多线叠交盾构下穿既有隧道数值模拟分析

针对西安地铁15号线某盾构区间隧道近接正交下穿既有地铁2号线区间隧道施工过程中的重难点问题,采用三维非线性有限元分析方法研究四线叠交的复杂工况,考虑盾构不同注浆压力和土仓压力作用下新建隧道的施工对既有隧道变形影响及地表响应规律,对叠交段采取的袖阀管预注浆加固效果进行验证。研究结果表明：距既有隧道中心线2.0～1.6和1.5～3.0倍洞径范围内,隧道沉降量均随注浆压力和土仓压力增大而减小;新建隧道的先左后右顺序施工会造成既有隧道结构产生二次沉降;叠交段地层预加固可使既有隧道和地表沉降最大值分别减小为未加固时的75%和50%,隧道结构变形趋势由未加固时的“W”形变为加固后的“V”形,且沉降量最大位置也发生改变。研究成果可为多线叠交下穿工程的设计和施工提供借鉴。     

WSS深孔注浆加固技术在地铁施工中的应用

WSS深孔注浆加固工艺是目前国内较有效改良软弱复杂地层稳定性的施工工艺,可有效保障地铁区间施工的安全、质量、进度和造价,也是当前各省市盾构下穿房屋建筑物采用的常用加固手段。文章结合广州市轨道交通十八号线和二十二号线工程盾构下穿数个密集房屋建筑群的实践,阐述了盾构下穿密集房屋群的深孔注浆技术,施工结果表明,此注浆方法可有效实现盾构机穿越复杂地层,有效降低因盾构掘进造成的地表房屋沉降,可在类似地质条件下地铁盾构区间隧道深孔注浆施工中推广使用。     

盾构隧道下穿铁路群的路基加固及沉降分析

以福州地铁二号线(上洋站—鼓山站区间)为依托工程,盾构隧道下穿段要求施工对铁路两轨造成的沉降差异应控制在5 mm以内,因此有必要通过建立三维有限元模型对盾构隧道下穿引起的铁路路基沉降进行数值分析。通过MIDAS/GTS有限元软件建立数值模型对下穿工况进行模拟,研究总结了铁路轨道走向以及隧道掘进方向地表沉降的规律。数值模拟结果表明,在对地铁下穿段范围内的土体采取注浆加固措施后,盾构隧道施工对既有铁路路基造成的不均匀沉降可以得到有效的控制;同时,计算得到的管片注浆参数及盾构机内土舱压力为相似盾构隧道下穿工程的设计、施工提供了重要的参考依据。     

黄土地层盾构隧道长距离下穿湖泊安全性研究

为评价盾构隧道下穿湖泊的施工安全性，依托西安地铁 8号线曲江池西路—曲江池寒窑区间工程，采用多物理场耦合软件建立黄土地层盾构隧道下穿曲江池的隧道开挖模型，并选取四种典型工况从盾构开挖面稳定性、盾构施工地表沉降以及盾构管片结构安全性三个方面进行分析。研究结果表明:随着盾构隧道开挖，围岩塑性区范围逐渐增大呈现“水平椭圆”状，且四种典型工况下未出现贯通盾构开挖面与地表以及贯通左线与右线围岩的塑性区，即盾构施工过程中开挖面相对稳定；四种典型开挖工况下的施工地表沉降量最大值为 20．42ｍｍ，出现于隧道线正上方地表，满足规范要求；管片结构的最大主应力与最大剪应力数值较小，均出现于隧道前半段的拱腰处，盾构管片受力相对安全。研究成果对于保证盾构下穿湖泊安全施工具有重要工程意义，也可为类似工程的建设和运营提供借鉴和参考。     

盾构隧道下穿砖混建筑物群沉降控制案例分析

呼和浩特市城市轨道交通2号线新华广场站至呼和浩特站盾构区间隧道侧穿砖混建筑物群。通过采用Midas GTS NX模拟分析了侧穿施工期间既有砖混建筑物结构的变形规律,具体提出了侧穿段区域洞内深孔注浆加固方案,并基于实测数据对地表及建筑物结构变形进行了分析,主要得到以下结论:地表沉降槽近似呈非对称"W"形,未采取注浆加固条件下建筑物沉降最大值为28.59 mm,且有向盾构中心线方向倾斜的风险;通过采用洞内深孔注浆加固措施,在拱顶120°范围形成深度3 m的注浆加固圈,能够基本满足地表及建筑物变形控制标准;盾构隧道侧穿施工期间,既有建筑物结构最大的隆起变形为3.39 mm,建筑物沉降值基本控制在10 mm,保证了既有砖混建筑物的安全。     

盾构隧道下穿既有通道诱发沉降数值分析及现场监测

以南昌地铁2号线盾构隧道下穿某既有通道为研究背景,采用数值计算方法对盾构施工引起的地表和邻近结构沉降进行研究。首先分析不同施工阶段下盾构施工引起的地表及既有通道沉降,得出盾构施工引起的主要沉降范围及沉降规律;然后通过对加固前后既有通道底部沉降进行分析,研究加固措施的有效性;最后将数值计算与现场监测的数据对比,结果表明两者基本相符。研究结果可为类似工程提供一定的参考。     

富水砂层区盾构下穿建构筑物风险控制技术研究

以太原地铁２号线一期工程双塔西街站—大南门站区间为研究对象,通过采取掘进施工前对下穿建（构）筑物进行鉴定评估、隔离加固,掘进过程中合理选择与优化掘进参数、地表跟踪注浆,下穿通过后洞内补充注浆等风险控制措施,双大区间顺利下穿１０个建（构）筑物Ⅱ级环境风险源。通过对区间下穿建（构）筑物变形监测数据进行统计分析,结合该区间地下水埋深浅、砂层敏感性强等水文地质特点,对盾构下穿建（构）筑物风险控制技术进行研究。工程实践表明:富水砂层区盾构下穿建（构）筑采取以盾构自身掘进参数控制为主,隔离加固、地表跟踪注浆等措施为辅风险控制措施,可以有效控制建（构）筑物变形。     

盾构隧道下穿铁路施工诱发地层变形特征分析

<正>随着城市轨道交通工程的快速发展,盾构隧道施工不可避免的需要穿越既有建筑物,降低盾构穿越施工引起的地层响应,对维持既有建筑物的稳定至关重要。本文依托合肥地铁2号线I盾构隧道下穿淮南线与合宁绕行线铁路工程,采用MDAS-GTS有限元分析软件,分析了盾构隧道下穿铁路路基引起的地层变形特征,提出了相应的地表沉降控制方法,研究成果可为相关工程提供借鉴。随着我国城市建设水平的快速推进,城市轨道交通扮演着越来越重要的角色,而盾构法广泛应用于相关隧道工程的修建。随着地表建筑物数量日益增多,     

富水砂性地层中地铁盾构下穿铁路施工引起的沉降分析

以富水砂性地质条件下某地铁区间盾构隧道下穿铁路施工工程为背景,研究下穿施工引起地 表沉降的规律。首先对Ｐｅｃｋ方程进行分析,提出地表差异沉降系数的概念,用于表征盾构施工引起的 地表最大差异沉降。然后利用数值模拟方法分析地层损失率、隧道埋深、地层加固等因素对铁路设施沉 降的影响规律。结果表明:地层损失率在０．５％ ～３．０％变化时,减小地层损失可以同时降低地表沉降 及差异沉降,控制地层损失率在１．０％以内,可满足铁路设施变形控制标准;增大隧道埋深可以降低地 表最大沉降量,同时可以降低地表最大差异沉降;对隧道周围土体注浆加固可以显著降低盾构下穿铁 路施工引起的铁路设施沉降。     

浅埋暗挖隧道下穿既有构造物施工技术

在浅埋暗挖隧道下穿既有构造物施工过程中,隧道的开挖极易引起地表及构造物的沉降变形,给隧道施工带来极高的安全隐患.以龙泉山隧道下穿张万沟大桥工程为例,鉴于张万沟大桥桩基础底与龙泉山隧道顶间距较小,在不采用一定的加固技术条件的前提下直接采用常规爆破开挖支护施工将致使建筑物产生附加应力和变形[1],从而影响建筑物的正常使用和...     

特定沉降阶段的盾构隧道地表沉降研究

以某电力盾构隧道土压平衡盾构掘进施工为背景,提出了特定阶段的地表沉降预测公式。考虑注浆压力、盾构机与土体摩擦力、开挖面推力等因素,利用数值仿真软件进行模拟盾构开挖数值试验。综合现场实测数据、公式计算结果、数值模拟结果对土体横向变形和纵向变形规律进行了研究。结果表明:土体横向沉降变形呈现“Ｕ”形分布,随着土体深度的增加,向“Ｖ”形分布。土体纵向变形呈现倒“Ｓ”形分布,且盾构机与土体摩擦力相比于开挖面推力是使得开挖面前方土体隆起主要因素,计算结果表明距离开挖面前方０．６ｈ处出现最大隆起值。注浆压力主要影响盾尾脱出后土体沉降变形,增大注浆压力和持续时间可以有效控制土体竖向变形。     

盾构隧道壁后注浆压力对地表沉降的影响分析

为直观了解盾构隧道施工过程中壁后注浆压力对土体变形的影响,分析盾构隧道注浆压力大小对管片上浮的影响,保证在隧道施工过程中采用合理的注浆压力,控制地表变形量。采用FLAC3D软件对上海某越江隧道施工过程进行了数值模拟,分析注浆压力对管片上浮的影响。结果表明:在不同注浆压力及不同分布形式情况下,土体受扰动程度差异较大;当注浆浆液充填等待层后,随着注浆浆液逐渐硬化,盾构隧道管片会逐渐形成上浮趋势,上浮量与注浆压力有关,当注浆压力控制在0.2～0.3MPa时,地表变形量可以得到有效控制,所以施工中应该值得注意。同时也为今后的盾构隧道数值模拟与现场施工提供参考。     

南水北调穿黄隧洞衬砌土压力离心试验研究

南水北调工程穿越黄河砂土地基的输水隧洞，拟采用盾构法施工．本文进行了两类离心模型试验，一类模拟隧洞开挖，一类模拟土—结构相互作用，对穿黄隧洞的开挖稳定问题和土—结构相互作用问题进行了初步的研究．试验结果表明：由于强烈的拱效应作用，隧洞周围的砂土能够在远小于原位土压力的支护压力下保持稳定；当隧洞衬砌与周围上体有一个初始间隙（盾尾间隙）时，土作经过位移和与结构发生相互作用，最后作用在衬砌结构上的土压力远小于原位土压力．     

上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律

确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞开挖面极限支护力进行了理论计算,并利用数值模拟方法对上述计算结果进行了验证。对复杂地质条件下盾构施工引起的开挖面变形及开挖面前方地表沉降、隆起规律进行了分析。相关成果可为复杂地质条件盾构隧洞开挖面极限支护力最值的确定及安全施工提供依据。     

双线平行地铁隧道盾构同向推进纵向安全间距研究

为加快双线地铁隧道施工,采用2台盾构机同时开挖,盾构横向间距不变情况下,纵向间距过近会加剧对土体的扰动,影响地表建(构)筑物安全。以武汉地铁三号线为工程背景,选取双线平行隧道盾构同向推进为研究对象,采用现场监测和数值模拟计算方法,综合分析盾构开挖时隧道横向、纵向地表变形特征,揭示双线平行隧道盾构同向推进时的纵向相互影响规律。结果表明:数值计算结果与现场监测数据相吻合;盾构通过后地表形成沉陷槽,隧道拱顶上方地表变形最大,距离隧道轴线越远,地表变形越小;开挖过程中盾首上方隆起值达到最大,盾构穿过后沉降迅速增加,最终趋于稳定;双线地铁隧道盾构同向推进中,盾构的二次扰动加剧了地表最终变形量,盾构纵向间距对地表最终变形量没有影响,随着盾构纵向间距增加,地表总体沉降速率减缓,当盾构纵向距离大于50 m时较为安全可靠。研究成果旨在为今后的地铁隧道安全快速的施工提供依据。     

盾构下穿复杂区间隧道数值模拟及施工关键技术研究

在城市地铁网的建设过程中,经常出现盾构隧道下穿建筑物、小半径曲线及浅覆土等工程施工重难点。为确保盾构机在推进过程中的不间断运行和沿线风险源的安全,结合天津地铁1号线双林站—李楼站盾构区间的施工实践,针对风险源的特点,提出了盾构始发与接收端头加固方案、区间隧道盾构掘进施工方案等详细措施,并运用MIDAS/GTS有限元软件建立了盾构区间—土体—既有上地站的协同作用整体模型,模拟了盾构区间施工过程,得出协同作用整体模型下既有上地站站房及其独立基础应力及位移变化规律,保证盾构隧道下穿过程中各项风险源的安全。研究成果可为今后类似工程提供借鉴和参考。     

某水电站导流洞出口侧面边坡变形及防护措施

某水电站导流洞出口侧面边坡在开挖期间曾出现量值超过0.5 m的大范围持续变形。为分析并解决该问题,首先对变形监测资料进行分析,圈定变形范围,了解边坡变形过程及主要特征;综合采用工程地质分析、极限平衡分析、数值模拟等手段,研究边坡在不同阶段和不同条件下的稳定特征,重点分析不同类型支护措施对限制边坡变形、维护边坡稳定的作用机制及效果。结果表明:边坡开挖过程中,如不及时有效支护,表层第四系土层会发生滑移;现有支护手段能维持边坡在正常工况下的稳定,但边坡安全储备不够;现有支护措施里面,存在过量支护,部分已施工锚索及锚筋桩对提高边坡稳定性系数意义不大。建议通过在边坡后缘增加抗滑桩、对潜在滑移体进行固结灌浆、加强疏排地下水等措施,提高边坡整体稳定性。     

边坡坡面浅层加固稳定性分析及设计参数探讨

基于有限差分的强度折减法,探讨坡面浅层土体加固边坡的稳定性,并针对地基与边坡土质相同和采用岩石地基2种工况,综合分析边坡加固区宽度和土体黏聚力、加固区进入地基土深度和边坡几何参数等因素对稳定性和滑动面的影响。结果表明:当地基与边坡土质相同时,不同加固宽度下边坡安全系数随加固区土体黏聚力增加均呈先减少后增加的趋势,且当土体黏聚力达到临界值时安全系数趋于稳定;随着加固区土体黏聚力的增大,边坡由浅层滑动变成深层滑动并最终完全不通过加固区,通过将加固区适当深入地基土可以提高边坡安全系数;当采用岩石地基时,随加固区土体黏聚力增加,安全系数总体上呈现先减少后近似线性增加,相同几何尺寸和土质条件下边坡安全系数比地基与边坡土质相同时整体上提高了0.5~1倍,加固区土体黏聚力越大即抗剪强度越高时,边坡安全系数越高。     

厦门地铁隧道变形控制指标的确定方法

依托厦门风化花岗岩地层的盾构隧道工程,以土体参数的空间变异性为切入点,针对当前隧道变形控制指标体系存在的针对性不足、科学性不够及适用性不强等问题,结合现场监测数据的统计分析和基于随机场理论的可靠度分析,提出了厦门轨道交通隧道工程变形控制指标的综合确定方法。结果表明:厦门典型风化花岗岩地层中,盾构隧道施工引起最大地表沉降的统计平均值为-13.50 mm,监测数据的95%分位数约为-32.42 mm;根据可靠度分析,最大地表沉降服从标准正态或对数正态分布形式,随机计算所得最大地表沉降的95%分位数为-35.43 mm。从安全角度出发,建议将-35.0 mm作为厦门典型风化花岗岩地层盾构隧道施工地表沉降的控制值。