基坑开挖引起下卧地铁隧道隆起的控制技术

由于在软土中分层分块开挖基坑,造成下卧地铁隧道隆起超过警戒值,若继续开挖将极可能超过控制值,因此回填并首次提出小竖井工法开挖基坑.论文以此为背景,在改用小竖井工法施工之前,对小竖井工法的各施工工况进行数值模拟,指导施工,并把模拟结果与现场实测值、原分层分块开挖方案模拟结果进行对比分析.结果表明:不同施工工况下隧道的隆起曲线总体上与现场实测值吻合良好,证明本文数值模拟分析合理可靠;改用小竖井工法之后,两条隧道最大隆起量分别为25.9 mm和26.9 mm,均被控制在调整后的隧道变形控制值以下,且分别比原方案减少了28.8%和26.5%,证明小竖井工法是一种有效控制下卧隧道隆起的开挖工法,可以为类似工程的设计、施工以及灾害治理提供借鉴.     

基坑开挖引起下卧盾构隧道转动与错台变形计算

引入可综合考虑盾构隧道管片环转动和错台2种变形效应的协同变形模型,采用Mindlin解求得基坑开挖引起下卧盾构隧道的附加荷载,结合最小势能原理建立盾构隧道纵向位移变分控制方程。推导出隧道的纵向位移、环间转角、环间错台量和剪切力的计算公式。根据3组典型工程实例进行计算分析。研究结果表明:采用综合考虑管片环错台和转动协同变形的模型时,计算结果与实测值更吻合,更能反映实际此类工程中盾构隧道的变形模式和变形规律;盾构隧道相邻管片环间错台量、环间转角以及相邻管片环间剪切力的最大值都发生在上方基坑开挖区域的边缘外侧;实际工程中,上方基坑开挖引起的隧道纵向变形主要是以错台变形为主,占变形量的70%～90%,以刚体转动变形为辅,占变形量的10%～30%。     

基于Kerr地基模型的基坑开挖引起下卧既有隧道受力变形

基坑开挖导致的土体卸载作用会引起邻近下卧既有隧道隆起变形,甚至会干扰隧道的正常运营.提出了一种基坑开挖引起下卧隧道纵向变形的简化计算方法,将隧道简化成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在三参数的Kerr地基模型,提出了剪切层弯矩的计算假设,利用有限差分法并结合隧道两端的边界条件得到隧道纵向变形差分解.结果表明:...     

基坑开挖引起下方纵向斜穿地铁隧道的隆起变形分析

为研究基坑开挖对下方纵向斜穿地铁隧道的影响,通过两阶段分析法提出理论解析解。第一阶段,引入了隧道纵向夹角,考虑了隧道的纵向坡度,使用Mindlin解得到基坑卸荷作用在下方纵向斜穿隧道上的附加应力;第二阶段,将隧道视为搁置在Pasternak地基模型上的Timoshenko长梁,通过有限差分法求解出隧道隆起变形以及内力的计算式,并通过数值模拟算例进行验证,并与基于Euler-Bernoulli梁模型和Winkler地基模型的算法和传统算法的计算结果进行对比。结果表明：采用Euler-Bernoulli梁计算将低估隧道的隆起变形,采用Winkler地基计算将高估隧道的隆起变形;传统算法给出的隧道最大隆起值有10.5%的误差;传统算法给出的弯矩和剪力的最大误差分别为25.48%和30.14%。     

基坑开挖引起下部地铁隧道变形控制研究

以南京上跨地铁隧道的基坑工程为背景,文章运用MIDAS GTS软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行全过程动态模拟,计算结果与工程监测数据基本吻合;通过理论分析和数值模拟计算得出了基坑开挖过程中影响运营隧道变形的关键因素,计算结果表明,基坑开挖不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移;探讨了减少基坑开挖对紧邻地铁隧道影响的控制措施。     

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。     

基坑开挖中既有下穿地铁隧道隆起变形分析

为了研究下卧隧道的隆起变形规律及其影响因素,结合南京火车站站前广场龙蟠路隧道西段上跨地铁1号线双线盾构隧道的基坑支护工程,开展了坑内满堂加固、人工抽条和桩板支护等盾构隧道抗隆起措施设计.采用三维有限差分程序FLAC3D对基坑支护及其开挖的全过程进行了数值模拟,并通过与现场实测数据的对比分析,研究了地铁隧道的变形规律及其...     

上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形研究

上方基坑开挖由于应力释放及坑底回弹,不可避免导致既有隧道产生上浮变形,长距离共线时其影响更为显著.在考虑环间剪切错台变形的铁木辛柯简化模型基础上,结合Winkler地基模型,提出了一种上方基坑开挖下土-隧道相互作用解析模型.利用叠加原理将该模型应用于上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形实例分析.通过计算结果与实测数据对比验证了该模型的准确性.分析结果表明,上方主体结构施工后,隧道上浮变形明显回落,但局部差异沉降增加,导致隧道内力和环缝变形显著增加.隧道渗漏水位置并非位于隧道上浮变形最大处,而是位于接头张开量最大处与接头错台变形最大处之间.因此,实际工程中不应仅关注隧道总变形,同时应关注差异沉降引起的接缝张开及错台变形.虽然隧道变形中剪切变形占比约为21.41%,但其引起的接缝错台变形较为显著,其对接缝防水有重要影响,理论分析中不容忽视.     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

土岩组合地层基坑开挖对下卧隧道变形影响模拟分析

目的 以济南CBD中心绸带路-礼耕路站区间基坑工程为背景,探究土岩组合地层中基坑开挖对下卧隧道运营安全影响。方法 通过三维数值模拟着重分析土岩组合地层中土岩分界面上下岩土强度参数黏聚力c、内摩擦角φ和弹性模量E、土岩交界面位置、围护桩嵌固深度等变化对隧道变形的影响规律。结果 基坑开挖下卧隧道拱顶和拱底均向上浮动,拱腰向内压缩;当土岩分界面处于基坑开挖范围内时,改变土岩地层强度和刚度参数、围护桩嵌固深度、对隧道变形影响较弱;随着土岩组合地层分界面从基坑范围下移到坑底以下隧道拱顶以上以及隧道开挖范围内,隧道拱顶上浮增幅量会逐渐非线性增大,收敛变形会线性增加。结论 土岩组合基坑开挖相较于纯土层基坑开挖对下卧隧道影响显著减小,但受土岩组合设计参数影响大。     

基于多案例统计的基坑开挖引起的下卧既有隧道隆起量预测公式及其工程应用

收集33个基坑开挖对下卧既有隧道影响的工程案例,根据所处典型地层条件将案例划分为3类,统计每类案例中基坑和隧道的尺寸、相对位置、结构变形及控制措施等;分析重要影响因素对隧道隆起变形特性的影响,并推导出3类地层条件下的隧道隆起量经验预测公式;最后依托某工程实例,利用该预测公式对基坑开挖前的下卧隧道隆起量进行预测,并将预测...     

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.     

地面堆载引起下卧盾构隧道剪切错台变形计算研究

采用Boussinesq公式求解得到地面堆载工况下隧道轴线处的土体附加应力;基于剪切错台模型,运用最小势能原理计算得到下卧地铁盾构隧道的纵向位移以及相邻盾构衬砌环之间的错台量和环间剪切力。通过算例分析,研究堆载面荷载q、堆载偏移距离s、隧道上部覆土厚度h以及堆载尺寸B和L对隧道纵向位移的影响。研究结果表明:q越大,盾构隧道的沉降量就越大,但隧道沉降影响范围并没有增大;随着s增大,隧道沉降量越来越小且沉降量减小的速率加快,隧道的水平位移则先增大后减小;随着h增加,隧道最大沉降减小,同时隧道沉降影响范围加大;B的改变对隧道竖向位移影响非常小,L的改变对隧道沉降量及范围的影响较大;隧道的竖向位移要明显大于隧道的水平位移。     

基坑局部堆载回压对下卧隧道隆起影响

为在有下卧隧道的基坑开挖过程中实现及时有效的控制隧道隆起,本文提出局部临时堆载措施,并根据Mindlin公式采用MATLAB软件分析局部堆载的3项参数即堆载力、堆载面积和堆载位置对附加应力的影响,基于某基坑案例采用FLAC3D软件进行正交模拟验证.结果表明,堆载力对隧道隆起影响最大,堆载面积次之,堆载位置最小.隧道隆起值随堆载力增大呈比例减小,并随堆载面积增加而逐渐减小,减小幅度逐渐减缓,且随堆载中心与隧道轴线距离缩短,其影响程度逐渐增大.在实际工程中,优先考虑预留合适尺寸的土体并施加堆载作为局部堆载措施.当隧道位于基坑下部时,局部堆载力不得少于原有土体自重的50%,堆载面积应大于基坑总面积的5%;当隧道位于基坑侧面时,局部堆载力不得少于原有土体自重的1倍,堆载面积应大于基坑总面积的7.5%,才能有效控制隧道沉降.     

基坑开挖对既有近距离下卧隧道影响实测分析

为研究基坑开挖施工对既有近距离下卧隧道变形的影响,结合南宁某基坑工程,论述并验证既有隧道的加固保护措施,并通过基坑施工过程中对下卧隧道的全过程监测,分析基坑开挖施工对下卧隧道的影响。结果表明：开挖阶段管片发生明显的突变上浮,靠近基坑中部区域的隧道管片变形较大;左右线上浮变形初期受开挖顺序影响很大,最终表现为卸荷量大的一侧变形较大,同时左右线隧道的变形在逐渐趋于一致;分区开挖对管片的净空收敛没有明显的抑制作用;隧道上覆土过浅时,结构浇筑会对管片产生明显的加载压缩效应。     

基坑对称开挖引起下穿隧道竖向变形解析解初探

深基坑施工引起的邻近地铁隧道变形是我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中较为关心的一类问题。目前针对该问题的理论研究,大都采用Mindlin解求基坑开挖作用在地铁隧道上的附加应力;然后基于Winkler地基模型求解隧道的变形;该方法没有考虑软土的流变性以及地基变形的连续性。根据弹性理论的经典解答Mindlin公式,同时考虑软土的非线性流变性,推导出基坑对称开挖引起下方隧道附加应力的简化计算公式。采用Pasternak双参数地基模型,建立隧道竖向变形的平衡微分方程,得到两侧深基坑开挖引起下穿地铁隧道竖向变形和内力的实用计算表达式。通过将某市深基坑工程下方的隧道变形监测结果与Pasternak地基和Winkler地基计算结果进行对比,验证了采用Pasternak地基的优越性和提出的理论计算方法的有效性。     

基坑卸荷开挖对下卧地铁隧道影响的数值分析

基坑卸荷开挖引起围岩应力场的改变,必然对下卧运营隧道的安全性造成影响。以北京地铁8号线上方基坑卸荷开挖为背景,运用MIDAS/GTS软件、分别针对3种不同工况对施工全过程进行动态模拟。结果表明:基坑按分块、小面积开挖,底部土体注浆加固可以有效控制隧道隆起变形。隧道隆起变形近似呈正态分布,最大值发生在基坑正下方的隧道断面,从基坑正下方沿隧道纵向向左右各30m为开挖主影响区,左右各60m范围为开挖扰动区。     

基坑开挖对下卧管线竖向变形影响的数值分析

基坑开挖会对下卧管线产生不利影响,如何控制基坑开挖对下卧管线产生的不利影响是工程界的热点问题.以杭州市沿江大道管廊基坑上跨污水管段工程为背景,利用ABAQUS软件进行数值模拟,建立了三维有限元模型.在此基础上分析了管线周围土体注浆加固的作用,同时研究了改变管线与基坑的夹角引起管线竖向位移的变化规律.分析结果表明:上方基...     

基坑开挖引起变形的简化预测方法

以带有半圆形基坑开挖边界的弹性半平面应力解为基础,根据重量等效原则,推导实际工程中常见的矩形基坑开挖边界的弹性半平面应力解.采用广义虎克定律,推导坑底回弹量估算公式,以及基坑周围土体的竖向位移和水平向位移估算公式,并采用plaxis有限元软件进行建模分析验证该估算公式的合理性.最后将文中提出的估算方法的计算结果与工程实测数据及按简单视为等重量卸荷的分层总和法等传统估算方法结果进行对比,进一步验证该估算方法的合理性.     

基坑开挖引起地表变形的原因分析

随着城市高层建筑的建设,基坑开挖对周边环境的影响越来越受到人们的重视。本文就基坑开挖引起的地表变形的原因进行了分析,并提出了减小地表沉降变形的措施,供基坑开挖工程参考。