

盾构隧道施工引起的地面变形计算方法研究

假定土体不排水,利用弹性力学的Mindlin解,推导正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力引起的地面变形计算公式;提出土体损失引起的三维地面变形计算公式。将正面附加推力、摩擦力和土体损失引起的地面变形计算公式叠加,得到盾构施工引起的地面变形计算公式,该方法适用于施工阶段。算例分析表明,该方法的计算结果与实测值相当吻合。盾构施工引起的纵向地面变形曲线呈“S”形;隧道开挖面上方处轴线两侧的地面产生隆起现象;在正常施工时,盾壳与土体之间的摩擦力对地面变形的影响远大于正面附加推力。     

浅埋隧道爆破开挖及其振动效应研究

 以密兴路火郎峪隧道工程出口段开挖为研究背景,进行隧道爆破开挖和地表振动监测试验研究。分析结果表明：(1) 沿隧道开挖方向,自成形隧道区向未开挖区,地表爆破振动速度逐渐降低;浅埋隧道爆破开挖振动波传播规律与其断面尺寸、隧道埋深、开挖方法以及围岩地质条件等有关。(2) 掏槽孔爆破振动控制是降低浅埋隧道振害的关键,使用多级小楔形掏槽能有效改善爆破振动效应与破岩效果。(3) 全面监控浅埋隧道掘进爆破振动效应,优化爆破参数,能有效控制爆破减振害,提高施工效率。