盾构下穿地铁运营隧道沉降规律分析

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营隧道,避免下穿过程中引起运营隧道过量沉降,影响既有线运营安全,以北京地铁14号线阜通西站~望京站盾构区间隧道下穿地铁15号线运营隧道为工程背景,对左右线盾构2次下穿15号线运营隧道施工过程和沉降情况进行对比分析。在分析右线盾构首次下穿地铁运营隧道结构沉降规律的基础上,制定了左线盾构二次下穿运营隧道的施工参数和相关控制措施,确保了二次下穿运营隧道结构沉降控制在-3 mm以内,取得了良好的效果。研究结果表明:通过设定较高的土压力,采用盾体上的径向注浆孔向盾体和土体之间的空隙注入填充物,提高同步注浆浆液质量和及时进行二次补浆等措施能够有效减小运营隧道结构沉降;盾构施工引起15号线运营隧道的横向沉降范围与施工参数基本无关,左右线穿越有明显的叠加效应,叠加区域内,横向沉降显著影响区域在0~4 D;在不采取超前预加固措施的基础上,仅通过合理设定盾构施工参数和隧道内采取相关措施,能够将15号线隧道结构沉降控制在-3 mm以内。研究结果具有较强的工程实用价值,特别是对盾构下穿运营隧道施工方案的制定具有较强参考价值,也可为国内外类似盾构下穿既有线工程提供借鉴。     

基于长期沉降运营地铁隧道健康诊断

目的研究上海轨道交通二号线某区间地铁隧道运营期间的健康状况并进行诊断,得出实际运营地铁隧道不同时间不同区段的曲率半径分布规律.方法以盾构隧道的长期沉降为基础,从地铁隧道长期沉降出发,采用非均匀有理B样条法对隧道纵向沉降变形曲线进行拟合,并计算出相应曲率半径;然后通过修正的等效连续化模型,计算出5种临界状态下的隧道曲率半径及其他变形受力指标值.结果上海市地铁该区间隧道绝大部分测点处于《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》的地铁安全运营的要求范围内,即曲率半径不小于15 000 m;几乎所有测点均满足盾构管片抵抗0.5 MPa水压的环缝张开量要求,即曲率半径大于2 550 m;随着地铁运营时间的增长,隧道曲率半径分布集中的现象有所削弱,说明隧道不均匀沉降状况逐渐加剧;地铁区间中位于车站和中间旁通道之间的区域,曲率半径分布集中,隧道不均匀沉降现象不太明显;靠近车站和中间旁通道附近区域,曲率半径分布相对分散,隧道不均匀沉降现象较为严重.结论系统地对弹性和塑性状态下的隧道纵向等效连续化模型进行了修正,完成了从具体指标上定量地对地铁运营隧道的健康状况进行诊断,对于城市地铁隧道运营监控具有指导意义.     

顶管上穿施工对既有地铁隧道的影响

以杭州市某污水管道顶管施工上穿既有地铁隧道为背景,利用FLAC3D模拟顶管施工过程,将模拟结果与实测数据进行对比,验证了模型的合理性.通过改变顶管管径、管材及地铁隧道周围土体的特性,分析了不同工况下顶管上穿施工对既有地铁隧道的位移影响.研究结果表明,顶管上穿施工对既有地铁隧道所产生的最大位量均位移于顶管轴线下方的地铁截面处,离顶管轴线越远,变形越小;地铁盾构隧道的变形随顶管的管径的增大而增大,而且对竖直方向位移的影响远大于对水平方向位移的影响;管材的弹性模量越小,地铁隧道的变形越大;地铁隧道周围土体弹性模量越小,顶管施工对隧道位移的影响越大.     

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.     

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.     

浅埋隧道大管幕支护力学特性及施工技术

以重庆铁路枢纽东环线新白杨湾下穿高速公路隧道工程为依托,研究了浅埋隧道大管幕支护力学特性及施工控制技术。采用有限元分析软件MIDAS-GTS NX建立隧道施工模型,分析无超前支护、管棚超前支护和大管幕超前支护3种工况下地表沉降、围岩变形以及初支内力等力学特性的变化规律。研究结果表明:无超前支护下开挖完成地表最终沉降为30.01 mm,管棚超前支护和大管幕超前支护下地表沉降分别减小了49.28%和62.08%。就控制围岩变形效果而言,管棚超前支护下拱顶沉降和水平位移分别减小了49.32%和38.20%,大管幕超前支护下拱顶沉降和水平位移分别减小了62.03%和40.03%。施工完成后,无超前支护、管棚超前支护和大管幕超前支护下的初次衬砌最大压应力分别为14.67 MPa、6.58 MPa和6.13 MPa,无超前支护下最大压应力超过规范允许值(13.5 MPa)。     

大断面隧道施工对既有基坑围护结构挠曲位移影响规律研究

城市地铁工程建设中,常在地铁车站基坑建设后进行区间隧道建设,同时接入车站的出入场线隧道断面增大,对既有基坑结构造成严重影响.本文针对地铁大断面隧道出入场对既有基坑围护结构产生有害影响的工程问题,依托青岛市地铁4号线大河东站区间工程,研究既有基坑围护结构受隧道施工影响产生的挠曲位移.首先,综合全覆土压力与Terzaghi松弛土压力两种计算方法确定隧道断面垂直土压力及其对应的侧向土压力、掌子面土压力,并采用Mindlin应力解计算基坑围护结构上的附加应力;然后,计算并分析平衡状态下基坑围护结构上的横向附加应力;最后,考虑基坑围护结构的横向附加荷载,采用Midas GTS NX有限元软件构建隧道-土体-基坑围护结构3者共同作用的挠曲计算模型,分析基坑围护结构的挠曲位移变化规律.研究结果表明：随着大断面隧道向基坑方向的推进,基坑中下部围护结构会发生较大挠曲变形,在实际施工中应重点监测.研究成果可为车站基坑支护结构的设计优化、隧道接近与进站施工过程中的安全防控等方面提供理论依据.     

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.     

基坑施工降水对邻近地铁隧道的影响

基坑施工降水对邻近地铁隧道产生附加沉降,正确评估其大小及对地铁运营安全的影响具有重要意义。介绍了某工程基坑支护结构及周边复杂环境条件,考虑基坑围护桩人工挖孔桩施工降水实际情况,在某些假定条件下,采用简化大井降水分析方法。分五种工况对围护桩施工降水对邻近地铁隧道产生的附加沉降进行了计算分析。结果表明:考虑降水对地铁最大影响时,地铁隧道产生的最大沉降为5.7 mm,不满足地铁运营线路轨道变形的要求;采用跨三桩施工降水可将地铁隧道产生的附加沉降控制在地铁运营线路轨道变形范围内。针对减少基坑施工降水对地铁隧道的影响,提出了一些建议与措施。     

地铁双线隧道施工对其穿越桥梁安全性分析

地铁隧道施工经常有穿越既有桥梁基础的现象,穿越施工对桥梁造成的潜在威胁受业内普遍重视.北京地铁奥运支线工程奥体中心站—奥林匹克公园站区间隧道(简称奥—奥区间)为双线隧道,在北辰桥处南北向垂直横穿北四环路.北辰桥上部由3座跨线桥构成.为提高桥梁的整体性和抗沉降能力,桥墩基础在设计时已考虑了下穿地铁区间的影响,但是奥—奥区间隧道在施工过程中,不可避免地会对北辰桥产生扰动,从而引起U形槽结构和桥墩的附加沉降.本文以区间隧道穿越北辰桥施工为例,基于FLAC 3D建立的三维模型,对由于双线隧道穿越既有桥梁施工引起的桥梁沉降与变形进行了全过程计算和分析,并对2号桥的盖梁内力进行了检验.结果表明,桥梁构件的变形指标与内力指标都低于容许限值要求.现场监测数据也证明该施工方法的可行性.     

双线地铁隧道对三维非线性场地地表地震反应的影响

地铁隧道的存在破坏了原有场地的完整性,进而在地震来临时影响场地的地震反应。为探讨双线地铁隧道建成后对场地地表水平地震动的影响,针对北京某一典型双线地铁隧道工程场地,建立三维非线性场地模型。采用自由场边界和应力时程地震波输入方式,运用有限差分数值分析软件FLAC~(3D)进行模型计算,分析了双线地铁隧道对三维非线性场地地表地震反应的影响。结果表明:1双线地铁隧道的存在使隧道附近场地地表地震动峰值加速度呈现先增大后减小并趋于自由场的趋势;2双线地铁隧道的存在主要影响场地加速度反应谱的短周期部分;3入射地震动频谱对双线地铁隧道的场地地震反应有着显著的影响。文中得出的影响规律,为双线地铁隧道附近场地的设计地震动参数确定提供参考依据。     

北京深埋暗挖地下工程施工及设计方法构思

针对北京深埋暗挖地下工程的关键问题,构思城市深埋暗挖地下工程施工及设计方法。提出以新意法为主体,充分借鉴浅埋暗挖法的现有技术,将新意法与浅埋暗挖法的设计思想相结合,形成一种深埋暗挖地下工程的综合施工方法。即以新意法的超前加固核心土为基础,安全评估阶段需要采用双控标准(超前核心土的变形和既有结构的变形);设计及施工阶段,对于区间隧道采用全断面超前加固,全断面开挖;对于大断面车站结构采用超前加固,分断面开挖。监控量测阶段,需要监测超前核心土的预收敛变形和挤出变形、既有结构的变形、孔隙水压力等信息,并根据监测信息及时调整施工措施和地下水控制方法。该构设思路理论上适用于北京深埋暗挖地下工程的构筑。     

交叠车站与区间隧道列车振动对环境的影响

以北京地铁5号线崇文门车站下穿既有地铁2号线区间隧道为背景,研究了上下交叠地铁区间隧道与车站在列车同时通过时,其振动对周围环境的影响.根据5号线崇文门车站与2号线区间隧道的空间相对位置,建立了三维弹塑性有限元模型;采用车辆-轨道耦合动力学模型,得到作用于道床底部的列车动载;根据各种可能的列车荷载组合,分别研究了15种动载组合情况下地表振动的规律.     

地铁隧道结构沉降监测及分析

论述了地铁隧道底板沉降监测基准网的构成、布设形式及其平差基准的选取,并对隧道内沉降测点、差异沉降点的布置和施测方法进行了简单地介绍;讨论了对监测基准网进行整体稳定性检验的平均间隙法;根据地铁隧道本身的特点,介绍了隧道沉降采用整体分析的方法与原理;结合南京地铁西延线隧道沉降监测实例,分析了隧道结构的沉降情况、沉降规律以及沉降成因,给出了有益的结论,为工程管理部门进行隧道结构加固、基础处理和道床修筑提供了决策依据.     

小导管注浆技术在浅埋暗挖法施工中的探索与应用

以北京地铁10号线奥支起点~熊猫环岛站区间过地下通道为研究对象,对下穿既有地下通道地层加固的方法进行研究。结合区间隧道采用的浅埋暗挖施工技术,介绍了小导管注浆技术的施工工艺。应用实践表明,小导管注浆加固地层的方法可以提高围岩的自稳能力、降低地层渗水、控制地表下沉,保障了地下通道和地下管线在隧道施工过程中的安全,是城市地铁浅埋暗挖法施工中一种有效的辅助施工工法。     

地铁风道近接下穿既有地铁车站引起的结构变形

为保证北京某新建地铁风道工程近接施工安全,借助FLAC3D软件对该风道CRD工法的施工过程进行动态数值模拟。计算模型为地层结构模型,土体材料模型采用摩尔-库仑准则。结果表明:既有地铁车站最大沉降量为2.54 mm,发生在该车站东南出入口及风道结构转接的位置,车站与出入口的连接处最大沉降量为0.63 mm。靠近新建地铁风道开挖一侧的既有车站出入口侧墙最大水平位移为0.49 mm,车站与出入口连接处的纵向最大水平位移为0.28 mm。新建地铁风道工程对既有地铁车站整体结构变形影响较小,既有车站最大沉降量及轨道最大差异沉降值均在安全范围内。该研究为地铁工程的设计与施工提供了有益参考。     

双层车站零距离下穿既有车站变形控制技术

大中城市地铁已由点线状发展成网状,常会出现既有地铁车站密贴增建形成换乘车站的情况。为了保证既有地铁车站的正常使用,开展新建地铁车站密贴下穿既有地铁车站变形控制研究。依托北京地铁6号线苹果园站零距离下穿既有地铁1号线苹果园站工程,结合具体施工方案,采用数值方法研究两层三跨地铁车站密贴下穿既有结构变形控制技术,探究注浆抬升、丝杠支顶、高压回填注浆工程措施对既有结构变形控制所起作用,分析丝杠的力学特性并优化其直径。通过现场测试与数值分析对比分析,验证以上工程措施的控制效果。研究表明:注浆抬升作用对既有结构变形控制效果更加明显;丝杠直径对既有结构沉降影响不大,选取50 mm可以充分发挥丝杠材料性能;注浆抬升、丝杠支顶、高压回填注浆3个综合措施控制了既有地铁车站变形。     

地铁隧道施工过程的数值模拟与工法比选

结合广州地铁六号线工程,应用三维有限差分岩土计算软件模拟了浅埋暗挖地铁隧道不同施工方案的施工过程,分析了施工所引起的地表沉降、洞周变形、支护结构受力和掌子面突起等,通过对不同施工方案的施工效应进行预测与方案的比选,以达到有效发挥掘进机的特点,提高施工效率,确保隧道围岩的稳定性,有效控制由于开挖引起的地表和洞周变形的目的,为工程实际施工提供参考。