单隧道与双隧道盾构法施工引起的地基变形分析

隧道开挖在软粘土中引起的地层移动对都市环境中的地上建筑物和地下构筑物来说影响很大,因为地基沉降对已有建筑物具有潜在的危险,本文采用有限元法(PLAXIS软件)研究软土地基中单、双隧道施工引起的地基沉降、双隧道埋深、间距变化对地基变形和地面沉降的影响,数值计算结果与其他方法及工程实例的对比。     

城市地铁施工沉降的数值模拟研究

地下工程施工,会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移,从而影响到隧道和地表建筑物的正常使用和安全运营。以某一地铁施工为依托,运用PLAXIS有限元软件对施工进行动态开挖模拟,分析其沉降因素,正确估计特定地区可能发生的地面变形沉降,将模拟结果与现场监测的资料进行了对比分析,模拟结果可信度高。该研究对城市地铁隧道工程的设计与施工具有重要的指导意义。     

粉质砂层地铁盾构下穿浅基础房屋地表沉降控制研究

以武汉某盾构隧道下穿浅基础房屋工程为依托,通过结合FLAC3D软件对不同开挖方式、施工参数盾构下穿浅基础房屋地表沉降进行研究。研究表明：分线开挖较同步开挖对地层扰动更大,在右线掘进到达建筑物正下方时,同断面地表沉降差10.44 mm,建筑物可能产生不均匀沉降开裂;不同建筑荷载对地表沉降影响规律基本相同,随着建筑荷载的增加,地表沉降增加的同时,建筑中间受挤压隆起值也随着增加;不同施工参数下,同步注浆压力能有效减小盾构通行过程中地表沉降速度,有效控制地表不均匀沉降,土仓压力对盾构掌子面前方土体的扰动较通过时地表沉降影响明显。研究成果对盾构下穿建筑物地表变形规律及控制具有较强的实用性和指导意义。     

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.     

节理岩体中连拱隧道施工对周边建筑物的影响

以重庆东水门大桥—千厮门大桥渝中区连接隧道为研究对象,基于UDEC软件建立离散元数值模拟分析模型,研究了城区连拱隧道施工引起的地表沉降,上部建筑物基础沉降及倾斜,新建隧道下方已有轨道六号线的变形、受力特征,并将监测数据与数值模拟进行对比分析。结果表明,连拱隧道左侧隧道上导坑施工引起的隧道拱顶沉降和基础沉降量最大,经计算上部建筑物基础最大沉降量为3.81mm,最大倾斜量为0.02%,建筑物基础沉降量和倾斜在规范许可范围之内;隧道施工引起的地层损失使得轨道六号线左拱肩向上隆起,六号线弯矩分布规律和其变形形态基本一致,弯矩最大值位于左拱肩部位,最大值为238kN·m;数值模拟计算结果与监测数据量值相当,变形趋势基本一致;采用UDEC软件可以准确地计算出隧道开挖过程中节理的存在对隧道周围建筑物变形的影响。     

地铁车站大断面风道施工对地面建筑物的影响及控制

在城市隧道穿越工程施工前,应制定详细的建筑物安全性控制程序,其中包括建筑物安全现状评估、隧道施工对建筑物影响预测及施工过程控制、工后评估及结构状态恢复等.北京地铁5号线天坛东门站西北风道大断面风道施工需要在松散不良地质条件下穿越天坛公园"青山居"仿古建筑及旅游服务部等建筑,施工难度大,施工风险极高.根据建筑物安全性控制的要求,对地铁隧道施工的影响进行了数值模拟预测及对比分析,阐述地层变形模式和相应的控制措施.另外,为严格控制地面沉降及建筑物安全,在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,提出采用树根桩隔断墙和洞内超前注浆、掌子面注浆及控制开挖、墙基下方地层注浆加固等综合技术,有效控制了地面沉降和建筑物沉降,保证了隧道施工顺利完成.     

基于随机介质理论的盾构穿越富水砂卵石地层扰动分析

在富水砂卵石地层进行隧道开挖会诱发地层损失、引起周围建筑变形失稳等问题,为了对富水砂卵石地层中隧道开挖引起的地层扰动进行分析,基于传统随机介质理论推导了地表竖向位移、水平位移、倾斜曲线、横向变形及曲率的计算公式,并以万家丽电力隧道为依托,计算得到了反映地层扰动的位移曲线。研究表明盾构开挖后隧道地表沉降量呈现单峰状态、水平位移呈现双峰状态,且盾构穿越富水砂卵石地层对地表产生的倾斜、横向变形都非常小,不会对地表敏感建构筑物结构产生过大倾斜或横向变形而破坏,因此盾构下穿敏感建构筑物扰动效应控制应以控制其结构的最大竖向位移和最大水平位移为主。     

建筑物荷载对地铁隧道安全性影响的有限元分析

针对多种外力因素对临近地铁产生隧道变形的问题,分析建筑物荷载对临近地铁隧道的影响。以沈阳新建沈北万达广场工程为研究背景,通过Midas GTS NX有限元仿真软件,采用修正-莫尔库伦本构关系模拟土层,建立三维地层结构模型。对建筑物荷载施加前后区间隧道结构应力状态、水平和竖向位移的变化规律及特征面进行仿真分析。结果表明：建筑物荷载施加对隧道结构受力和变形均产生了影响,模拟计算了建筑物荷载施加前后应力状态参数和变形参数的增值和增幅,还得到了隧道最大沉降截面处的变形规律;构建了最大拉应力“W”型、最大压应力“M”型和最大沉降“O”型变化趋势模型,以期为建筑物荷载施加对地铁隧道的安全分析提供理论参考。     

深基坑开挖对周边地表沉降变形的影响

为有效控制基坑周边地表的沉降变形,应用弹塑性大变形理论与有限差分理论,对哈尔滨地区桩-锚支护形式下深基坑开挖引起的周边地表沉降进行了数值模拟,分析了开挖深度、锚杆层数、建筑物距离对基坑周边地表沉降变形的影响规律及基坑周边地表沉降变形的量化范围。结果表明,基坑周边地表的沉降量与沉降范围随锚杆层数的增加而减小;建筑物的存在不仅增大了地表的沉降量,而且使基坑周围地表的最大沉降区向基坑方向移动;当建筑物与基坑的距离小于1.0倍基坑设计开挖深度时,建筑物距离对地表沉降变形的影响较明显;基坑开挖对周边地表的影响范围基本在与基坑边缘相距1.5倍基坑设计开挖深度范围之内。     

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。     

隧道开挖对地表建筑物影响的随机介质分析方法

隧道开挖必然会使地表产生下沉和变形,从而对地表建筑物产生影响。应用随机介质理论,对桐油山连拱隧道开挖引起的地表移动与变形进行了分析,推导了简化计算的具体公式,根据中导洞开挖地表移动参数按比例法确定了整个连拱隧道的地表移动计算参数,据此分析预测了隧道开挖对地表建筑物的影响情况,计算结果对指导隧道的施工有一定的意义,也为其它同类结构的设计提供了参考。图9,表1,参9。     

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。     

浅埋暗挖法地铁施工对周围建筑物影响规律

为研究地铁区间隧道开挖对地面城市中心地区密集建筑物引起的影响规律,结合工程实际,建立6层框架建筑物和双线隧道的FLAC3D数值模型,模拟分析了区间隧道开挖与支护对建筑物的影响过程.结果表明:数值模拟得到建筑物的沉降规律基本符合工程实际情况;有代表性的建筑物产生的倾斜变形不超过地基规范变形允许值,建筑物安全;沉降值随荷载的增大而增大,且距离隧道轴线越近其值越大.建议沈阳地铁施工沉降规律分析可在数值模拟结果的基础上乘以1.2~1.3的系数,用于指导工程实践.     

富水地层深基坑施工诱发邻近建筑物变形分析： 以济南地铁R2线烈士陵园站深基坑为例

针对城市地铁车站深基坑开挖对邻近建筑物的影响,尤其是富水地层,深基坑施工会诱发邻近建筑物产生较大变形,严重危及既有建筑物正常使用。依托济南轨道交通R2线烈士陵园站深基坑工程,基于现场实测结果分析了围护桩体水平位移、地表沉降和建筑物沉降规律,采用三维数值计算与现场监测数据相互印证,分析了深基坑施工对邻近建筑物变形的影响,并探讨了不同因素对邻近建筑物变形的影响。结果表明：建筑物沉降是由坑外地表变形所造成的,基坑开挖和降水造成坑外建筑物沉降大致相当;减小钢支撑间距,能够降低建筑物的沉降和倾斜,但不宜过密;止水帷幕能够起到有效控制建筑物沉降的效果,随着止水帷幕深度增加到一定程度,控制效果降低。     

不同支护措施对浅埋隧道地表沉降的影响

浅埋隧道开挖不可避免地会引起地层变形和地表沉降,沉降过大时对地上结构物的安全带来威胁。本文运用有限元数值模型分析了浅埋隧道开挖对围岩变形以及地表沉降的影响作用。并讨论了不同的支护时机和初期支护强度对围岩的沉降变形的影响作用。     

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。     

深大基坑开挖对邻近建筑物及隧道的变形影响

以天津地铁邻近的某广场深基坑工程为背景,基坑东西两侧的围护结构采用邻近建筑物的地下室连续墙,基坑下部有地铁隧道穿越。基坑开挖对邻近既有建筑物和地铁隧道产生变形影响,采用有限元软件MIDAS/GTS进行数值模拟。计算结果表明,采用既有建筑地下室侧墙作为基坑围护结构,基坑开挖对该建筑沉降量和倾斜影响较小;开挖对隧道侧向位移影响较大,而对隧道轴向位移影响可以不计,隧道总位移量不影响正常使用。合理利用周围既有建筑物,地下室永久结构作为基坑临时支护结构,能够节约资源和降低成本。     

黄浦区洛克外滩源深基坑监测研究

结合大量现场实测数据,系统分析了基坑开挖过程中维护结构变形、地表沉降以及周围建筑物的变形规律,监测结果显示:维护墙体变形整体呈"纺锤"状,并具有明显的时空效应,随着开挖深度的不断加深,地下连续墙水平位移的最大值也不断向下移动;地表沉降曲线表现出明显的"沉降盆",在距离基坑边缘一定距离处达到最大值,并随着距基坑距离的不断增大,地表沉降逐渐减小,且深层土体的开挖对地表沉降的影响尤为明显;加强邻近历史建筑物侧的基坑维护和防水措施以及对历史建筑物地基的加固处理有效地控制了历史建筑物沉降.结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义.     

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。     

隧道开挖对周围建筑物造成的损害及治理措施

隧道开挖势必引起土体的沉降及变形,当地表沉降及变形达到一定程度时将对周围存在的各类建筑物造成影响,造成其正常使用功能的丧失。本文分析了隧道开挖对周围建筑物的各种损害形式,并为此提出了三种保护建筑物的措施,对各项治理措施的优缺点进行了比较,以便使各种措施合理的应用于施工中,确保周围建筑物在隧道开挖过程中能够正常使用。