既有盾构隧道地层中基坑开挖方案对比分析

针对黄土地区三个平行基坑开挖对下伏既有盾构隧道影响,运用FLAC3D有限差分法数值软件,结合实际场地的水文地质和工程地质条件,建立三维数值模型,对比了三个基坑同时开挖与分步开挖引起的既有盾构隧道结构的隆起位移与应力.研究结果表明,基坑开挖对下伏既有盾构隧道隆起位移影响较大,基坑内结构施作后既有盾构隧道隆起位移减小,三个基坑分步开挖相对于同时开挖将减小对下伏既有盾构隧道的影响,并且三个基坑分步开挖引起盾构隧道结构内力满足强度要求,建议三个平行基坑开挖工法为先两侧后中间开挖施工.     

暗挖隧道施工对既有地铁车站的影响与控制分析

针对暗挖隧道施工过程中对既有地铁车站的影响,笔者结合实际隧道暗挖工程模拟其施工全过程。结果显示:呈现狭长特性的隧道,其基坑周围地表的最大竖向位移出现在隧道南、北两侧且呈对称分布;基坑地表变形最严重的一层其沉降曲线呈现明显的"凹陷状";随着开挖深度的逐渐增加,隧道北侧地表竖向位移的增加值与其呈现非线性的变化趋势。结论:暗挖隧道施工对于既有地铁车站的影响很小。     

基坑开挖对下卧地铁隧道影响的解析计算方法

为利用城市有限的土地资源,在密集的地铁邻近区域进行新建工程施工不可避免。以深圳市桂庙路改造工程为背景,考虑基坑开挖扰动导致抵抗下卧盾构隧道隆起的土体地基参数沿隧道纵向不均匀分布,将盾构隧道简化为Vlazov地基中的Timoshenko梁,对作用在下卧盾构隧道上的基坑开挖卸荷作用采用Mindlin解计算,建立基坑开挖引起既有下卧盾构隧道隆起变形量的理论计算模型,并与既有研究成果和现场实测结果进行对比验证;基于建立的模型对深圳市桂庙路新建基坑施工参数进行优化设计。研究结果表明:所建立的模型能够准确、有效地评估基坑开挖对下卧盾构隧道的影响;建议将原施工方案的3个台阶开挖高度分别调整为4,4和6 m,台阶步长调整为11 m。     

盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟

以北京某盾构法施工的区间隧道下穿附近既有地铁车站工程为背景,在确定了合理的应力释放率并充分考虑了分步开挖及注浆加固区影响的基础上,采用三维有限差分计算软件FLAC3D进行了数值模拟.模型采用地层-结构模型,土体采用摩尔-库仑弹塑性模型.此外,隧道和车站结构采用结构单元模拟,既有车站变形缝采用连接单元模拟.预测盾构隧道施工后既有地铁车站的变形,为邻近既有车站的安全评估工作提供了依据.     

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。     

基坑开挖对下卧盾构隧道的影响风险分析

目的研究基坑开挖对邻近既有下卧盾构隧道结构产生的附加应力及不均匀变形,为施工阶段既有隧道的风险评估及控制措施提供参考.方法以哈大客专沈阳站房改造工程为背景,探讨了基坑开挖卸载对下卧盾构隧道造成的主要风险因素及盾构管片破坏的类型,针对土体力学参数的空间变异性及随机性引入蒙特卡洛模拟与三维有限元相结合的方法对衬砌结构的风险事故发生概率进行定量分析.结果基坑开挖卸载之后,隧道横向位移及管片最大压应力超出规定值的概率均为0;上抬变形量及管片最大拉应力超出规定值概率分别为39.8%、2.29%.多种因素下盾构管片总失效概率为41.18%.结论基坑开挖方法要遵循减少单次卸荷量及隧道穿越跨度的原则,并且开挖后应尽量减少基坑的放置时间.     

深基坑侧向卸荷诱发既有盾构隧道影响分析

地铁域城市地块开发不可避免地涉及到对既有城市轨道交通设施的影响与保护问题。但是,不同地区工程地质条件不同,呼和浩特地区深基坑开挖侧向卸荷诱发既有盾构隧道结构的影响与变形控制缺乏成功的工程经验。以新建振华购物中心项目基坑工程近邻呼和浩特市城市轨道交通2号线为背景,采用精细化的三维数值模拟方法,结合工程经验以及理论分析方法,针对深基坑开挖侧向卸荷条件下既有盾构隧道的影响进行研究。主要得到以下结论:①随着基坑向下开挖,盾构管片横向位移逐渐增大,基坑开挖完毕位移最大值为2.9 mm,临近基坑一侧的管片水平侧位移最大;②基坑施工引起2号线盾构区间的各项变形指标,均在安全控制要求范围内;③基坑开挖后侧向卸载影响较小,经检算,隧道结构的受力状态基本未改变,隧道主要呈压弯受力。隧道管片结构配筋满足正常使用极限状态要求。预期研究成果对内蒙古城市轨道交通的保护具有重要的工程实用价值。     

PBA大直径盾构隧道扩挖车站施工的关键技术

北京地铁十四号线采用外径为10 m的大直径土压平衡盾构进行地铁施工.由于盾构隧道扩挖车站施工具有盾构设备利用率高、建设进度快、环境影响小的优势,将台站采用盾构隧道已形成的中洞结合PBA法(洞桩法)扩挖而成,解决了盾构区间施工速度快与车站施工速度慢之间相互矛盾的问题.本文重点分析PBA大直径盾构隧道扩挖车站的工法特点,明确车站结构形式及施工步序,对施工过程中盾构掘进控制、管片拼装与拆除、纵梁与管片的连接、初支及二衬施作等关键技术进行了研究.施工完成后,实测数据显示地表沉降满足控制要求.研究结果可为类似工程提供参考及借鉴.     

交叉隧道盾构施工引起既有隧道沉降的随机介质模型

交叉隧道开挖施工引起地层的位移会对埋置其中的既有隧道产生影响,甚至造成灾害。为此,提出了交叉隧道盾构施工引起既有隧道沉降计算的随机介质理论方法,分析了交叉隧道工程应用随机介质理论的原理及基本方程,从而建立了新建隧道盾构施工引起既有隧道沉降的随机介质模型,并探讨了计算参数的选取方法。工程实例分析表明:随机介质理论适用于计算交叉隧道盾构施工引起的既有隧道沉降变形,从而对交叉隧道安全施工具有一定的指导意义。     

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。     

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。     

不同近接度下新建盾构施工对既有钻爆隧洞稳定性的影响

软岩地区新建盾构隧洞近接既有钻爆法隧洞时会产生大变形等特征，需确定两隧洞的合理净距。通过数值模拟与现场监测，研究了不同近接度下新建盾构隧洞施工对既有钻爆法隧洞稳定性的影响。结果表明：通过对比锚杆应力数值模拟与现场监测结果验证了模型的合理性；受盾构隧洞开挖的影响，钻爆法隧洞整体向左下沉，净距越小影响越显著，且隧洞两侧衬砌结构受力不均匀，近接盾构侧衬砌以受压为主，另一侧以受拉为主。随着净距的减小，近接区域塑性区逐渐贯通，近接侧的拱肩和拱脚处出现新的剪切破坏；建议最小净距大于10m，在小于10m的汇交段应加强支护以减小后行隧洞对先行隧洞的影响。研究结果对近接隧洞施工具有一定指导意义。     

新建盾构隧道下穿既有隧道剪切错台变形计算

采用剪切错台模型,研究新建盾构隧道正交下穿对上方既有地铁盾构隧道的影响.考虑新建隧道下穿时刀盘附加推力、盾壳摩擦力以及注浆附加压力在既有隧道轴线处产生的附加应力,将既有地铁盾构隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小势能原理并采用合理的位移试函数,建立计算方程来求解既有隧道的竖向位移值、盾构环之间的错台量、环间剪切力值以及这三者随着新建隧道掘进的三维变化过程.研究结果表明:用剪切错台模型和最小势能原理计算得到的既有盾构隧道竖向位移值与实测值较为吻合;既有盾构隧道竖向位移最大值处的隧道错台量接近0,在竖向位移曲线的反弯点处隧道错台量和环间剪切力值最大;随着新建隧道的掘进,既有隧道的竖向位移、错台量和环间剪力值不断增大,最后趋于稳定.     

盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行施工工法优选

针对新建暗挖隧道对已建盾构隧道的影响,以济南地铁R3线盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行段为依托,对暗挖隧道不同施工工法进行模拟优选,分析在帷幕注浆加固条件下新建暗挖隧道对已建盾构隧道管片变形及应力的影响,并结合现场实测数据对比验证优选施工方法的可靠性.研究结果表明:暗挖隧道施工工法对于地表沉降和隧道管片的变形影响显著,其中交叉中隔墙(cross diaphragm,CRD)法和双侧壁导坑法在控制地表沉降、管片变形及应力方面差异较小,且两者均优于核心土法和中隔墙(center diaphragm,CD)法.综合考虑施工速度、影响范围以及地表与既有盾构隧道变形控制等因素,确定暗挖隧道采用CRD法施工.现场监测表明采用优选的施工工法可以保证地表变形和盾构管片变形控制在允许范围之内.     

大体积覆土开挖卸载对盾构隧道的变形影响

采用有限元软件,对曹妃甸工业区跨纳潮河综合盾构隧道管廊在运营阶段上方规划河的开挖工况进行了分析,对大范围覆土卸载条件下的盾构隧道变形进行了研究．结果表明：盾构隧道在上方覆土开挖卸载时变形存在4处反弯点．通过加密设置变形缝,可满足盾构变形需要．     

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。     

盾尾密封对盾构周边渗流场及正面稳定的影响

基于地下渗流基本方程,采用有限差分法对江底隧道盾构施工中产生的周边渗透力进行了分析,并推导了渗流条件下盾构正面稳定的判别公式.分析表明:隧道开挖后,隧道周边土层的孔隙水压力将重新分布,开挖面附近孔隙水压力等值线呈楔形体,隧道开挖面上孔隙水压力变化达到最大;而开挖面附近的总水头等值线围绕开挖面呈环形分布,渗透力的最大值出现在开挖面上及盾尾透水处.土中渗透力使隧道开挖面稳定性系数减小,但盾构压力舱内的泥水压力有利于隧道正面的稳定.分析还表明,如果盾构掘进过程中盾尾有透水现象,则整个盾构机将处于水头产生较大变化的范围之内,会导致极其严重的后果.     

盾构隧道先隧后井施工技术特点分析

为了明确盾构隧道先隧道施工后工作井开挖(先隧后井)施工法特点,以典型工程实例为依托,通过现场实测与有限元法,分析了该施工法接收井与隧道的变形特性,计算分析了盾构管片张开量的分布规律。结果表明:隧道入接收井时洞内外产生较大的水土压力差,引起与隧道连接处局部围护墙水平位移增大及坑外水位下降。受后续基坑开挖影响,近基坑侧6环管片竖向位移显著增大,近基坑侧4环管片接头处出现了塑性变形,施工中隧道防渗分析可着重考虑近接收井6环管片范围。基于安全考虑,建议对近基坑侧6环管片范围土体进行加固处理。     

盾构隧道联络道爆破施工优化

针对盾构隧道间联络道爆破对既有盾构隧道结构造成的不良影响,对隧道的爆破施工方案进行优化,并利用有限元数值模拟软件建立数值模型,分析不同爆破位置对隧道管片稳定性的影响.模拟结果表明:当联络道掌子面与管片距离为0时,在隧道管片上出现较高的应力集中,盾构隧道管片是极不稳定的;将桶形掏槽调整为渐进式螺旋掏槽,并增加崩落眼的延时间隔数量,主应力值降低较明显,最大降幅63.45％,开挖轮廓内外的螺栓应力分别降低了77.23％、72.36％,降低后的应力均小于螺栓的屈服强度.位移仅为2.6mm,较优化前降低了27.78％,由此可知此时管片是安全的.     

大断面盾构隧道施工技术问题研究

随着大断面、超大断面盾构隧道的建设,盾构隧道施工过程所暴露出来的问题越来越突出,本文结合南京长江隧道泥水平衡式盾构施工,针对大断面盾构隧道施工中的切口水压、盾构掘进速度、同步注浆等施工参数的设定和衬砌管片上浮问题,分析了各种问题的原因、影响因素、导致的危害,并给出了一些相应的施工措施。