地铁暗挖下穿富水黄土建筑沉降特性及规律

为了研究富水黄土地区暗挖地铁下穿既有建筑时地表和建筑的沉降特性及规律,确保其施工安全,基于西安地铁3号线长通(长乐公园站—通化门站)暗挖区间,采用MIDAS/GTS建立三维有限元模型,对浅埋暗挖下穿建筑进行动态模拟,得到有无超前注浆时的建筑沉降曲线、工后沉降分布曲线以及工后地表沉降云图,并结合现场实测数据,对比分析下穿过程中建筑的竖向位移、沉降差值随开挖的变化规律以及施工后地表的变形分布。研究结果表明:2种工况下建筑的沉降均主要受其下方左洞开挖的影响,左线下台阶开挖后沉降速率达到最大值,当建筑下部土体全部挖空后沉降达到最大值,施工完成后建筑的沉降以左线为中心呈对称分布;未注浆时建筑的最大沉降发生在基础底部,为119.5mm,差异沉降值为120.5mm,采用超前注浆时最大沉降和差异沉降分别减小了74.7%和75.6%;地表沉降范围为施工区域的2.5~3.0倍,整体呈斜W形分布,左侧变形稍大;未注浆加固时其沉降槽较深,达到了112.3mm,注浆后其最大值仅为15.1mm;与模拟数据相比,现场监测值略大,产生偏差的原因可能是其实际地质条件更复杂,且沉降受地表各种荷载及施工爆破的影响,依托工程实测累计沉降为16mm,可满足控制要求,现场实测数据与数值计算结果吻合较好,可为黄土地区类似工程设计与施工提供一定参考。     

西安地铁盾构下穿古城墙沉降分析及加固效果

为研究双线盾构下穿过程诱发地表沉降的规律及上部古城墙的变形特征,依托地铁4号线区间隧道下穿和平门古城墙工程,通过数值模拟和现场测试手段对沉降及加固效果进行分析。结果表明:在袖阀管注浆加固及门洞钢拱架支护等作用下,城墙地基区域地表沉降值减小4mm,城墙结构沉降减小约2.2mm,避免了地基局部隆起过大和倾斜率超限;城墙地基区域加固工况下地表横向沉降曲线为宽而浅的单峰沉降槽,未加固工况下表现为窄而深的双峰沉降槽;左、右线隧道施工存在相互影响,且变形稳定后右线隧道地表沉降峰值大于左线。现场实测与数值计算的结果吻合良好,分析方法和研究结果可为日后黄土地区类似的盾构穿越工程提供有益的参考。     

青岛地铁区间隧道下穿既有铁路施工技术

青岛地铁线路穿越历史悠久的胶济铁路线,下穿地铁线为双洞隧道,跨度大、埋深较浅、相邻间距小,且在穿越青岛铁路时,不能影响其正常的营运和结构安全,施工难度和风险极大.采用有限元软件ANSYS对施工期间下穿胶济铁路线的受力状态和施工工法进行模拟计算,并分析了下穿铁路前对上方既有铁路线采用的加固措施所产生的效果.分析表明:引起被穿越地层上方铁路线路基沉降的主要因素是列车通过期间产生的竖向荷载;未采取注浆加固措施时,拱顶至地表被最大沉降所贯穿,铁路路基呈现整体沉降趋势;采取注浆加固措施后,拱顶最大位移未延伸至地表,地表处沉降量仅为前者变化量的1/3.     

双线隧道下穿引起框架-剪力墙结构竖向位移分析

地铁隧道施工会引起地表沉降,对地面环境产生影响.当地面存在建筑物时,会引起建筑物的变形.以青岛地铁隧道下穿某建筑物为例,利用施工过程中监测到的地表沉降数据,借助随机介质理论和Peck方法反分析地表移动参数,研究了地表沉降规律,并在隧道下穿建筑物时进行地表沉降预测;通过有限元软件ANSYS建立了研究对象建筑物的三维有限元模型,并进行了数值分析.研究结果揭示了隧道施工对钢筋混凝土框架-剪力墙结构沉降变形的影响规律.     

岩溶区铁路列车荷载对新建下穿隧道动力响应规律

在岩溶地区,列车振动荷载已成为引起铁路周边地表岩溶塌陷的重要影响因素。为研究新建地铁隧道在岩溶地层中开挖时,列车荷载对隧道、地表及地层的动位移和动应力响应,以贵阳地铁3号线下穿川黔铁路为背景,通过有限元软件建模计算了在最不利围岩和列车动载条件下,隧道拱顶无溶洞、有溶洞和溶洞注浆3种工况的动力响应规律进行对比分析。结果表明：在列车动荷载作用下,溶洞存在及对其注浆加固对地表位移动力响应的影响范围大致为3.3倍洞径以内,有溶洞时地表最大瞬时沉降发生在路基中线与隧道中线交叉处,为2.74 mm,而对其注浆加固后此处的沉降为2.16 mm,减小了21.2%;对溶洞进行注浆加固后隧道支护结构产生了相对更大动力响应,最大瞬时位移和主应力均发生在隧道拱顶,分别为-1.41 mm和-0.36 MPa;地层竖向应力从地表到隧道拱顶衰减最明显的是有溶洞的情况,从-0.076 6 MPa衰减到-0.008 4 MPa,衰减率为89.03%。可见,对铁路与隧道之间的地层溶洞注浆加固后,在保证新建隧道安全的情况下,明显改善降低了列车动载引起的地表瞬时沉降。     

浅谈富水软弱地层地铁隧道施工沉降控制技术

本文通过深圳地铁5号线上下暗挖区间隧道施工,采取地面注浆加固房屋地基、地面跟踪注浆、旋喷桩止水帷幕、以及隧道初支背后及时注浆堵水等技术措施,对周边建筑物下沉、地表沉降得到了有效的控制,保证了隧道安全施工。     

砂卵石地层地铁近接下穿既有盾构区间施工控制技术

为探究地铁暗挖近接施工下穿既有盾构区间加固技术适应性,以成都5号线近接下穿既有3号线为工程背景,提出适应于成都砂卵石地层的预埋注浆加固保护方案,且通过数值模拟研究了不同注浆加固范围的保护效果、注浆过程对隧道结构影响以及对下穿过程规律性进行讨论,并结合现场监测分析.结果表明:既有隧道注浆加固范围扩大,其隧道结构变形呈线性减小,隧道结构纵向沉降槽呈线性缩小,适当增大既有隧道注浆范围可控制其变形量;预埋钢花管注浆加固过程中,浆液压力和土体硬化将导致既有隧道结构竖向产生沉降,水平方向相向靠拢;地铁下穿过程中,既有隧道结构主要产生竖向沉降,先缓慢沉降,隧道穿过后沉降变形突增,再趋于稳定,前期有一定反应阶段;相比既有隧道,近距离的大范围注浆加固导致土体硬化,5号线结构变形预变形阶段极大缩短,反应时间短,施工风险增大.提出二次衬砌工序优化、深孔注浆加固补救措施以及节点位置格栅密排等措施能够降低既有盾构运营风险.     

盾构隧道近距离平行下穿暗挖隧道影响性分析

成都地铁7号线平行下穿既有出入场线暗挖隧道,在新旧隧道净距小于一倍洞径,二衬未施工,规范未允许的情况下盾构先行.本文阐述了在此情况下施工的技术要点,对数值模拟结果与现场实测数据进行分析,结果表明既有暗挖隧道变形满足控制要求,说明在此情况下采取一定措施盾构是可以先行下穿的.同时以本工程为依托对比三种常见暗挖隧道洞内加固方法的加固效果,得出对于Ⅴ级围岩大断面暗挖隧道的加固,型钢拱架拱肩支撑加横向拉结拱顶支撑+加长加密锁脚锚杆.     

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。     

双线暗挖隧道沿线建筑物墙体开裂分析

为探究某近距离双线隧道穿越沿线砖混结构建筑物引起墙体开裂的原因,基于工程实际,选取一幢3层毛石基础砖混结构的典型建筑,对双线暗挖隧道引起的建筑物局部倾斜进行了数值模拟及理论分析,并在隧道施工完成后对建筑物进行了检测鉴定。鉴定结果表明:数值模拟得出的局部倾斜为0.002 13~0.002 33,理论计算得出的局部倾斜为0.002 05~0.002 14,两者均超过规范规定的限制;建筑物墙体最大裂缝宽度为1.23 mm;部分测点的顶点位移值已超出结构侧向位移限值,倾斜方向具有倾向隧道一侧的明显一致性;观测最大日均沉降速率为0.06 mm/d,大于稳定限值0.04 mm/d。近距离双线隧道下穿引起的建筑物局部倾斜和顶点位移超限是造成沿线建筑物沉降开裂的诱因。     

富水强风化砂岩地层顶管隧道下穿既有铁路施工技术

为了解隧道下穿富水强风化砂岩地层施工对既有铁路的影响,依托某电缆隧道下穿广深铁路工程,通过理论分析、数值模拟与现场监测开展了相关研究,并分析了具体施工措施对隧道及地表变形控制的影响。结果表明：当不考虑地表列车荷载和地层富水时,开挖及顶进力为地表沉降、隧道变形的主要影响因素;当单独考虑列车荷载或地层富水弱化作用时,列车荷载会使得下穿段地表沉降和隧道拱顶沉降增大,而地层富水弱化对隧道进出口段沉降及下穿段底部隆起影响较大;当同时考虑列车荷载和地层富水时,隧道拱顶沉降及下穿段路基沉降均会大幅增加。对比分析现场监测、Peck公式预测和数值模拟计算结果,可知数值模拟结果与不考虑地层富水弱化时的Peck公式预测结果十分吻合,但由于其未考虑加固止水措施,地表沉降大于现场监测结果。电缆隧道下穿广深铁路现场施工严格执行现场监测和变形控制措施,将地表沉降值和隧道拱顶沉降值分别控制在6 mm和10 mm之内,隧道底部隆起控制在5 mm以下,可以保障项目的顺利实施与列车的运行安全,并为同类型工程提供一定的经验参考。     

邻近隧道施工既有桥桩变形控制及注浆加固方案优化

为了分析隧道在已有桥桩附近施工时对桥桩产生的影响,依托深圳市葵坝路隧道下穿高速公路桥梁段,采用三维有限差分法研究隧道动态施工引起的地表沉降以及桥梁桩基变形的规律,将数值模拟结果与现场监测结果进行对比分析,验证本文方法的正确性和有效性。为了进一步得到控制地表沉降和桥桩变形的最优注浆加固方案,通过改变注浆范围提出不进行注浆加固、原注浆加固以及优化后的注浆加固3种方案,并对这3种加固方案下地表沉降和桥桩变形进行对比分析。研究结果表明:优化后的注浆加固方案不但能够有效控制地表沉降和桥桩位移,而且能减小注浆范围,是最佳注浆加固方案。     

盾构开挖有限元三维模拟实验

盾构技术在地铁开挖工程中有广泛应用,土体开挖引起地表沉降,影响到隧道本身及地表建筑物的正常使用及安全。利用大型通用有限元软件Abaqus,综合考虑各种复杂影响因素,建立盾构隧道三维开挖有限元模型,对盾构隧道动态开挖过程进行精细模拟,得出盾构开挖时土体位移沉降规律,讨论盾后注浆压力及支护压力模拟取值变化对地表最大沉降（隆起）的影响。研究的结论具有重要的理论价值和工程实际意义。     

黄土地层盾构隧道衬背空洞注浆过程变形规律

为了研究黄土地层盾构隧道衬背空洞注浆过程变形规律,采用渗流-应力耦合三维非线性有限元方法,系统分析了西安地铁某区间隧道衬背空洞注浆病害治理过程中隧道结构体系变形规律,并与实测位移成果进行对比分析、相互印证。实测结果表明,注浆过程中,地表累计沉降值为31mm,累计隆起值为5mm;管片累计横向位移值为45mm,上浮量达55mm,最终导致了管片破损和位移。耦合数值分析表明,地表累计沉降值为41mm,累计隆起值为62mm;管片累计竖向位移值为65mm,累计收敛峰值为47mm。基于渗流-应力耦合改变地下水位的方法计算得到的管片竖向位移和收敛结果与实测结果吻合良好,由于未考虑渗流过程中水流携带泥沙侵蚀空洞的复杂因素,地表沉降值与实测值相差较大,但变化趋势基本一致。     

盾构穿越既有铁路的地表沉降分析

以天津地铁3号线铁东路站～北站盾构区间隧道为背景,通过现场实测和数值模拟的方法,对盾构施工穿越既有铁路引起的地表沉降规律进行了研究。现场实测数据表明:沿隧道轴线方向不同位置的地表位移变化较大,对于双线隧道施工,后建隧道对先建隧道的土体扰动影响较大。结合现场监测数据及各项施工参数设置,采用ANSYS有限元分析软件对隧道下穿既有铁路的施工过程进行了数值模拟。在此基础上,通过模拟与实测数据的对比分析,总结了盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向地表沉降规律,为类似工程的设计和施工提供参考依据。     

新建隧道下穿既有运营地铁施工的力学机理

依托某新建地铁隧道下穿既有运营地铁线,基于三维数值计算分析方法,与现场监测数据进行对比,验证了模拟的可靠性,研究了全断面法、上下台阶法和盾构法等3种地铁隧道施工方案对既有运营地铁结构的影响,进而提出了有效的变形控制措施.研究结果表明:相对于全断面法和上下台阶法,盾构法施工能够有效地降低地表和既有隧道结构的沉降,以及既有隧道管片的主应力,且沉降收敛所用时间短于全断面法和上下台阶法;通过采取有效的注浆加固措施,可以大幅度减小地表沉降、既有隧道的不均匀沉降和天然岩层的沉降;施工中,应结合实际情况,合理选取注浆加固区域,避免材料的浪费.     

硬岩地区浅埋暗挖隧道施工地表沉降特征模型试验研究

城市地铁隧道开挖会对围岩产生扰动并破坏其稳定性,严重时甚至引起地层失稳而造成路面塌陷事故。为研究城市地铁浅埋暗挖隧道施工所引起的地表沉降基本特征,本文以青岛硬岩(花岗岩)地层为例,通过室内三维模型试验对隧道开挖过程进行了动态模拟,总结出不同工况下开挖所引起的地表沉降规律,同时将数值模拟结果与室内试验结果作对比分析。研究结果表明：浅埋隧道的开挖会引起以地表沉降为主的地层变形,其横向沉降数值分布会呈现出“两侧小中间大”的沉降槽,这与数值模拟结果较为相符,即隧道正上方的沉降变形最大,越是偏离隧道中轴线则地表受开挖扰动越小;而纵向地表沉降则分为“缓慢变形”“剧烈变形”以及“变形稳定”三个阶段,上述阶段的影响范围基本维持在距掌子面-1.6D~1.6D(D为隧道洞径)之间。因此,试验所得结果可以应用在硬岩地区浅埋暗挖施工当中。     

双线盾构隧道下穿对输水暗涵影响的数值分析

为研究双线盾构隧道下穿对输水暗涵的影响,以合理选择加固方案,基于工程实际相关参数建模,采用FLAC3D对未加固、仅隧道围岩加固、仅暗涵区间地层加固、隧道围岩和暗涵区间地层联合加固4种方案进行了数值模拟研究,对数值模拟结果进行了对比分析.结果表明:上述4种方案施工引起的暗涵最大沉降值分别为26.3 mm、14.5 mm、12.7 mm和6.8 mm,未加固方案暗涵管段存在明显的应力集中,前两种方案变形缝部位出现塑性区,后两种方案暗涵变形缝部位无塑性区.联合加固方案对减少暗涵结构及地表沉降效果显著.     

浅埋暗挖静力深孔注浆截水帷幕

矿山法施工的地铁区间隧道,当地质状况发生较大变化时,根据现场实际情况,采用深孔注浆及加密超前小导管等措施,控制地表建筑物沉降、以及保证区间隧道施工质量。本文重点介绍了深孔注浆技术在广州地铁某区间浅埋暗挖隧道中的设计及施工工艺。     

单柱双联拱地铁隧道地表沉降分析

地铁隧道施工阶段及施工后期诱发的地表沉降是造成各种建、构筑物产生外观及功能上损害的主要原因,因此,研究由浅埋暗挖施工引起的地表沉降问题具有重要意义.以某地铁车站暗挖工程为研究背景,采用FLAC3D数值分析的方法,对该地区浅埋暗挖施工引起的单柱双联拱地铁隧道地表沉降进行了数值模拟,同时分析了隧道变形的实测数据及施工工序对沉降的影响.研究表明:中洞开挖引起的沉降较快,而由于中柱支撑侧洞开挖引起的沉降较慢,在施工过程中应当引起注意.该研究为工程的顺利实施提供了依据和指导,可供类似工程参考.