浅埋隧道下穿高压给水管道微振动控制研究

为减小区间隧道爆破作业对地下高压给水管道的扰动,需对其进行微振动控制。针对青岛地铁某区间隧道下穿DN1200高压给水管道,最近距离仅为8.9m、围岩Ⅳ~Ⅴ级的特点,结合爆破施工经验,进行了微振动爆破控制专项设计。通过选用大直径中空孔直眼掏槽、合理选择爆破参数,对爆破振动进行有效控制。同时,对爆破振动进行动态监测,分析爆破振动影响。结果表明:在进尺为750mm时,选用150mm直径中空孔,环形布置掏槽眼,分炮次起爆的情况下,可将振速控制在1cm/s以下,达到良好的减振效果,为类似工程提供了参考。     

隧道近距下穿管线的爆破振动特征及安全标准

采用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法建立隧道-地层-管线三维数值模型,在地面测试爆破振动,验证数值模型可靠性;研究隧道爆破振动下地下管线横向和纵向的峰值振速和应力响应特征,探究管线和周边围岩的振动响应差异;分析净距、掏槽起爆药量和周边岩土性质对管线振动的影响。研究结果表明:数值模型中,地面测点的振速峰值与现场实测振速峰值相对误差均不超过5.0%;隧道爆破地震波引起管线横断面底部的峰值振速最大,中部次之,顶部最小,而管线中部的峰值拉应力最大,底部次之,顶部最小;沿管线纵向各点的振速峰值和拉应力峰值均出现在距离爆源0～4 m处,并随着与爆源距离的增大而逐渐减小;接触面处管线各单元的峰值振速和振动频率均明显比相应位置处土层单元的大;地下管线的峰值振速和拉应力均随着净距减小、掏槽装药量增大而不断增大,且管线上部的峰值振速和拉应力增量要比底部和中部的小;当地下管线周边为含卵石砂层时,管线的峰值振速和峰值拉应力最大,地下管线周边为回填黏土和夯实砂土时则较小。根据最大拉应力强度理论,建议管线的最大振速控制在4.68 cm/s以下。     

隧道爆破对临近电塔动力影响分析

为研究某高铁隧道爆破施工对附近两座高压电力铁塔的动力影响,运用有限元软件Midas/GTS建立考虑断面分区爆破以及爆破孔分布的精细化二维模型。考虑以铁塔与爆源直线距离最近、单响炸药量最大为最不利工况,采用时程分析法分析计算电力铁塔塔基的最大振速。数值模拟结果表明：爆心距离越近,铁塔塔基振速越大;炸药量越大,铁塔塔基振速越大。该工程的两个电力铁塔塔基振速满足规范限值要求,说明实际炸药量控制合理,该研究结果可供其余相似工程参考。     

矩形隧道叠落穿越超高压燃气管的安全分析

北京地铁6号线草房-终点区间矩形隧道叠落穿越超高压燃气管线,周边环境复杂,隧道与管线净距仅为1.6 m;根据工期要求必须先施工上面的出入线,后施工下面的正线隧道.为了保证管线及隧道的安全,利用有限元软件对处理效果进行了模拟分析,并分别从方案选取、数值分析、施工工艺、地面加固、洞内支护等方面进行比选,最终确定了区间穿越超高压燃气管采用洞顶深孔注浆+中洞法分步开挖+出入线底板注浆的矿山法方案.从最终监控量测数据表明:本工程采取的设计方案、施工措施合理、经济,隧道及管线变形均未超过安全性要求,结论对城市地铁类似工程的设计和施工具有参考与指导意义.     

关林子隧道下穿既有道路爆破振动影响

在下穿既有道路的新建隧道爆破施工中,爆破振动极易引起上部路面结构的损伤和破坏.以宝汉高速新建下穿316国道的关林子隧道为例,采用有限元法模拟路面关键点峰值振速、路面应力以及路面位移,并结合现场爆破振动与振速监测结果,对比分析爆破振动对既有道路的影响.主要研究结论如下:10个关键点爆破峰值振速均发生在掏槽眼爆破时,既有道路的应力以及路面位移均较小,不足以引起既有道路的破坏;根据数值模拟和现场测试结果,下穿段地表质点振速的合速度峰值不超过0.035 m/s时可保证既有道路安全.     

地铁隧道施工中钻爆强度对公路路基沉降的影响

以青岛地铁君峰路-西流庄区间隧道为依托工程,运用有限差分软件FLAC~(3D)建立隧道开挖模型,研究地铁隧道开挖时爆破强度过程中路基的位移变化,并分析其沉降槽参数的变化规律。以弥补钻爆法地铁隧道施工对路基的影响目前研究较少的不足。研究结果表明:随着振速峰值在1.0～2.2 cm/s增加,路基沉降不断增长;振速峰值达到2.0 cm/s后,初始开挖面处的路基竖向位移出现上浮;随着振速峰值的增大,路基竖向位移斜率不断增大,且斜率的增长速度加快;钻爆法地铁隧道开挖过程中,路基沉降曲线符合Peck公式。通过研究得到振速峰值在1.0～2.2 cm/s时,路基沉降值最大值S_(max)计算公式。随着振速的变化,沉降槽宽度i的变化规律并不明显。     

海底新建隧道爆破对既有隧道的振动影响研究

以青岛地铁1号线海底隧道和胶州湾海底公路隧道为工程背景,应用ANSYS/LS-DYNA建立数值模型进行研究,分析爆破作用下既有隧道的振动响应特征,建立4个模型分析海水深度对爆破振动的影响。结果表明:既有隧道中,最大爆破振速出现在对应掌子面迎爆侧上方,迎爆侧振动速度大于背爆侧,前者为后者的1.6～2.7倍;在既有隧道横断面上,三向振速及其衰减速率均表现为径向振速切向振速垂向振速,表明既有隧道空间对垂向振速的削减作用最小。在既有隧道轴向上,合振速关系表现为迎爆侧拱腰迎爆侧拱脚拱顶,对应掌子面前方振速大于后方,前者为后者的1.07倍。在隧道拱顶与海平面距离相同的条件下,既有隧道中各向振速随海水深度的增加而增大,但海水深度对爆破振速衰减速率的影响并不明显。     

钢拱架限制下的隧道超欠挖控制爆破技术

分析了由于钢拱架限制周边眼开孔位置及外插角引起隧道超欠挖的原因,提出周边眼采用"长短眼"布孔的超欠挖控制爆破技术并阐述了其作用原理,并在青岛地铁延安路站车站主体Ⅰ部和Ⅳ部爆破开挖中实际应用。结果表明:周边眼采用"长短眼"布孔,"长短眼"炮孔间距同辅助眼,"短眼"爆破延期时间不小于"长眼","长短眼"单孔装药量按辅助眼计算方法,可使隧道基本无欠挖,最大超挖值控制在120mm以内,平均超挖值控制在60mm,隧道爆破成型良好。同时,周边眼爆破振速降低了12.5%。     

PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站地表沉降控制

北京地铁14号线试验段采用土压平衡盾构修建,并结合PBA(Pile-Beam-Arch)法小规模暗挖拓展区间隧道形成地铁车站.这种工法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾,但没有经验可以借鉴.综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料和规范及数值模拟方法,对PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站的过程进行地表沉降分析.结合北京地铁车站地表沉降控制基准值和现有地铁车站地表沉降统计数据,提出地表沉降控制标准,并按照三级控制的管理方法,分级分步进行地表沉降控制,研究结果对工程施工有一定的参考价值.     

地裂缝场地隧道暗挖地表沉降影响因素分析

以西安地铁6号线区间隧道穿越f8地裂缝为工程背景,对传统交叉中隔墙(cross diaphragm,CRD)工法隧道开挖施工穿越地裂缝场地全过程进行了三维有限元动态数值模拟,分析了开挖方向、隧道埋深、隧道洞径以及隧道穿越地裂缝的角度4个因素对暗挖隧道穿越地裂缝场地施工地表沉降的影响.结果表明:地表沉降曲线随开挖进尺均呈...     

软土盾构不同穿越形式对既有隧道扰动影响分析

以上海某实际隧道叠交段土层分布为背景, 采用3维有限元方法对新建隧道分别以先下后上夹穿、下穿和上穿3种形式穿越既有隧道施工过程进行模拟, 分析了在每种穿越形式下既有隧道的变形, 给出了每种穿越形式下控制既有隧道变形的合理措施. 研究结果表明, 在盾构开挖过程中, 既有隧道圆形断面不仅出现变形, 而且也出现了扭转; 新建隧道先下后上夹穿既有隧道的控制重点不是既有隧道最终沉降, 而是开挖过程中出现的最大沉降值; 下穿形式下, 控制重点为既有隧道最终状态沉降曲线; 上穿形式下, 控制重点为既有隧道的大幅度上浮. 同时对比了实测和模拟数据,验证了数值模拟的可靠性. 研究成果为地铁叠交段穿越形式的选择、施工及既有隧道保护技术提供了一定理论基础.     

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

地铁隧道爆破施工对既有建筑物的影响

本文以青岛地铁三号线隧道开挖为工程基础,在隧道开挖施工爆破过程中对既有建筑物进行爆破振动监测。应用萨道夫斯基公式对现场实测数据进行回归分析,以此为基础,合理选择炸药药量,确定本地区炸药公式参数,研究爆破应力波在青岛地铁三号线附近地层中的传播衰减规律,指导后续施工过程,保证既有建筑物振动速度控制在安全范围内,并提出了减小爆破振速的几条措施。     

隧道爆破作用下建筑物振动响应分析——以青岛地铁四线大断面隧道为例

依托青岛地铁1号线四线大断面隧道工程,使用8台TC-4850测振仪对隧道下穿的一栋7层砖混结构建筑物进行了长期监测。通过分析数据,结合Hilbert-Huang变换(HHT)方法研究了建筑物的振动响应规律。结果表明：振速随楼层升高先减小后略微增大,在顶层表现出放大效应。垂直向峰值振速无法反映建筑物高层的受震情况。距掌子面3~10 m范围内空洞效应最显著,已开挖区的地表振速大于未开挖区。振速最大值出现在距掌子面3～10 m范围内,表现出极振效应。垂直向爆破振动信号的Hilbert谱呈现明显的多峰值结构,频率分布在20~250 Hz,已开挖区的频带范围比未开挖区有所降低。研究成果对隧道爆破振动控制及建筑物保护具有参考价值     

地铁浅埋暗挖施工对地表沉降及邻近桥基的影响

针对地铁隧道开挖诱发地表下沉,致使已有桥基变位的问题,采取经验法的叠加原理预测双线隧道开挖对地表沉降曲线的影响。以西安地铁3#线某区间为工程背景,采用三维有限差分数值(FLAC3D)软件模拟浅埋暗挖不同工况对地表和邻近桩基沉降的影响。理论分析及数值模拟结果均表明:双线隧道引发的地表沉降呈"U"型曲线分布,且沉降槽宽度影响范围和地表沉降均较单线隧道大。环形开挖预留核心土法可作为该区间隧道的主要施工工法。现场监测分析表明:该施工工法能有效地降低地表沉降和桩基变形,对黄土地区该类隧道工程具有一定的指导意义和借鉴价值。     

新建隧洞下穿爆破对公路隧道结构的影响： 以温州市瓯江引水工程为例

为了探寻爆源逐步接近既有隧道情况下衬砌受爆破振动的响应规律、爆破荷载作用下的应力分布状态,结合温州市瓯海区西山隧洞工程,根据施工现场爆破监测数据和数值模拟结果对新建隧道爆破施工时相交隧道的安全性进行研究,研究结果表明振速主要受到爆心距和装药量的影响：爆心距越小装药量越大,振速峰值越高;爆心距决定隧道衬砌合速度峰值发生位置;衬砌合速度峰值位置同时是最大拉应力点;随爆心距的缩进,危险点从拱腰位置移动到拱脚。     

城市浅埋隧道的爆破减振研究

以武汉市地铁二号线宝通寺车站过街隧道为工程背景,通过数值模拟方法研究爆破前人工开挖上导洞的施工方式对受控混凝土管道爆破振动速度的影响,以判断该种开挖方式减振的可行性。结果表明,与没有上导洞的情况相比,有上导洞时监测平面上的质点振动速度最大值降低了53.7%;两种开挖方式下,受控管道的振动速度最大值出现在不同位置,导致管道受损最严重的部位也不同。数值计算结果为爆破减振设计提供参考,保证了施工过程中地下管线的安全性。     

地铁下穿既有铁路桥的爆破动力响应分析

以大连地铁2号线208标马湾区间浅埋暗挖隧道下穿魏台桥特殊地段为研究对象,通过三维有限元程序仿真模拟以及工程现场动态监测对比,研究爆破振动对既有构筑物的动力响应问题。研究结果表明:爆破地震波振动速度峰值在距爆源较近区域的衰减速度远大于爆源远区,同时沿深度方向的衰减速度大于水平方向;爆破地震波在构筑物中会出现两次或多次峰值振速,说明爆破冲击波具有强烈的多次反射性,对结构的破坏性也较大;不同深度处的监测点其振速达到峰值的时间和峰值大小均不同,越靠近爆源,受扰动的峰值越大,时间越短;近距离爆破会对既有隧道衬砌安全性产生很大影响,在既有隧道衬砌迎爆侧拱腰部位为薄弱区。     

盾构隧道穿越地下管线施工技术

结合上海地铁7号线东明路站～杨高南路站区间隧道穿越原水管工程实例,重点介绍了盾构地铁隧道穿越地下管线施工技术,并提出了各项保障措施。     

富水砂质地层的地铁区间隧道设计

以深圳地铁区间隧道在富水砂质地层成功顺利贯通为例,介绍在复杂地层中采用地面降水、超前预注浆及水平旋喷桩加固等辅助措施是成功的也是必要的;另外,隧道下穿次高压燃气管,采用悬吊保护措施也为矿山法隧道施工和管线的绝对安全带来技术保障。