深层监测方式在软土地层盾构施工中的应用研究

施工监测是地铁施工过程控制必不可少的手段，为探究地层的变形情况，在地面监测的基础上，合理的布置深层分层监测，可以详细的反应出盾构通过前后各个地层的变形情况，尤其是在流变性较好的软土地层。结合软土地层中盾构下穿航煤管道的契机，利用深层分层监测方式，掌握盾构掘进过程中上部软土的变形情况，为盾构近距离下穿航煤管道提供参数调整的依据，也通过此次研究，了解盾构施工中上部软土的变形情况，为后续软土地层盾构施工提供经验。     

考虑地层变异性的新建隧道下穿引起既有盾构隧道纵向变形的随机分析方法

沿盾构隧道纵向的地层变异不可避免,现有对于新建隧道引起既有盾构隧道纵向变形计算的解析模型大多将隧道下卧土体视为均质地基,忽略了地层变异性。本文针对新建隧道施工引发的既有盾构隧道纵向变形问题,构建考虑地层变异性的盾构隧道纵向力学解析模型,基于随机场理论,结合蒙特卡罗模拟策略提出隧道下穿引起既有盾构隧道纵向变形的随机分析方法。依托1个工程案例,基于所建立的盾构隧道纵向变形随机分析方法,开展新建隧道下穿施工影响下既有盾构隧道纵向变形随机分析,并与实测结果进行对比。最后,分析地层刚度变异系数和水平波动距离对既有盾构隧道纵向变形的影响规律。研究结果表明：地层变异性对盾构隧道纵向变形的影响不可忽略;地层刚度变异系数对既有隧道纵向位移均值和离散程度影响较敏感,地层刚度变异系数对可靠度指标的影响较显著。     

流固耦合作用下盾构下穿高架桥稳定性分析

本文依托太原铁路枢纽新建西南环线盾构隧道,结合盾构施工中的监测资料,利用有限元分析软件进行数值模拟分析,在考虑流固耦合作用下,并结合实际监测资料,研究了盾构下穿高架桥时地表和地下结构的稳定性,得出了地表、桥承台和桥桩的变形规律及隧道周围孔隙水压力分布规律。研究结果表明：在富水地层中盾构下穿高架桥工程中,考虑流固耦合作用是必要且合理的;盾构隧道施工前采用隔离桩结合深层地层注浆的加固措施能有效地控制地表、桥承台和桥桩变形;盾构掘进过程中主要影响桥桩水平横向位移,对水平纵向和竖直方向位移影响较小;桥桩顶部受到的附加弯矩较大;深层地层注浆加固措施能减弱隧道周围流固耦合作用,降低隧道内涌水风险。     

盾构并行穿越施工对既有隧道影响分析与关键技术

以昆明轨道交通4号线左右线并行下穿既有昆明轨道交通2号线工程为背景,结合数值模拟以及现场监测等方法,研究近接施工对既有隧道以及周围地层的影响规律,提出盾构近接相关的施工控制技术。首先,建立新建盾构隧道下穿既有盾构区间的三维有限差分计算模型,通过计算分析最终选择先下方区间、再上方区间的施工顺序,对既有结构及地层的扰动最小;其次,在现场建立试验段积累在类似下穿段地层中的盾构掘进经验,确定盾构下穿2号线的施工参数,并验证克泥效工艺的效果;最后,通过将现场监测数据并与数值模拟结果进行对比和分析,验证数值模拟的准确性和合理性,建议工程中加强信息化施工和相关施工优化措施,以保证2号线地铁盾构隧道及地铁车站的结构安全和正常运营。     

框架桥顶进下穿施工中钢盾构框架的应力和变形监测

框架桥顶进下穿京港澳高速公路施工会对周围设备设施产生影响和破坏,为了准确地监测钢盾构框架的应力和变形,本文对钢盾构框架顶进下穿施工的周围环境进行了分析,合理确定了监测的控制参数和监测点的布设,根据规范设置了应力和变形的控制值和报警值,对钢盾构框架水平位移、钢盾构框架竖向位移和钢盾构框架应力进行了全过程监测的时程图和数据统计分析。结果表明,钢盾构框架水平位移和应力没有超出控制值,竖向位移监测点均超过了-200 mm的控制值,为钢盾构框架顶进下穿施工提供了应力和变形的监测数据,确保了施工安全。     

大直径土压平衡盾构下穿既有线U形槽结构变形

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营U形槽线路,避免下穿过程中引起U形槽结构过量沉降,影响运营安全,以北京新机场线2、3号风井盾构区间大直径土压平衡盾构下穿既有大兴线U形槽为工程背景,研究了砂卵石地层盾构隧道开挖对U形槽变形影响。通过对U形槽结构竖向位移、横向位移、轨道竖向位移、轨距等大量监测数据进行分析,得出盾构隧道开挖过程中既有结构的变形规律。结果表明:下方隧道开挖会造成U形槽和轨道结构产生不均匀隆起、沉降变形,竖向变形在2. 0 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形在±0. 5 mm以内;轨距变化在±1 mm以内。既有U形槽结构竖向位移与盾构掘进参数关系密切;通过严格控制盾构施工参数,采用二次注浆、深孔注浆方式对管片背后进行填充,可大幅减少结构沉降。研究结果可为控制U形槽结构变形,确保既有线运行的安全提供借鉴。     

浅覆地层盾构隧道下穿永宁门护城河的施工方案研究

以西安地铁二号线地铁隧道下穿永宁门护城河工程为依托,根据具体的工程地质和水文地质情况,利用开挖面的最小支护力原理,得出了盾构掌子面土仓内压力的安全范围,并就施工中河道内地表隆起较大的问题提出相应对策。采取在河道内堆载,并在盾构施工中合理控制土仓压力的措施,能有效控制地层变形,防止地表隆起。施工中的地层变形监测数据表明,提出的施工方案和技术措施正确可行,对未来类似条件下的隧道施工具有良好的参考价值。     

大直径土压平衡盾构下穿既有线U型槽结构变形

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营U形槽线路,避免下穿过程中引起U形槽结构过量沉降,影响运营安全,以北京新机场线2、3号风井盾构区间大直径土压平衡盾构下穿既有大兴线U形槽为工程背景,研究了砂卵石地层盾构隧道开挖对U形槽变形影响。通过对U形槽结构竖向位移、横向位移、轨道竖向位移、轨距等大量监测数据进行分析,得出盾构隧道开挖过程中既有结构的变形规律。结果表明:下方隧道开挖会造成U形槽和轨道结构产生不均匀隆起、沉降变形,竖向变形在2. 0 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形在±0. 5 mm以内;轨距变化在±1 mm以内。既有U形槽结构竖向位移与盾构掘进参数关系密切;通过严格控制盾构施工参数,采用二次注浆、深孔注浆方式对管片背后进行填充,可大幅减少结构沉降。研究结果可为控制U形槽结构变形,确保既有线运行的安全提供借鉴。     

天津市软土地层地铁盾构区间下穿施工对京沪高铁南仓特大桥影响的数值分析

为研究天津地区软土地层隧道盾构区间下穿施工对京沪高铁南仓特大桥的影响,以下穿京沪高铁的天津地铁7号线外院附中站-榆关道站区间隧道工程为背景,对下穿京沪高铁南仓特大桥段区间盾构隧道进行设计,通过运用Midas/GTS有限元软件数值分析方法对盾构区间下穿京沪高铁南仓特大桥进行有限元数值分析。研究盾构区间下穿京沪高铁南仓特大桥施工过程中桥面、桥墩、承台及桥桩位移变化规律特征。总结盾构区间侧穿桥桩施工过程中桥桩附加应力变化规律;揭示了盾构区间下穿京沪高铁特大桥施工过程中承台差异沉降及地层应力变化规律。结果表明,盾构隧道施工过程中京沪高铁天津南仓特大桥桥桩附加弯矩较小,桥面、承台、桥墩及桥桩沉降最大值均在控制标准值范围以内,桥桩水平位移最大值在控制标准值范围以内,不会对大桥产生破坏影响。可见在软土地区盾构施工对高铁特大桥有一定程度影响,但通过施加工程措施后,可有效降低对桥的影响程度,保证高铁桥的安全。研究成果可为类型工程施工设计提供参考。     

盾构下穿浅基础建筑的沉降规律分析

盾构施工会引起隧道周围土体变形,使地表已有建筑产生沉降和倾斜。针对太原地区汾河漫滩地层盾构下穿浅基础建筑物这一施工工况,比较FLAC3D模拟与现场监测两种方法得到的结果,分析建筑物存在与否以及建筑物刚度对于沉降规律的影响。结果表明:建筑物的存在对形成的横向沉降槽影响较小,但沉降过程与没有建筑物相比差别很大,建筑物的存在会约束周围土体,使建筑物及周围地层在沉降过程中表现出滞后性和整体性;建筑物刚度的改变对沉降滞后性的影响较小,刚度越大整体性越强。研究成果有助于盾构施工过程中建筑物及周围地层变形的预测。     

隧道盾构施工性态时空效应分析

运用基于拉格朗日原理的有限差分软件Flac^3D作为基本工具，对某隧道盾构下穿近距离既有地铁出入口施工过程进行三维数值仿真分析，计算结果表明施工过程对地层沉降有不可忽视的重要影响，必须加以考虑，得出结构所在地层在盾构推进过程中的变形规律，从而为类似工程的设计与施工采取相应的措施提供依据和支持。     

盾构隧道施工因素对砌体结构房屋的影响

为了分析盾构隧道下穿砌体结构房屋施工因素的影响程度,采用正交试验设计方法,运用Midas-GTS有限元软件,建立了包括地层、盾构隧道和砌体结构在内的三维整体有限元模型,对不同影响因素条件下的盾构隧道下穿砌体结构房屋施工过程进行了数值模拟.以砌体结构房屋墙体所受到的最大拉应力增量作为评价指标,分析了盾构隧道下穿砌体结构房屋过程中掌子面支护压力、刀盘扰动范围和注浆层弹性模量对上部砌体结构房屋的影响研究结果表明:在盾构隧道下穿砌体结构房屋施工过程中,刀盘扰动范围对砌体结构房屋的影响最大,注浆层弹性模量影响次之,掌子面支护压力影响最小;如果不考虑地层扰动的影响,可能会低估施工对地表砌体结构房屋的影响程度,给建筑物的正常使用带来风险.     

卵石地层中地铁盾构近距下穿盾构隧道施工沉降控制

为研究卵石地层条件下盾构下穿施工时既有盾构隧道的沉降特征及其控制措施,依托北京地铁16号线盾构下穿既有地铁4号线盾构隧道工程,通过分析既有隧道沉降的数值模拟结果,结合现场监测数据和盾构施工参数,探讨了盾构的适应性改造,总结了隧道沉降的规律,阐明了调控盾构施工参数的经验。研究表明,为适应卵石地层条件,盾构须提高构件耐磨性、增设注浆及泡沫系统;既有隧道沉降在盾构通过时变化较大,而在盾构到达前和通过后变化较小,且盾构施工的再次扰动影响显著;为有效地控制既有隧道沉降,盾构施工参数应根据监测数据实时调控,保持较高的土仓压力和顶推力,通过提高注浆压力确保注浆质量。     

盾构隧道下穿输水干渠设计参数优化模型试验

盾构隧道下穿输水干渠设计参数(最优夹角、最小埋深)对隧道路线选择、干渠扰动影响评价至关重要,现行规范尚无明确规定。随着盾构施工技术成熟,有必要深入研究盾构隧道下穿输水干渠的最优夹角与最小埋深参数。依托郑州地铁10号线下穿南水北调干渠工程,基于Buckingham-π定律推导的相似参数,开展盾构隧道下穿输水干渠设计参数优化室内相似模型试验。研究结果表明：(1)隧道轴线与渠坡底部相交的局部区域地层沉降量大于周围地层沉降量；(2)当采用朗肯土压力计算值作为盾构仓压值,盾构隧道埋深不宜小于1.5D,夹角不得小于30°；(3)考虑盾构隧道施工对渠表的影响,应优先考虑隧道埋深的扰动影响,其次考虑隧道夹角设计参数的扰动影响。试验结果将为盾构隧道下穿输水干渠设计参数提供了重要参考依据。     

多线叠交盾构隧道近接施工模型试验

多线叠交软土盾构隧道是随地铁建设不断发展而出现的一种复杂隧道空间布置形式.针对多线叠交盾构隧道垂直上、下穿2种典型穿越施工形式,借助室内模型试验,根据盾构隧道近接施工的技术特点和控制要求,采用排液法,重点分析了多线叠交盾构隧道在各穿越阶段下因地层损失和开挖卸荷引起的地表沉降以及既有隧道纵向变形规律.分析结果可为今后类似多线叠交盾构隧道工程的设计和施工提供理论指导.     

盾构机下穿建筑物的施工控制技术

结合成都地铁施工通过的第一处建筑物（四川省经委、安监局办公楼）的施工,介绍在成都卵石土地层中盾构机下穿条形基础的建筑物施工经验．盾构下穿建筑物时采用地下掘进参数控制、地面跟踪注浆的方法,在成都地铁施工领域或卵石土地层中施工都有着很好的指导意义．     

双线盾构隧道斜交下穿对高速公路的影响

为研究盾构隧道斜交下穿施工对既有高速公路工程的影响,以某城市轨道交通盾构下穿工程为背景,采用FLAC3D进行盾构施工三维数值模拟,分析了双线盾构施工对公路路面、路堑边坡的影响规律,评价了施工方案的安全性。结果表明：盾构斜交下穿时,路面沉降呈现三维非对称特征,在公路横断面方向,沉降曲线呈现左低右高的线性规律,在公路纵断面方向,沉降曲线呈现左高右低的不对称“V”形,且横断面方向沉降总是大于纵向沉降;边坡竖向位移大于水平位移,以沉降变形为主,开挖面距边坡坡脚水平距离约为2倍洞径时,边坡位移显著增加,该区段为施工强影响区;双线盾构贯通后,路面最大沉降值为3.15mm,纵向沉降变化率为0.0094% ,边坡最大水平位移为1.2mm,三者均小于变形控制标准,公路路基、边坡无塑性区出现,处于弹性状态,盾构下穿施工对既有高速公路影响较小。研究结果可为类似盾构下穿工程提供参考。     

盾构隧道近接下穿施工对居民建筑楼群的影响研究

以深圳地铁10号线福田口岸站—福民站区间盾构隧道近距离下穿福民新村民居建筑楼群工程为依托,应用有限差分软件FLAC3D建立了包括既有建筑群、建筑基础、新建隧道和地层的数值模型,并根据实际施工方案对地铁盾构隧道的施工过程进行了数值模拟,研究在注浆预加固方案下隧道下穿施工对建筑楼群变形的影响。通过对各建筑沉降数据的分析,得出以下结论:(1)盾构隧道的近接下穿施工,将会导致既有建筑群产生一定程度的不均匀沉降;(2)在注浆预加固方案下进行施工,福民新村民居建筑楼群的最大沉降及最大倾斜度分别为18. 537 mm及0. 000 623,均小于相应规范规定的控制值,说明在注浆预加固方案下进行隧道掘进,可保证各相关民居建筑的沉降及变形控制在安全范围以内。     

双线盾构隧道下穿机场高速沉降及变形规律

为了研究双线盾构隧道近距离下穿既有高速公路时,对高速公路路面和路堑边坡稳定性的影响,论证盾构下穿工法的可行性,以西安北客站—西安咸阳国际机场城际轨道项目盾构隧道下穿机场高速公路施工为研究对象,对高速公路路堑边坡、路面及隧道结构的变形规律进行研究。采用叠加的Peck公式计算了双线盾构隧道下穿引起地表沉降的规律,引入《地铁设计规范》(GB 50157—2013)(下文简称规范)中地铁隧道衬砌结构径向直径变形率的概念,对隧道水平和竖向的直径变形率进行计算,进一步通过有限差分软件FLAC3D对双线盾构隧道下穿施工过程进行三维数值模拟,分别研究高速公路路堑边坡、路面及隧道结构的变形规律。研究结果表明:路面最大沉降出现在右线掘进至机场高速公路正下方时的南侧坡脚,其值为6.2 mm;边坡的最大沉降为7 mm,出现在双线盾构隧道中间的正上方;双线盾构隧道贯通后,结构的最大竖向位移和最大水平位移分别为14.86、12.25 mm,隧道衬砌结构的水平和竖向直径变形率分别为0.20%、0.24%,两者较接近且满足规范要求。根据机场高速公路路面的位移控制限值,此次盾构施工法满足路面的变形要求,所得的计算结果为该区间的盾构隧道施工提供了参考,亦可对类似的近接工程施工起到借鉴作用。     

黄泛区盾构下穿高铁沉降分析及施工参数控制

为研究盾构下穿施工影响下的既有高铁线路的沉降规律及控制沉降的盾构施工参数,结合黄泛区富水粉砂层地质条件下淮安地铁1号线淮安东站—盾构工作井区间土压平衡(EPB)盾构隧道下穿连镇高铁线路的施工参数和现场实测资料,分析盾构下穿施工中高铁路基及站台沉降的变化规律,探究盾构施工参数与地表沉降的关系。结果表明:站台区域的沉降槽呈V形,以隧道为轴线左右对称,左、右宽度均约为15 m;路基区域的沉降槽深、宽均较大于站台区域的沉降槽。穿越富水粉砂土为主的地层时,盾构通过测点期间的沉降量约占总沉降量的54%,盾尾过断面20 m后,沉降趋于稳定。对盾构施工参数的调控可有效控制因盾构下穿施工引起的地面沉降,在类似富水粉砂层地质条件和隧道埋深的情况下,本工程选用的施工参数可作为参考。