盾构隧道下穿明挖区间隧道三维数值模拟分析

某地铁工程正线盾构隧道需下穿引出段线明挖区间隧道,针对上部隧道底部不加固、上部隧道底部加固及上部隧道底部不加固+盾构反向掘进三种不同工况,对盾构掘进中引起的周围土体变形及上部明挖区间隧道位移进行了详细分析。计算结果表明:上部隧道底部土体加固能控制上部隧道沉降变形,但加固对新建隧道及其周边土体变形影响很小;因上部隧道在平面上为曲线型,盾构掘进方向对上部隧道有一定的影响,对新建隧道管片及周边土体变形影响较小;采用注浆加固后,上部隧道沉降变形得到了较好地控制,最大可降低10%的沉降,同时可根据具体控制要求,选择合适的加固强度。     

基坑降水对下卧地铁盾构隧道的影响

结合某公寓基坑工程,针对地铁盾构隧道下穿该基坑的复杂环境条件,首先采用简化大井法计算帷幕失效(工况一)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线,采用二维有限元渗流法计算帷幕有效(工况二)下基坑降水坑外地层的水力坡降曲线;接着采用分层总和法计算基坑降水引起地铁盾构隧道的附加沉降,分析基坑降水对下卧地铁的影响.结果表明:(1)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线中轴线处水位降深分别为4.2 m、1.5 m;(2)考虑截水帷幕失效与有效两工况下,基坑降水引起下卧地铁盾构隧道右线、中轴线底部最大沉降分别为-2.83 mm、-1.3 mm,均满足轨道交通安全运营的要求.     

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。     

地铁车站基坑施工对运营明挖区间的影响分析

深基坑开挖会引起邻近地铁结构变形,影响地铁运营安全,因此在工程实施前应对基坑设计及施工方案对运营结构的影响进行有效的评估分析。以某城市一邻近既有运营地铁明挖区间的地铁车站基坑为研究对象,采用MIDAS-GTS有限元软件对基坑开挖进行模拟,分析了车站基坑施工对邻近既有地铁明挖区间的变形影响,并提出相应的措施降低影响,以满足运营要求。研究结果可指导本工程及类似工程实施。     

近距离平行隧道盾构施工对老隧道影响的数值模拟

分析了盾构法施工对既有隧道的影响.以天津地铁某区间盾构施工为背景,采用有限元程序ABAQUS对近距离双线平行盾构掘进过程进行了动态模拟,揭示了盾构新隧道施工对既有隧道的应力分布和衬砌变形等产生的影响,得到了地表沉降曲线与影响既有隧道的具体数值.计算结果表明,土体的模量、隧道间净距和注浆压力等因素对隧道间相互作用有较大影响,且土体越软其影响越显著,但当距离大于洞径时,其影响可忽略不计.     

地铁隧道上方基坑开挖的有限元分析

随着城市发展和地下空间开发,越来越多基坑工程横跨在地铁隧道上方。而基坑开挖将改变周围土体的应力状态,使下卧隧道产生相应变形和内力,影响隧道的正常使用和地铁的安全。以深圳某横跨隧道上方的基坑工程为背景,通过三维有限元分析,对加固土体、设置抗拔桩、开挖分块等措施对基坑回弹和隧道隆起的影响,进行分析研究,为优化设计和施工提供有益的参考。     

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.     

紧邻运营地铁进行基坑施工的影响因素研究

基于上海地区某深基坑工程施工方案,建立了紧邻运营地铁隧道的基坑开挖变形影响的有限元数值模型,重点分析了基坑围护支撑的数量和位置、基坑土体加固、地铁隧道位置、隧道下卧层土体和地下连续墙刚度对基坑周边地层以及隧道变形的影响.结果表明:基坑围护支撑数目及位置的选择对周边地层和隧道变形产生影响较大;隧道的存在对土体沉降具有"遮拦效应",在一定程度上能够减少坑外土体沉降;增加下卧层土体模量和地下连续墙的刚度可减少坑外地表沉降,有效控制地铁隧道的变形.     

盾构并行穿越施工对既有隧道影响分析与关键技术

以昆明轨道交通4号线左右线并行下穿既有昆明轨道交通2号线工程为背景,结合数值模拟以及现场监测等方法,研究近接施工对既有隧道以及周围地层的影响规律,提出盾构近接相关的施工控制技术。首先,建立新建盾构隧道下穿既有盾构区间的三维有限差分计算模型,通过计算分析最终选择先下方区间、再上方区间的施工顺序,对既有结构及地层的扰动最小;其次,在现场建立试验段积累在类似下穿段地层中的盾构掘进经验,确定盾构下穿2号线的施工参数,并验证克泥效工艺的效果;最后,通过将现场监测数据并与数值模拟结果进行对比和分析,验证数值模拟的准确性和合理性,建议工程中加强信息化施工和相关施工优化措施,以保证2号线地铁盾构隧道及地铁车站的结构安全和正常运营。     

紧邻基坑同步施工下坑间隧道的变形特性

摘要：
采用非线性平面有限元方法研究紧邻基坑同步施工下坑间土体与隧道的变形特性.将该方法运用到上海某基坑工程中的隧道位移预测,实测数据与有限元结果比较吻合,验证了其可行性.通过参数分析,讨论了基坑之间的距离、开挖宽度对坑间土体竖向位移的影响,并由此推算出了使得坑间地表土体平均竖向位移接近零的最优基坑间距与开挖宽度的关系.同时讨论了盾构隧道、明挖暗埋隧道与基坑的距离对于隧道竖向位移、支护结构侧移的影响.研究表明,开挖完成后,坑间盾构隧道的沉降比周围土体的沉降略小,而有围护结构的明挖暗埋隧道则表现为上抬,距离基坑越远,上抬量越小.
     

盾构近距离上跨既有运营地铁隧道施工控制技术研究

结合郑州地铁3号线顺城街站—东大街站区间盾构上跨运营2号线紫荆山站—东大街站盾构区间项目,对盾构施工过程中的施工控制措施、盾构机控制参数进行了分析,并对既有运营隧道的变形规律进行了实时监测.研究结果表明,通过加强管片配筋,合理调整盾构推进参数(推进速度、土压力、出渣量),同步注浆与二次注浆相结合的方法,能够有效控制运营地铁隧道的变形,保证运营地铁安全.本研究可为相似工程建设提供参考.     

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。     

基坑零距离上跨盾构隧道的环境影响与控制

针对地铁车站出入线明挖法施工,基坑零距离上跨下卧正线隧道的影响及控制问题,以国内首例基坑零距离上跨地铁隧道工程——厦门地铁某停车场与正线重叠段为依托,采用三维数值模拟并结合现场实测,研究出入线明挖基坑施工对下卧隧道的影响,以及采取变形控制措施的效果。结果表明：开挖紧邻下卧隧道的区域(第5～8区段)引起的地表沉降量和隧道上浮量分别占地表最终沉降和隧道最终上浮量的91.46%和90.53%;隧道纵向轴力从-606.4 kN/m增长到-1 939 kN/m,是基坑施工的关键阶段;通过对下卧盾构管片拉紧装置加固,在管片内部用8根[14b槽钢将管片纵向连接,加强管片连接整体性和稳定性,可以起到抑制不均匀沉降的作用;位于基坑范围外的隧道管片不用反压堆载,基坑范围内采用线性加载的方式,可以较好地控制下卧隧道的上浮量。施工实践表明,采取的隧道管片内堆载反压以及管片纵向加固等综合变形措施合理可靠,管片最大上浮量为17.7 mm,处于允许范围,盾构隧道结构安全稳定。     

上海某地铁区间盾构超越施工技术研究

针对先掘进盾构被后掘进盾构超越的特殊情况,以上海某轨道交通区间推进工程实例为背景,研究盾构超越施工技术在特殊条件下的应用.分析超越期间的地面沉降数据,明确超越施工对土体变形的影响,明确了对相邻盾构和隧道的影响程度,得到了地层的变形规律.     

基坑施工对下方运营地铁隧道影响的研究

广州某明挖隧道基坑工程位于正在运营的地铁区间隧道正上方,坑底距隧道顶的最小距离仅为2.76 m.基坑开挖对该地铁区间隧道的影响成为该工程的一个关键问题.为此建立了该基坑工程的三维空间模型,考虑了设计中采用的施工保护等措施,对实际施工工况进行了模拟,动态地分析了施工过程中开挖卸荷对下方既有地铁隧道的影响.计算结果表明该基坑施工采用的地铁保护措施能确保地铁线路结构的安全和地铁的正常运营,为设计和施工提供了有益的参考.     

双圆盾构施工土体沉降有限元数值模拟

依托于上海轨道交通M6线9标双圆盾构区间隧道工程,对双圆盾构隧道施工力学行为进行了三维有限元数值模拟.计算中考虑了隧道开挖、管片拼装、盾尾注浆、浆液固结等主要施工步骤,分析了双圆盾构施工土体深层沉降特征,土体沉降的量值与范围,并与监测结果对比,进一步揭示了双圆盾构掘进环境土工影响特征.可为异形盾构在我国的开发应用提供参考.     

地下隧道施工盾构端头土体加固三维有限元参数化分析——以天津地铁6号线宜宾道站—鞍山西道站区间隧道开挖工程为例

为确定盾构隧道端头加固所需范围,以天津地铁6号线宜宾道站-鞍山西道站区间隧道工程为背景,基于大型通用有限元程序ABAQUS进行三维建模,土体采用Mohr-Coulomb本构模型,对破除封门及开挖状态下的盾构施工进行了参数化数值分析。结果表明:盾构破除封门状态下,纵向土体最佳的加固长度为9 m。考虑到地下水的影响,端头土体纵向加固长度宜为盾构主机长度加上1.5～2.0 m止水厚度,最后的纵向加固长度宜取12 m;盾构处于开挖状态下,纵向土体加固长度为12 m,盾构机尾即将离开加固区时,盾构机机头与机尾的最大竖向位移为15.5 mm,倾斜角度为0.1°,故此工况下盾构机不会产生"磕头"现象。采用盾构隧道端头加固参数可以确保该区间隧道工程开挖状态下施工安全,对软土地区类似工程具有重要的理论与工程意义。     

基于地质区划下地铁盾构引起的建筑物沉降预测

城市地铁盾构隧道掘进会造成邻近建筑物发生结构变形及沉降。由于不同建筑物所处位置各异,盾构隧道穿越土体的上覆土厚度、岩层组合、地下水埋深等情况不一,因此,建筑物沉降规律存在较大的差异。文中基于南宁市水文地质条件、岩层组合模型及工程结构特征等因素对地铁盾构施工区间线路进行地质分区。根据盾构隧道施工引起的建筑物沉降曲线基本符合高斯分布的特点,结合建筑物的基础埋深、刚度、与隧道的相对位置等因素,对地表沉降Peck公式的地层参数进行修正,得到不同地质分区建筑物沉降预测公式。以南宁地铁一号线某区间为实例,将建筑物沉降预测公式计算值与实际监测值进行对比,结果表明两者拟合相关系数为82%,说明公式具有良好的适用性,可为南宁市地铁后续线路邻近建筑物沉降预测提供参考。     

基坑开挖对临近明挖暗埋隧道竖向变形的影响机理

结合上海地区某邻近明挖暗埋隧道基坑工程案例,采用数值方法模拟了深基坑开挖的过程,并通过与实测数据进行对比验证了模型的合理性.针对隧道与基坑之间的连接墙进行对比分析,揭示了连接墙所起的作用.通过分析相邻地连墙竖向位移以及其两侧土体位移,得出地连墙与隧道之间以及墙土之间的相互影响规律.根据地连墙墙体轴力分布,研究墙体在开挖过程中的受力形态,揭示临近基坑开挖对地下结构(明挖暗埋隧道)的影响机理.结果表明,对于明挖隧道与基坑共墙的情况,隧道的隆起主要由地连墙以及连接墙的共同影响所致.明挖隧道受到基坑地连墙变形的影响明显大于受周围土体位移的影响.地连墙发生竖向隆起的原因为坑内土体提供的摩擦力大于坑外土体提供的摩擦力.     

地铁低瓦斯区间小间距重叠隧道大直径盾构施工技术

针对成都地铁18号线天府新站-龙泉山隧道进口端盾构区间和合江车辆段出入线组成的上下重叠隧道进行了施工技术研究,提出了"下部隧道盾构掘进参数控制+下部隧道围岩和夹层土体注浆双加固+下部隧道内设管片支撑结构+上部隧道盾构掘进参数控制"施工措施,建立了地铁区间小间距重叠隧道大直径盾构施工技术。经管片支撑结构应力、地表沉降和下隧道管片结构变形监测结果分析,验证了建立的技术的可行性,安全快速地完成了施工任务,对今后类似工程提供参考。