北京地铁洞桩法车站地表沉降变位控制分析

以北京地铁6号线洞桩法车站为工程背景,首先在现场实测数据分析的基础上对北京地区暗挖车站地表沉降值进行预测;然后选取Cam-clay(修正剑桥模型)对北京地区洞桩法地铁车站地表沉降规律进行分析;最后基于变位分配法对洞桩法地表沉降的位移控制进行分阶段处理,实现地表沉降分阶段控制的目标.结果表明:北京地铁6号线洞桩法车站地层损失率V1均小于1%,地表沉降槽宽度参数K为0.65~0.8;小导洞开挖(施工步序1)和二衬扣拱施作(施工步序3)引发的地表沉降所占比例之和近80%,施工步序1、3对控制地表沉降具有重要意义;现场实测和数值计算的结果基本吻合,地表沉降最大值均出现在车站中心线上方.     

黄土地铁隧道施工围岩及地表变形规律研究

以西安地铁3号线某暗挖站区间双线地铁隧道施工为背景,采用有限差分软件FLAC3 D建立土体三维力学模型对双线地铁隧道台阶法施工过程进行动态模拟;并结合现场实测数据分析台阶法施工引起的地铁隧道围岩及地表变形规律。结果表明:(1)台阶法施工诱发的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降出现在隧道中线偏右方约3 m,最终形成的沉降槽宽度约为隧道洞径的2倍。(2)台阶法施工诱发的纵向地表沉降在开挖面前地表沉降量最大,随着开挖掌子面距离越远,沉降量越小,最后在开挖进尺40 m附近趋于稳定。(3)隧道拱顶纵向沉降曲线与地表沉降变化趋势基本一致。帮部围岩变形呈现出先快速增长后逐渐平稳的趋势,且影响范围逐渐增大。所得结论可为双线地铁隧道施工和变形预测提供参考。     

黄土地铁隧道施工围岩及地表变形规律

以西安地铁3号线某暗挖站区间双线地铁隧道施工为背景,采用有限差分软件FLAC3 D建立土体三维力学模型对双线地铁隧道台阶法施工过程进行动态模拟;并结合现场实测数据分析台阶法施工引起的地铁隧道围岩及地表变形规律。结果表明:(1)台阶法施工诱发的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降出现在隧道中线偏右方约3 m,最终形成的沉降槽宽度约为隧道洞径的2倍。(2)台阶法施工诱发的纵向地表沉降在开挖面前地表沉降量最大,随着开挖掌子面距离越远,沉降量越小,最后在开挖进尺40 m附近趋于稳定。(3)隧道拱顶纵向沉降曲线与地表沉降变化趋势基本一致。帮部围岩变形呈现出先快速增长后逐渐平稳的趋势,且影响范围逐渐增大。所得结论可为双线地铁隧道施工和变形预测提供参考。     

台阶长度对软岩隧道台阶法施工影响分析

软弱围岩隧道施工时,围岩变形过大会对施工安全造成威胁.本文利用数值软件建立成昆铁路新白石岩隧道V级围岩洞口段的三维模型,模拟分析比对微台阶法和短台阶法隧道开挖引起的围岩位移和应力变化情况.结果表明:减小开挖台阶长度能够有效减小上台阶开挖引起的拱顶沉降和地表整体沉降;采用微台阶法施工可减小开挖引起的围压变形,保证施工的安全进行.     

某超浅埋暗挖大断面矩形地下通道地表沉降特性

依托某超浅埋暗挖矩形大断面地下通道工程,应用现场实测与数值模拟相结合的方法,深入研究了地下通道施工过程中地表横、纵断面沉降发展规律.主要结论如下:(1)超浅埋暗挖条件下,矩形隧道覆土厚度增加,地表沉降量增大,沉降槽宽度变大.洞高增加时,地表沉降明显增大,沉降槽宽度也增大,在超浅埋暗挖通道设计确定洞高时应考虑对地面沉降的影响.(2)超浅埋暗挖大断面矩形地下通道施工过程中,在掌子面前约6.0m处,开始产生沉降;型钢拱架闭合后约10.0m处,地表沉降开始逐步趋于稳定.(3)超浅埋暗挖大断面矩形地下通道施工过程中,以型钢拱架闭合前后为分界线,将地表沉降分为2阶段,第一阶段由掌子面开挖引起土层应力重分布及管棚变形引起,约占总沉降量57%～72%,第二阶段由型钢拱架变形、地基土沉降及覆土层进一步密实引起,约占总沉降量28%～43%.(4)左、右导洞施工过程中,中导洞及其上方土体经过多次扰动,造成中导洞上方沉降较大.应采取超前注浆加固、精心施工、回填注浆等措施减少沉降并降低塌方风险.(5)由于中导洞开挖过程中地面沉降增加量较小,且扰动后土体坍塌往往较为突然,故开挖时除关注地表沉降外,应加强对掌子面的观察以及拱顶沉降、洞内收敛等方面的监测.     

大跨度土质隧道自然成拱优化数值模拟研究

土质隧道围岩在工程实际施工中具有明显的弹塑性变形特征.通过运用FLAC3D软件,模拟隧道实际开挖过程,可得到隧道开挖过程中围岩应力分布及周边位移变化量,为隧道的施工提供预警信息和优化隧道设计提供理论支持.在控制地表变形方面,采用交叉中隔壁法(Cross diaphragm-CRD)施工时,地表最大沉降量为20.37 mm,而双侧壁导坑法则为25.8 mm,结果表明CRD法在控制围岩变形方面要优于双侧壁导坑法.因此,为了避免隧道在开挖过程中发生塌方等事故,应优先采用CRD法开挖.然而,运用FLAC3D软件模拟CRD法开挖过程,得到开挖隧道上部导洞所引起地表的沉降量占总沉降量的50%以上.因此,对CRD法上部导洞的开挖工序进行优化,能有效地降低塌方等事故发生的概率.     

地铁车站洞桩法施工对地层及邻近桩基的影响规律

以北京地铁国贸站工程为背景,分析大跨度分离式地铁车站采用洞桩法施工,对周围地层及邻近桩基的影响.采用现场实测方法分析洞桩法施工地层沉降的规律,认为纵向沉降明显分为前期沉降区、急剧沉降区和沉降收敛区,而急剧沉降区又分为导洞、扣拱及下部开挖3个阶段;横向沉降符合Peck曲线,影响范围为3~4倍洞径.采用三维数值分析方法模拟施工过程,选取典型的邻近桩基所在断面,研究车站施工对邻近桩基变形以及地表沉降的影响,对国贸站邻近桩基变形现场量测数据进行对比分析,认为邻近桩基沉降变形与其施工过程相对应,也分为导洞、扣拱及下部土体开挖3个阶段.影响沉降的主要因素是其空间位置,特别是桩基与车站结构的最小距离,其次桩端所处的地层条件也有一定的影响;施工对邻近桩基水平方向的扰动影响非常显著,扣拱施工对邻近桩基的侧向变形影响最大.在此基础上总结了车站上侧桩、中侧桩、下侧桩等邻近桩基的变形规律.     

浅埋软弱破碎围岩隧道变形监测与分析——以贵州省三穗至黎平高速公路的锦所隧道为例

锦所隧道为贵州省三穗至黎平高速公路的控制性工程之一,隧道ZK88+078~ZK88+110段原设计为双侧壁导坑法开挖,但该段岩层为强风化层,属极软岩类,开挖后发生了小范围的坍塌,因此设计变更为CRD工法开挖。在2工法开挖中对隧道的沉降进行了监测,分析了监测数据,并基于最小二乘法,用三次曲线模型对沉降数据进行了拟合。结果表明:在控制浅埋软弱破碎围岩隧道变形方面,CRD工法优于双侧壁导坑法;三次曲线能很好地拟合沉降数据,R~2均大于95%,拟合结果能为后续的施工提供指导;采用双侧壁导坑法时,第一部分导洞的开挖,地表沉降变化非常大,施工中需特别注意此阶段的及时支护;采用CRD工法开挖时上部导洞的开挖导致地表沉降量占总沉降量的一半以上。     

PBA车站导洞双向开挖方案比选

目的研究采用PBA工法暗挖地铁车站时最优的导洞双向开挖方案.方法通过数值模拟的手段,模拟了横通道内小导洞双向开挖的过程,对比研究不同的导洞间开挖错距和不同的导洞开挖顺序对横通道处地表沉降的影响.结果随着开挖错距的增加,地表的最大沉降值在增加,而反弯点距离在逐渐减少,折中考虑15 m是最为合理的导洞开挖错距;横通道内导洞开挖如果存在紧随相邻且相对导洞的情况,会使得横通道处地表沉降值增加,而边导洞支护体系形成越早,会使得反弯点距离减小.结论在多种开挖顺序中,方案(2,4)-(5,7)-(1,3)-(6,8)引起的地表沉降值最小,反弯点距离较小,开挖顺序合理,有利于组织施工,且每一步开挖引起的地表沉降均匀,是最为合理的开挖顺序.     

地铁车站洞桩法施工对地层沉降影响研究

结合大连地铁松江路车站的工程条件,运用有限元软件MIDAS-GTS建立车站结构-地层三维模型,得出了地表沉降、沉降槽以及塑性区的发展规律.结果表明:地表沉降依照施工过程具有阶段性,导洞施工是控制地表沉降的关键阶段;最大地表沉降及最终地表沉降均符合60mm的控制基准,故洞桩法在控制地表沉降方面是有效的;沉降槽形态及深度受群洞效应影响,且与结构埋深及施工方式有密切关系;塑性区主要产生于导洞阶段,洞桩法基本抑制了塑性区的发展.     

软岩隧道开挖方法数值模拟分析

论述了适用于纱帽山隧道Ⅴ级围岩的开挖方法,采用大型非线性有限元分析软件ADINA,对适用于双线分离式公路隧道Ⅴ级围岩的三种开挖施工方法进行数值模拟;运用ADINA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比左导洞先行开挖编制的施工工序、台阶分部开挖法和上下台阶留核心土法三种开挖方法,分析三种开挖方法对隧道变形的影响。结果表明:针对左导洞先行开挖编制的施工工序其中隔壁起到减跨作用,从而控制沉降;它与台阶分部开挖法在开挖后位移场分布基本是对称的,在量值上有略小差别,不会造成地表不均匀变形,不会影响洞室的稳定;台阶分部开挖法左侧地表变形略大于右侧,且差值大于针对左导洞先行开挖编制的施工工序。     

施工工法对双线暗挖隧道应力位移影响研究

为了研究施工工法对双线暗挖隧道应力、位移分布规律的影响,以北京地铁一双线暗挖隧道为研究对象,设计了不同开挖错距的两大类开挖方案,涉及全断面法、台阶法和CD法3种施工工法,利用数值模拟的方法重点分析了采用不同施工工法时,隧道区域应力场和位移场的分布.结果表明CD法开挖引起的应力集中现象最不明显,特征平面应力集中系数最小仅为1.227,开挖引起的地表沉降、特征平面沉降及关键测点总体变形均最小;两大类方案之间比较,结果差异主要体现在位移方面,尤其是CD法引起的变形量,第二大类方案显著高于第一大类,说明开挖错距较短时,CD法同时施工的导洞数多,相互之间扰动影响明显;综合应力和位移分析结果,CD法为最优施工工法.     

地铁车站多工法施工的地层变形研究

以重庆交通轨道环线冉家坝地铁车站为工程依托,采用现场监控量测方法研究了双侧壁导坑法开挖、侧洞法开挖及明挖法施工下的地层变形规律。结果表明:3种工法下明挖法引起的地表沉降变形最小,双侧壁导坑法开挖次之,侧洞法引起的沉降变形最大;2种暗挖施工下初次开挖扰动引起的地层变形最大,占总沉降量的50%以上。分析隧道拱顶变形发现,变形过程可分为左导洞开挖后的快速沉降阶段、左右导洞开挖及时支护后的过渡变形阶段和临时支撑拆除后稳定变形阶段,且2种暗挖工法下的拱顶变形曲线均可由指数函数拟合。     

小直径管幕工法横导洞施工现场试验及参数优化

对沈阳地铁市府大路站采用的小直径管幕工法进行研究,首先通过现场监测分析了车站横导洞施工对地表沉降和拱顶变形的影响,然后利用Midas GTS NX数值软件建立车站三维模型,并与监测数据对比验证了模型的准确性,最后分析了横导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响.研究结果表明：横导洞开挖施工引起的地层损失率为0.08%,管幕结构有效地抑制了地表沉降;相比于其他开挖方案,采用先边后中的开挖顺序可有效减少地表沉降24.7%;当横导洞开挖数量为5～7时,引起的地表沉降差较小仅为8%,采用4个横导洞和3个横导洞施工时,相比于7个横导洞施工方案可分别减少地表沉降18.0%和28.3%.     

车站竖井开挖对周边建筑物的安全性研究

洞桩法施工先期,首先通过竖井横通道开挖,然后在横通道中进行导洞开挖。然而竖井施工对临近建筑物沉降存在一定影响。基于此,该文以沈阳地铁3号线三好街站为工程背景,运用Midas GTS Nx软件进行三维模型建立,着重研究分析了建筑物四角在基坑开挖过程中的沉降现象,得到基坑附近建筑物的沉降规律,以期为同类基坑开挖工程提供参考。     

中洞法连拱隧道施工稳定性分析及优化

针对中洞法连拱隧道暗挖施工的稳定性问题,依托广州大道中站工程实例,综合分析了开挖过程拱顶沉降、底部变形、洞周收敛、初支结构应力、中隔墙应力以及地表沉降等指标的动态响应特征,总结了不同工艺参数下隧道变形规律,结果表明:拱顶沉降最大值和最大沉降速率以及底部隆起最大值均在后行洞,而先行洞洞周收敛值最大,为1.59 mm;侧洞靠近中洞上台阶支护结构受拉而远离中洞上台阶受压;中隔墙中部主要承受压应力,而顶纵梁和底纵梁则同时承受拉应力和压应力;地表沉降最大值位于隧道中心,为7.20 mm,隧道施工影响区域半径约为25 m;隧道稳定性随中洞上下台阶错距及侧洞相邻台阶错距的增大而减弱,随侧洞拉开距离增大而增强。     

地铁车站小直径管幕工法开挖变形规律

沈阳地铁市府大路站是采用小直径管幕工法施工的地铁暗挖车站.通过有限差分软件FLAC^3D建立车站结构-地层三维模型,分析总结了小直径管幕工法动态开挖过程引起的地层及主体结构的位移变形规律.结果表明:小直径管幕工法开挖过程引起的地表沉降具有明显的阶段性,沉降槽形态在群洞效应和管幕预支护作用的影响下变化频繁,横导洞间土体开挖阶段引起的地表沉降占到了最终沉降的50.54%,该阶段是地表沉降控制的关键阶段;管幕-梁-桩-柱施工完成后,主体结构变形表现出良好的协同作用,横梁竖向变形表现为车站两端小中间大,边桩及中柱的水平位移在负二层施工期间增长显著,占到了水平位移最大值的47.1%和55.8%,该阶段是控制主体结构变形的关键阶段.     

地铁车站洞桩法施工时群洞效应对比分析

以大连地铁5号线劳动公园站为工程背景,该车站采用洞桩(pile beam arch,PBA)逆筑法施工,在修建车站主体时需要先开挖导洞。为了研究采用PBA工法施工时产生的群洞效应对地层的影响,通过midas-GTS建立模型,进行施工过程的模拟来得到地层的位移响应结果,采用正交试验的方法进行试验安排和选用极差分析的方法进行结果分析。结果表明:在多导洞施工过程中,作业方式的选择在控制地表沉降中占主导因素;"短进尺、勤支护"的施工原则是可靠的,得到了适合大连地区的多导洞施工方案。由此可见在施工前进行合理的理论分析、试验安排和数值模拟计算是很必要的,是值得推广的工程思想。     

城市浅埋连拱隧道单洞法施工工序的优化

通过对单洞法中的上下台阶法与交叉中隔壁（CRD）法及其施工顺序的数值模拟,分析了大跨度连拱隧道单洞法施工中的位移控制效果与支护承载情况.结果表明,与上下台阶法相比,CRD法施工对隧道顶部围岩的竖向位移、拱腰的水平位移以及地表沉降的控制效果较好.在CRD法施工过程中,后行洞宜先开挖外侧区域,再开挖内侧区域.     

湿陷性黄土隧洞水平旋喷桩加固效果研究

针对引洮工程总干渠7#隧洞4#吴家坪支洞含水疏松砂岩洞段施工难题,为保证施工安全和工程质量,采用水平旋喷桩超前加固措施。借助大型有限元软件ANSYS,对隧洞开挖过程进行数值模拟,对开挖过程中围岩应力、位移及地表沉降量的变化进行了分析,并将有、无旋喷桩两种情况进行比较。分析表明:在湿陷性黄土隧洞含水疏松砂岩洞段采用水平旋喷桩超前加固措施,围岩受力、变形及地表沉降都相对较小,水平旋喷桩能有效提高地层自稳能力,保障施工安全。