超浅埋隧道下穿高速公路施工沉降及控制研究

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,研究了超浅埋隧道下穿高速公路施工沉降及控制问题.结合相关规范和类似隧道工程,提出本工程下穿高速公路路面沉降控制标准为20 mm.采用有限元分析软件MIDAS-GTS NX建立台阶法、CD法和CRD法3种不同工法施工模型,分析其围岩变形、围岩应力、塑性区域以及地表沉降等影响路面沉降的力学特性变化规律.研究结果表明:在控制围岩变形方面,台阶法控制效果较CD法和CRD法好;从塑性区的分布范围和塑性变形值来说,台阶法较优;台阶法施工最大路面沉降为12.6 mm,CD法和CRD法分别较之增大了39.68%和53.17%,所以台阶法控制沉降最佳.综合分析基础上提出浅埋隧道下穿高速公路施工变形控制措施,对同类工程有指导意义.     

浅埋隧道下穿公路引起的路面沉降控制基准

目前我国浅埋隧道下穿公路时引起的路面沉降值大多采用北京、深圳地铁的经验值3 cm作为其控制基准,具有一定的盲目性.本文从满足路面功能性角度出发,以路面平整度和路面行驶的舒适性为依据,把路面纵向沉降断面假定为二次抛物线形,得出了在隧道与路面正交下穿的情况下隧道开挖对路面纵向影响范围内的最大沉降值,继而制定相应的路面沉降控制基准.     

新建铁路隧道下穿既有铁路施工引起的地表沉降控制标准研究

文章首先分析了新建铁路隧道施工下穿既有铁路对既有铁路所造成的影响,然后根据国家的相关标准计算出了隧道施工下穿不同等级铁路时的轨道允许倾斜率,然后通过工况模拟的方法探究出了最大沉降量、弹性模量、最大等效应力、隧道埋深之间的关系,并得出了结论。     

双线盾构隧道斜交下穿对高速公路的影响

为研究盾构隧道斜交下穿施工对既有高速公路工程的影响,以某城市轨道交通盾构下穿工程为背景,采用FLAC3D进行盾构施工三维数值模拟,分析了双线盾构施工对公路路面、路堑边坡的影响规律,评价了施工方案的安全性。结果表明：盾构斜交下穿时,路面沉降呈现三维非对称特征,在公路横断面方向,沉降曲线呈现左低右高的线性规律,在公路纵断面方向,沉降曲线呈现左高右低的不对称“V”形,且横断面方向沉降总是大于纵向沉降;边坡竖向位移大于水平位移,以沉降变形为主,开挖面距边坡坡脚水平距离约为2倍洞径时,边坡位移显著增加,该区段为施工强影响区;双线盾构贯通后,路面最大沉降值为3.15mm,纵向沉降变化率为0.0094% ,边坡最大水平位移为1.2mm,三者均小于变形控制标准,公路路基、边坡无塑性区出现,处于弹性状态,盾构下穿施工对既有高速公路影响较小。研究结果可为类似盾构下穿工程提供参考。     

浅埋铁路隧道下穿高速公路施工技术研究

依托某工程隧道,开展浅埋下穿隧道优化施工技术研究.工程采用CRD法施工,在未进入隧道下穿段的地表沉降和拱顶下沉等现场监控数据表明,进入下穿段时,因不能有效的控制地表沉降和无法满足下穿段的设计标准以及确保施工安全要求,必须对现有的施工方案进行优化.通过对优化施工方案进行三维数值模拟,研究工法中不同方案下的可行性和对地表沉降的影响,结合现场监控量测数据,证明增强超前管棚支护,加强掌子面强度以及减小开挖步距的方案是可以将地表沉降控制在40mm范围内的.     

盾构隧道下穿输水干渠设计参数优化模型试验

盾构隧道下穿输水干渠设计参数(最优夹角、最小埋深)对隧道路线选择、干渠扰动影响评价至关重要,现行规范尚无明确规定。随着盾构施工技术成熟,有必要深入研究盾构隧道下穿输水干渠的最优夹角与最小埋深参数。依托郑州地铁10号线下穿南水北调干渠工程,基于Buckingham-π定律推导的相似参数,开展盾构隧道下穿输水干渠设计参数优化室内相似模型试验。研究结果表明：(1)隧道轴线与渠坡底部相交的局部区域地层沉降量大于周围地层沉降量;(2)当采用朗肯土压力计算值作为盾构仓压值,盾构隧道埋深不宜小于1.5D,夹角不得小于30°;(3)考虑盾构隧道施工对渠表的影响,应优先考虑隧道埋深的扰动影响,其次考虑隧道夹角设计参数的扰动影响。试验结果将为盾构隧道下穿输水干渠设计参数提供了重要参考依据。     

双线盾构隧道下穿机场高速沉降及变形规律

为了研究双线盾构隧道近距离下穿既有高速公路时,对高速公路路面和路堑边坡稳定性的影响,论证盾构下穿工法的可行性,以西安北客站—西安咸阳国际机场城际轨道项目盾构隧道下穿机场高速公路施工为研究对象,对高速公路路堑边坡、路面及隧道结构的变形规律进行研究。采用叠加的Peck公式计算了双线盾构隧道下穿引起地表沉降的规律,引入《地铁设计规范》(GB 50157—2013)(下文简称规范)中地铁隧道衬砌结构径向直径变形率的概念,对隧道水平和竖向的直径变形率进行计算,进一步通过有限差分软件FLAC3D对双线盾构隧道下穿施工过程进行三维数值模拟,分别研究高速公路路堑边坡、路面及隧道结构的变形规律。研究结果表明:路面最大沉降出现在右线掘进至机场高速公路正下方时的南侧坡脚,其值为6.2 mm;边坡的最大沉降为7 mm,出现在双线盾构隧道中间的正上方;双线盾构隧道贯通后,结构的最大竖向位移和最大水平位移分别为14.86、12.25 mm,隧道衬砌结构的水平和竖向直径变形率分别为0.20%、0.24%,两者较接近且满足规范要求。根据机场高速公路路面的位移控制限值,此次盾构施工法满足路面的变形要求,所得的计算结果为该区间的盾构隧道施工提供了参考,亦可对类似的近接工程施工起到借鉴作用。     

浅埋黄土隧道下穿公路施工技术

浅埋黄土隧道下穿公路施工安全要求高,施工难度大。本文结合顿村浅埋黄土隧道的成功实践,详细阐述了浅埋黄土下穿公路施工方法,为解决浅埋黄土隧道下穿公路施工问题提供了可供借鉴的经验。     

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.     

越江隧道泥水盾构施工引起地层移动的有限元分析

以武汉越江公路隧道为工程背景,建立了考虑衬砌结构与土体变形耦合作用的分析模型,并对单洞、双洞开挖进行了有限元分析.模拟结果表明:与有限元分析最大沉降相比较,Peck公式的预测值一般偏大;在相同埋深的情况下,单洞和双洞开挖引起的地面水平槽的峰值先后出现在3个区域,而这3个区域对于建筑物来说是最危险的区域;随着隧道埋深的增加,地面移动槽的宽度增大但峰值减小,沉降槽峰值位置不变,而水平槽最终峰值位置远离两隧道中心,即对于地面建筑物最危险的区域随着隧道埋深而变化.此结论可为设计、施工提供参考.     

隧道下穿高速公路路基沉降规律

为研究隧道下穿施工引起的既有高速公路路基沉降情况,取工程原状土试样进行隧道围岩抗剪强度三轴试验研究,并通过建立隧道埋深为11.25 m、8 m和15 m的Ansys有限元分析模型,数值模拟计算通过台阶法开挖至6m、12 m、18 m、24 m、30 m、36 m的竖向位移,并与现场监测结果进行数据比对分析.结果表明:隧道围岩抗剪强度较小,抗剪强度值随围压变化较大;数值模拟沉降曲线趋势基本符合现场监测数据,模拟沉降值比现场监测沉降值小10%~20%;隧道开挖初始阶段会对周围土体造成较大扰动;通过增大隧道埋深可以有效减小不均匀沉降对路基的破坏,但应注意增加隧道埋深对沉降范围的扩大作用.     

隧道开挖对既有管线沉降的影响

隧道施工使周边管线的附加应力及变形加大,严重影响管线安全,而管线监测通常落后于施工,只有正确地预估管线沉降和沉降规律才能保证施工安全。针对这一问题,采用ANSYS分析软件,考虑管土之间的相互作用,模拟隧道台阶法施工的实际过程,探讨隧道浅埋暗挖施工对管线的影响,分析其沉降规律,并与实测值对比,研究管线直径、埋深、材质、埋置年代等对其沉降的影响规律。研究结果表明:模拟值略小于实测值,但沉降规律一致,地下水的损失以及地面荷载都将加大管线沉降;管线的最大沉降与管线直径大致成正比关系;埋深对管线变形的影响较大,近地面处随埋深的加大管线沉降加大,靠近管线处随埋深的加大沉降减小;不同材质管线的沉降从大到小依次是PVC管、混凝土管、铸铁管、钢管;壁厚对管线的影响不大。     

改进GAP法盾构隧道开挖地表沉降预测

针对盾构隧道开挖引起的地表沉降问题,基于GAP法模型的基本原理,通过对该模型的改进,借助FLAC2D进行数值分析,对盾构隧道的地表沉降规律进行了研究.得出了同一盾构直径随着隧道埋深增加的情况下,地表最大沉降值逐渐减小、地表沉降槽逐渐变宽的规律,且隧道埋深和地表最大沉降值存在某种线性关系.该成果对盾构隧道开挖引起的地表沉降分析具有一定的参考价值和指导意义.     

下穿公路浅埋低瓦斯隧道施工技术研究

浅埋下穿瓦斯隧道施工难度大、危险性高,如何制定科学合理的施工组织设计,采取有针对性的施工工艺,解决围岩变形及沉降问题,是施工的关键所在。本文通过南峰寺隧道工程施工实践,对浅埋下穿瓦斯隧道施工技术进行了总结。     

大断面浅埋黄土隧道下穿高速公路沉降控制施工技术

针对大断面浅埋黄土隧道下穿高速公路的工程特点,基于成熟的施工技术和经验,分析了造成沉降的主要因素,详细介绍了能够有效控制施工沉降的具体措施,为同类工程的设计和施工提供了可借鉴的经验.     

基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟

以郑州地铁某区间的隧道施工为背景,采用基于流固耦合理论的COMSOL Multiphysics多物理场耦合的有限元软件对隧道开挖引起的地面沉降、不同的隧道埋深和地下水位进行数值模拟,并与现场实测结果进行对比分析.结果表明,隧道开挖前,渗流场的压力和应力场的有效应力沿水平方向均匀分布;地表沉降的数值模拟结果与实际较为接近;隧道埋深越深、地下水位越低对地表沉降的影响越小.     

地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准

基于浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降的时空效应和沉降机理分析,综合运用模糊聚类分析方法对北京地铁5号线和10号线24个区间隧道的1497个地表沉降测点的数据进行统计分析,得出了地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降值的分布规律和地表沉降槽宽度参数反弯点距离、地层损失率的一般特征,给出了地表沉降槽曲线反弯点距离与等效轴向埋深的关系,提出了较为合理可行的地标沉降控制标准,并提出预警、报警、极限3级控制的管理方法.研究成果为认识地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降及地表沉降控制标准制定等具有一定的参考价值.     

不同埋深下盾构隧道开挖及补偿注浆对地表隆沉变化影响的室内试验

采用二维隧道模型试验,探究砂土中不同埋深下盾构隧道开挖及补偿注浆对地表沉降变化的影响规律.试验表明,对于不同埋深的工况,盾构隧道开挖引起的地表沉降均可以用Peck公式有效预测,埋深C/D对地表沉降槽形状具有显著影响,且沉降最大值与土体损失率基本呈线性关系.正常体积范围补偿注浆时,随着埋深增加,地表最大抬升值不断减小,地表抬升范围逐渐增加.当补偿注浆体积达到某一值后,不同埋深工况地表最大抬升值与土体补偿率基本均呈线性关系.超体积补偿注浆时,超体积补偿注浆引起的地表最大抬升值与土体补偿率继续保持线性关系.随着土体补偿率的提升,不同埋深导致的地表抬升范围差异逐渐减小.     

下穿隧道围岩蠕变对地下人防工程底板受力及变形影响研究

随着城市地铁建设进程加快,地铁隧道下穿人防工程时有发生,隧道和人防工程之间的相互影响成为目前迫切需要解决的问题。由于岩土体具有蠕变特性,研究其蠕变条件下的长期稳定性成为研究热点。采用D-P屈服准则耦合时间硬化率蠕变模型的有限元软件,研究了隧道不同埋深和直径以及穿越地下人防工程时围岩蠕变变形以及人防工程底板弯矩变化规律,弥补了弹塑性分析的不足。人防工程的存在减小隧道拱顶下沉;隧道衬砌减小隧道沉降以及人防工程底板弯矩。隧道埋深越大,隧道与人防工程底板净距值越大,人防工程底板弯矩越小;隧道直径越大,人防工程底板弯矩越大。一定埋深情况下,配筋率越大,最大允许隧道直径越大。埋深15~30 m,直径10~14 m时,隧道拱顶下沉随隧道埋深或直径增大而增大,增幅约为埋深或直径每增大1 m,沉降增加约0.018 m。不同隧道埋深或直径下,隧道拱顶下沉与人防工程底板弯矩呈线性关系。     

浅埋客运专线隧道下穿河道施工技术

贵广铁路岩山隧道下穿寨蒿河段由于埋深浅、地质条件差容易导致开挖困难和河水渗漏,施工方案的重点是保证安全开挖的同时防止地表沉降和河水渗漏。通过改移河道、加固公路挡墙、进行河底地表加固处理等措施保证了隧道开挖的顺利进行,然后采用三台阶七步开挖法、洞内监控量测和地表沉降观测相结合,成功地穿过寨蒿河底段,既确保了施工安全又降低了施工成本,可为类似工程施工提供参考。