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。     

平行盾构隧道施工对不同位置桩基的影响研究

为研究平行盾构隧道施工对不同位置桩基的影响,建立了盾构穿越既有桩基的有限元三维数值模型。通过不同桩位和桩长的方案对比,模拟得到不同桩位和桩长的桩基在盾构施工穿越过程中所产生的变形和受力特点。     

塔楼基础施工对邻近隧道变形控制技术研究

以北京某综合交通枢纽地块塔楼邻近某盾构隧道施工为工程背景,为控制塔楼桩基附加荷载对临近盾构隧道变形的影响,通过理论分析和数值模拟计算,对隔离墙方案及隔离墙+桩基跨越区间(板凳桩)方案对盾构隧道变形控制效果进行深入分析。通过理论分析及MIDAS-GTS数值模拟计算结果显示,采用隔离墙可有效隔离塔楼桩基引起的附加应力并减弱其对盾构隧道沉降的影响,但仅采用隔离墙不能满足盾构隧道变形控制要求;采用隔离墙+桩基跨越区间(板凳桩)方案,由于桩基跨盾构隧道布置,将桩基引起的附加应力沿盾构隧道两侧进行了合理分配,计算结果可满足盾构区间变形控制要求,同时由于塔楼桩基附加荷载影响,需对盾构隧道结构设计进行加强。     

盾构侧穿对桥桩承载力影响的模拟研究

为探究盾构隧道施工对地层和邻近桩基的影响规律,依托晓庄广场互通和南京地铁1号线北延线盾构隧道施工,建立了盾构侧穿既有桥桩的简化模型,选取了桩长、盾径和桩隧间距3个参数,通过改变这3个参数,分析盾构施工对地层和既有桥梁桩基的影响,为盾构侧穿既有桥梁桩基施工提供依据。     

邻近盾构施工中的桩基托换效果研究

以成都地铁1号线盾构近距离穿越某建筑桩基工程为背景,建立有限元模型,研究盾构穿越施工和荷载转移措施对结构及桩基的影响。结果表明:盾构从桩端穿越时,有无采用梁包柱形式的桩基托换措施对隧道结构内力影响较小,但该措施能够有效减小被托换桩的最大沉降和各桩之间的不均匀沉降。桩基托换使距隧道较近的两桩轴力减小,距隧道较远的桩轴力增加,在所有桩体上均产生附加弯矩,但量值较小。建筑结构的最大弯矩发生在距隧道最远处的柱与右跨梁的刚接位置,桩基托换有效减小梁、柱的最大弯矩。监测数据表明,盾构穿越施工对桩基影响较小,桩基托换措施达到预期效果。     

盾构近接下穿群桩基础施工影响分区研究

结合国内外隧道近接施工理论与相关规范,定义了盾构下穿桩基的单桩应力扰动度和单桩变形扰动度,确定了单桩应力扰动度阈值和单桩变形扰动度阈值,从而建立了综合考虑桩基应力扰动和变形扰动的近接施工影响分区方法。在此基础上,依托广佛环线沙堤双线盾构隧道近接下穿佛开高速公路桥梁群桩基础工程,采用数值模拟手段对盾构近接桥梁群桩基础施工产生的扰动进行了分区定量评价,并对扰动较大的桩基进行了受荷特性分析。结果表明:在硬岩段且埋深较大的盾构施工对桩基变形扰动较小,应力扰动较大;距隧道轴线越近,近接施工产生的扰动越大;深嵌于硬岩中的新桥桩基具有较强的抗扰动能力,而持力层较弱的旧桥桩基受到的扰动较大;在先左线后右线下穿施工的情况下,距离右线隧道较远而距左线隧道较近的桩基在右线隧道施工完成后,扰动度有不同幅度的降低;综合考虑桩基应力扰动和变形扰动的分区方法有较强的实用性,可为盾构近接施工对群桩基础的影响提供合理定量的评价指标。     

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。     

地铁盾构施工对隧道间大直径桩基变形的影响研究

以地铁隧道侧穿高架桥大直径桩基(桩基位于隧道左右线间)为工程背景,研究其间的桩基变形规律。先通过FLAC3D数值模拟,预测、分析不同顺序双线隧道盾构施工引起的桩基变形,再与实测数据对比,结果表明:单线隧道侧穿桩基时,盾尾穿越过程中桩基沉降最快,桩身中部沿掘进方向有轻微隆起,桩身发生转动。双线隧道同向或相向施工引起的桩基沉降规律不同:同向施工易引起桩身中部发生变形,相向施工易引起桩身倾斜,且2种情况下桩身均会发生转动。对比2种施工方式,同向施工对桩基影响更小。     

盾构刀盘扭矩对风化岩地基中邻近桩基的影响

基于地铁盾构施工对邻近某客运站桩基影响的问题,利用FLAC^3D有限元模拟分析软件,通过八种工况对比分析了刀盘扭矩与盾构推力对风化岩地基中邻近桩基的影响。结果表明:刀盘扭矩与盾构推力对桩基的影响呈现不同的规律。刀盘扭矩对桩基的影响规律主要为:盾构刀盘扭矩的存在使得桩身主要产生沿隧道横向的附加弯矩和位移,桩身沿隧道纵向的附加弯矩和位移相对较小;桩身最大弯矩和最大水平位移均发生在隧道中心线附近。与刀盘扭矩的影响不同,盾构推力主要使桩身产生沿隧道纵向的附加弯矩和位移;但桩身最大弯矩和最大水平位移也发生在隧道中心线附近。在风化岩地基中,刀盘扭矩对桩基沿隧道横向的影响是不可忽略的。     

盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析

依托某地铁盾构隧道下穿既有桥梁桩基工程,考虑实际的工程地质水文地质条件、上部桥梁结构传递到承台顶的荷载、盾构设计及施工参数等因素的影响,建立FLAC3D数值计算模型,模拟盾构隧道顺桥向穿越桥梁桩基的全过程,对两种不同的桩基加固方案条件下地表沉降和桩身变形规律进行了分析。研究结果表明:隧道开挖引起桩的挠曲,桩身的水平位移随桩洞距离增大而减小;后开挖侧的桩身位移比先开挖侧大;桩和承台约束了地表的沉降。     

双线隧道盾构穿越建筑物桩筏基础的三维有限元分析

双线隧道情况下盾构施工掘进时,因为受到隧道间距、隧道埋深、穿越桩筏基础的位置等因素影响,其对建筑物桩筏基础的影响比单一隧道情况下的影响更复杂。文章以某地铁区间段双线隧道穿越建筑物桩筏基础盾构施工为背景,基于FLAC3D软件,建立了双线隧道和其穿越建筑物的桩筏基础计算模型,分析双线隧道在穿越桩筏基础时影响范围内的地表沉降规律、隧道周围土体的变形规律以及桩基的水平变位规律。结果表明,双线隧道穿越群桩时,地表沉降曲线与Peck经验公式稍有不同。由于桩基的"挡墙"效应,其对土体变形的阻碍作用较明显。此外,隧道开挖对桩基水平变位的影响范围主要是桩基与隧道同高度处。文章的分析结果对该类工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

砂卵石地层盾构隧道下穿铁路桥施工影响分析

文章以成都地铁9号线某盾构区间下穿既有铁路桥工程为例,利用三维有限元方法模拟左线、右线盾构施工全过程,分析盾构施工引起的地表沉降、桥墩和桩基竖向及水平位移。分析表明:(1)当左、右线区间隧道盾构施工完成后,地表出现了较为明显的沉降,最大沉降位于两区间隧道中部地表;(2)桩基础在竖直方向发生整体向下变形,继左线后,右线施工完成使得桩基及桥墩进一步沉降,在桩顶位置发生最大竖向向下变为3.78 mm,在控制标准范围内;(3)左、右线盾构施工引起桩基的最大水平位移都出现在两区间隧道中间范围,水平位移方向背离隧道,且距离隧道越近,水平位移越大,两线掘进通过后,桩基最大水平位移值为2.0 mm,小于单桩水平允许位移6 mm。     

盾构隧道小净距交叠下穿高铁桥控制技术研究

以济南轨道交通1号线、2号线盾构隧道小净距、交叠下穿京沪高铁桥为工程依托,制订了折线型隔离桩+桩间旋喷止水的控制技术,通过数值模拟分析了下穿施工过程高铁桥桩基的变形规律和内力分布。结果表明：多区间交叠隧道最佳施工顺序为交叠隧道按自下而上顺序施工,同一平面按与既有隧道由远而近顺序施工;随各条盾构隧道的掘进,高铁桥桩基变形逐渐增大,桩基最大水平变形达到2.87 mm,最大竖向变形达到0.34 mm;现场实测表明盾构下穿施工引起的桥墩最大沉降值为0.41 mm,满足变形控制要求。     

土-岩复合地层盾构掘进对桥梁变形影响分析

依托深圳地铁11号线宝安—碧海湾区间盾构穿越桥梁桩基工程,采用FLAC3D有限差分软件研究土-岩复合地层盾构近距离掘进对桥梁桩基础、桥面的变形影响规律及影响范围,并与实测结果进行对比。结果表明:隧道施工对周围地层的影响可划分为塑性破坏区、弹性区和无影响区3个区域;盾构隧道掘进引起的桥面沉降较大,盾构对桥面变形的影响范围为盾构掘进面距桥面为-5D~4D;位于2条隧道之间的桥梁桩基受到2条隧道的影响,桩身竖向位移较大,且最大竖向位移位于桩顶;位于隧道侧方的桩基,盾构施工引起的X方向水平位移值较大,且施工对其影响范围也更大,具有一定的滞后性。     

盾构隧道施工侧穿桥梁对桩基位移和受力特性的影响

为研究地铁盾构隧道施工桩基变形规律和受力特性,以长沙地铁5号线侧穿桥梁工程为背景,通过MIDAS/GTS软件建立三维力学模型,综合分析了桩基水平位移、桩基侧摩阻力、桩基轴力、剪力的变形规律。研究结果表明:盾构侧穿桥梁时沿隧道横断面方向近侧桩基水平变形严重,弯曲方向为远离隧道;桩基轴力变化呈"抛物线"状,近隧道侧桩的轴力明显大于远侧,桩基轴力在隧道埋深位置达到最大;桩基剪力表现出正负交替现象,分别在隧道埋深处表现为零值和峰值,在临近桩基时扰动影响最大。     

防止盾构侧穿桩基时引发桩基沉降的措施

盾构施工从桩基侧面穿过时,由于推进过程中对地层挤压以及隧道从盾尾脱出时地层损失的作用,会使得土体产生沉降和侧向位移,继而造成既有桩基的变形,这是隧道工程中的难点问题。传统的注浆加固措施,较难适用于地下水丰富的软土地区,并且加固过程中消耗大量材料、加固后质量控制的可靠性不高。为克服上述传统施工措施不足,在原有桩基底部设置扩底装置来增大桩端承载能力,减小隧道侧穿桩基时引发的桩基沉降。现场施工结果表明,上述施工措施不受地下水含量的限制,施工过程的经济性、可靠度均较好。     

盾构机开仓截除障碍桩施工案例

文章结合广州市轨道交通五号线杨箕站～珠江新城站盾构区间开仓截除障碍桩案例,对隧道内开仓处理侵入隧道范围内的桩基的施工方法进行了分析与总结,对处理类似盾构施工问题具有参考价值。     

港区抛石层范围应用大口径冲孔灌注桩的施工技术

盐田港区三期工程桩基施工实例,介绍填海抛石层采用大直径泥浆护壁冲孔灌注的成桩的施工技术。     

盾构施工对临近桩基影响的数值分析

基于GTS软件，建立盾构近距离穿越临近桥梁桩基影响的三维弹塑性模型，模拟实际施工过程，从整体上研究地基中承台-群桩-土-隧道四者间的作用特征。结果表明：盾构施工引起地层产生位移，隧道周围土体有变形趋势，使得桩体产生垂直于隧道的水平位移；桩土的变形和受力状态不仅与施工过程有关，而且与桩的位置、长度和数目紧密相关。     

盾构紧邻高架桩基平行长距离掘进施工技术

上海世博会电力电缆隧道一标工程盾构隧道沿南北高架西侧近距离平行推进3.7km,隧道沿线高架桩基多、距离近,南北高架为上海市交通要道,保护标准及要求高,为了盾构施工过程中确保南北高架的安全与正常使用,在盾构掘进中采取严格控制施工参数的技术措施,对高架桩基的沉降控制良好。