PBA车站导洞双向开挖方案比选

目的研究采用PBA工法暗挖地铁车站时最优的导洞双向开挖方案.方法通过数值模拟的手段,模拟了横通道内小导洞双向开挖的过程,对比研究不同的导洞间开挖错距和不同的导洞开挖顺序对横通道处地表沉降的影响.结果随着开挖错距的增加,地表的最大沉降值在增加,而反弯点距离在逐渐减少,折中考虑15 m是最为合理的导洞开挖错距;横通道内导洞开挖如果存在紧随相邻且相对导洞的情况,会使得横通道处地表沉降值增加,而边导洞支护体系形成越早,会使得反弯点距离减小.结论在多种开挖顺序中,方案(2,4)-(5,7)-(1,3)-(6,8)引起的地表沉降值最小,反弯点距离较小,开挖顺序合理,有利于组织施工,且每一步开挖引起的地表沉降均匀,是最为合理的开挖顺序.     

小净距隧道洞口段地表下沉分段曲线拟合研究

针对基于最小二乘法的曲线拟合方法无法考虑小净距隧道先、后洞相互影响的施工特点,根据隧道先、后洞不同步开挖对洞口段地表下沉规律的影响,提出一种新的预测地表下沉的分段曲线拟合方法,并对隧道施工现场洞口段地表下沉量测数据进行分段曲线拟合分析。结果表明:采用分段曲线拟合法能较好反映地表下沉随先行洞与后行洞掌子面向前掘进的变形规律并可预测最终下沉量,避免了多项式函数无法预测最终下沉量以及指数与对数函数拟合精度偏低等问题;隧道先、后洞由不同步施工开挖引起的地表下沉量沉降槽曲线并不对称,最大地表下沉量偏向后行洞。     

施工工法对双线暗挖隧道应力位移影响研究

为了研究施工工法对双线暗挖隧道应力、位移分布规律的影响,以北京地铁一双线暗挖隧道为研究对象,设计了不同开挖错距的两大类开挖方案,涉及全断面法、台阶法和CD法3种施工工法,利用数值模拟的方法重点分析了采用不同施工工法时,隧道区域应力场和位移场的分布.结果表明CD法开挖引起的应力集中现象最不明显,特征平面应力集中系数最小仅为1.227,开挖引起的地表沉降、特征平面沉降及关键测点总体变形均最小;两大类方案之间比较,结果差异主要体现在位移方面,尤其是CD法引起的变形量,第二大类方案显著高于第一大类,说明开挖错距较短时,CD法同时施工的导洞数多,相互之间扰动影响明显;综合应力和位移分析结果,CD法为最优施工工法.     

黄土地铁隧道施工围岩及地表变形规律研究

以西安地铁3号线某暗挖站区间双线地铁隧道施工为背景,采用有限差分软件FLAC3 D建立土体三维力学模型对双线地铁隧道台阶法施工过程进行动态模拟;并结合现场实测数据分析台阶法施工引起的地铁隧道围岩及地表变形规律。结果表明:(1)台阶法施工诱发的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降出现在隧道中线偏右方约3 m,最终形成的沉降槽宽度约为隧道洞径的2倍。(2)台阶法施工诱发的纵向地表沉降在开挖面前地表沉降量最大,随着开挖掌子面距离越远,沉降量越小,最后在开挖进尺40 m附近趋于稳定。(3)隧道拱顶纵向沉降曲线与地表沉降变化趋势基本一致。帮部围岩变形呈现出先快速增长后逐渐平稳的趋势,且影响范围逐渐增大。所得结论可为双线地铁隧道施工和变形预测提供参考。     

黄土地铁隧道施工围岩及地表变形规律

以西安地铁3号线某暗挖站区间双线地铁隧道施工为背景,采用有限差分软件FLAC3 D建立土体三维力学模型对双线地铁隧道台阶法施工过程进行动态模拟;并结合现场实测数据分析台阶法施工引起的地铁隧道围岩及地表变形规律。结果表明:(1)台阶法施工诱发的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降出现在隧道中线偏右方约3 m,最终形成的沉降槽宽度约为隧道洞径的2倍。(2)台阶法施工诱发的纵向地表沉降在开挖面前地表沉降量最大,随着开挖掌子面距离越远,沉降量越小,最后在开挖进尺40 m附近趋于稳定。(3)隧道拱顶纵向沉降曲线与地表沉降变化趋势基本一致。帮部围岩变形呈现出先快速增长后逐渐平稳的趋势,且影响范围逐渐增大。所得结论可为双线地铁隧道施工和变形预测提供参考。     

小直径管幕工法横导洞施工现场试验及参数优化

对沈阳地铁市府大路站采用的小直径管幕工法进行研究,首先通过现场监测分析了车站横导洞施工对地表沉降和拱顶变形的影响,然后利用Midas GTS NX数值软件建立车站三维模型,并与监测数据对比验证了模型的准确性,最后分析了横导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响.研究结果表明：横导洞开挖施工引起的地层损失率为0.08%,管幕结构有效地抑制了地表沉降;相比于其他开挖方案,采用先边后中的开挖顺序可有效减少地表沉降24.7%;当横导洞开挖数量为5～7时,引起的地表沉降差较小仅为8%,采用4个横导洞和3个横导洞施工时,相比于7个横导洞施工方案可分别减少地表沉降18.0%和28.3%.     

小净距上下重叠盾构隧道施工扰动数值分析

以杭州市环城北路地下通道为工程背景,对小净距上下重叠盾构隧道的施工扰动进行了研究。通过ABAQUS 6.13有限元软件进行数值模拟,对比分析不同开挖顺序工况下周围土体的变形特点,地表沉降的变化,以及后建隧道对先建隧道衬砌的变形和应力影响。研究结果表明:盾构隧道的开挖会引起明显的地表沉降,约3.0cm;后建隧道的施工会引起先建隧道的内外侧应力相应地减小;不同施工顺序对这两者无显著影响,但会显著影响已建隧道的衬砌位移。先上后下工况时,后建隧道对先建隧道表现为加剧衬砌沉降,而在先下后上工况时,后建隧道对先建隧道的衬砌顶部位移有保护的作用,累计减弱下沉0.46 cm。因此推荐采用先开挖下行隧道,再开挖上行隧道的施工顺序。     

某圆砾地层异形深基坑支护变形规律及开挖空间效应研究

以广西南宁某复杂周边建筑物环境的地铁异型深基坑工程项目为依托,通过建立三维有限元计算模型,仿真模拟基坑动态开挖过程,对比分析数值模拟与现场监测数据结果,得到异型深基坑开挖过程中建筑物变形沉降、围护结构水平位移、地表沉降和周边管线的变形规律。研究结果表明：基坑边中部围护结构的侧向位移和地表沉降值都显著大于基坑边角处的,呈现出明显基坑开挖的空间效应;当基坑开挖第3(粉土)、第4层土(圆砾)时移动大楼和七天酒店的建筑物沉降量分别占总的沉降量的68.8%、82.3%,说明第3、第4层土的开挖对建筑物影响最大;开挖第4层土时,地表沉降典型测点的实测和计算值的沉降量分别占总沉降量的62.9%、58.5%,表明在该基坑开挖中,圆砾层土层相比较于其他土层更为敏感,对基坑周边环境影响更大。     

偏压错台小净距隧道力学性态相似模型试验

试验研究了浅埋、偏压、错台条件下的小净距隧道力学性态相似模型,模拟不同的施工顺序(先开挖左洞和先开挖右洞)对隧道围岩及中间岩柱应力和沉降的影响.试验结果表明,在浅埋、偏压尤其是错台条件下,左洞和右洞开挖对中间岩柱的应力和位移均产生较大的影响;右洞先开挖引起整个上覆岩体的地表和深层沉降量比左洞大3%～48%,引起的两线隧道围岩中的应力释放量比左洞大3%～46%.左洞先开挖对隧道安全有利,应先开挖左洞.因此,针对平行的偏压小净距隧道应先开挖浅埋侧隧道的经验方法,对于错台不完全适用.数值分析和现场监测数据有力地验证了模型试验结果的合理性.     

浅埋小净距隧道中壁法开挖注浆范围及隧道错开步距分析

由于城市地下空间有限,提供给隧道施工的空间极小,越来越多的浅埋小净距隧道出现在城市中,明确浅埋小净距隧道开挖引发的地表及支护变形规律是保障施工安全的重要前提。以赣州蓉江过江隧道为研究背景,通过现场及室内试验确定注浆前后土层强度参数的变化情况,采用有限差分软件构建对应的数值计算模型,分析浅埋小净距隧道开挖引发的地表沉降及支护变形规律,最后研究不同注浆范围及隧道错开步距的控制效果。研究结果表明：注浆后,土层强度参数提高约40%,抗变形能力提高约130%;隧道开挖后地表沉降由非对称的“V”型分布逐渐转变为对称的“W”型分布,地表最大沉降位置最终出现在后行隧道上方地表;注浆加固能有效控制地表及初期支护变形,提高隧道错开步距对变形的控制效果影响较小,建议现场施工的注浆范围为隧道拱顶至拱顶上方6~8 m范围,先行隧道及后行隧道的错开步距选取为40 m。     

粉煤灰堆积体地层连拱隧道开挖错距影响分析

粉煤灰堆积体自稳能力差,受力即破碎成散颗粒,隧道穿越粉煤灰场区时失稳围岩对施工安全构成极大威胁。以盐坪坝连拱隧道为依托,根据粉煤灰力学性质对比选用了塑性-硬化本构,通过有限差分软件FLAC3D对不同开挖错距进行数值模拟,设置中导洞上下台阶以及左右洞开挖错距工况分别为5m、10m和15m,研究不同开挖错距对粉煤灰堆积地层中双连拱隧道的围岩和结构的影响。结果表明：中导洞台阶开挖错距不宜超过10m,15m错距相比10m错距应力最大值增长了36.82%,左右洞采用小开挖错距可以有效减少中导洞拱顶位移；中导洞开挖完成后左右洞拱顶竖向位移已达到其总沉降量约50%,左洞拱顶沉降位移与开挖错距近似线性增长,后行洞开挖过程中对先行洞造成的影响较大；主洞采用不同开挖错距时应力积聚分布在不同位置,开挖错距大于10m后结构受力增幅快速增长,15m错距相比10m错距应力最大值增长了17.28%。可见主洞开挖错距不宜超过10m。     

高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响：以玉龙雪山隧道工程为例

为研究高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响,依托玉龙雪山隧道工程,基于现场长期监测数据,结合有限差分程序FLAC3D建立数值分析模型,研究超前平导对主洞围岩应力、围岩位移和塑性区分布的影响,明确主洞与平导间最优间距。研究结果表明:主洞开挖过程中,当掌子面与监测面距离为3.63倍主洞洞宽时,监测面拱顶沉降、上收敛、中收敛和下收敛值占最终变形值的80%以上,围岩变形稳定后上收敛值和中收敛值均大于拱顶沉降;平导超前开挖可有效改善主洞围岩应力环境,主洞与平导间距较大时,围岩应力改善效果不佳,随着二者间距逐渐减小,围岩应力改善效果逐渐增强,但主洞与平导间距过小时,二者开挖产生的塑性区会贯通,综合考虑,确定主洞与导洞最优间距为3.5倍导洞宽度;主洞拱顶沉降值和拱底隆起值随着主洞与平导间距的减小而增大,左右拱腰水平位移值随着主洞与平导间距的减小先减小后增大,当二者间距由5.0D减小至3.0D时,拱顶沉降值和拱底隆起值分别从-0.598m和0.426m增加至-0.679m和0.514m。     

中洞法连拱隧道施工稳定性分析及优化

针对中洞法连拱隧道暗挖施工的稳定性问题,依托广州大道中站工程实例,综合分析了开挖过程拱顶沉降、底部变形、洞周收敛、初支结构应力、中隔墙应力以及地表沉降等指标的动态响应特征,总结了不同工艺参数下隧道变形规律,结果表明:拱顶沉降最大值和最大沉降速率以及底部隆起最大值均在后行洞,而先行洞洞周收敛值最大,为1.59 mm;侧洞...     

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。     

回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性研究

贵阳市地铁1号线望新区间隧道地质环境复杂,位于回填区,地下水丰富,埋深浅。针对此类环境,首次将三台阶七步开挖法引进到地铁区间隧道施工中,通过影响隧道开挖稳定性的关键因素分析及施工方法的数值模拟,结合现场实测,研究了回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性。研究结果表明：超浅埋开挖,回填土地层承载拱难以形成;开挖过程中拱顶、拱脚及仰拱部位产生拉应力,拱腰部位出现应力集中,为压应力区;地表及拱顶沉降变形主要受上台阶导洞开挖的影响,中、下台阶导洞的影响次之,核心土开挖影响较小;核心土及仰拱开挖对拱底围岩变形产生较大影响;因此在开挖过程中要对上述位置进行重点监测,可为今后类似工程提供借鉴。     

松散堆积体隧道围岩空间位移特征分析

为研究松散堆积体隧道施工引起围岩空间位移的变化,采用弹塑性非线性有限元法对隧道开挖过程进行仿真模拟,将空间位移分为地表沉降、周边围岩位移和掌子面挤出变形3部分进行分析,并与既有理论和现场测试数据进行对比。数值计算结果表明:隧道开挖引起的围岩变形具有明显的三维特性,掌子面前后方影响范围均约为20m,横向沉降槽呈明显的"深沟"形,沉降槽宽度较小,与塞形曲线拟合度最高;周边围岩拱部下沉和隧底隆起范围与量值均较大,水平收敛较小,下台阶支护封闭成环后变形趋于稳定;上台阶掌子面挤出变形呈中间大、周围小的"圆形放射状",下台阶掌子面挤出变形总体较小;与现场测试值相比,拱顶下沉和净空收敛偏大,地表沉降两者基本一致。     

砂粘复合地层盾构隧道施工地表横向沉降分析

文章依托广州地铁二号线洛溪—南浦区间盾构隧道工程,选取其中处于砂粘复合地层的六个监测断面对其横向沉降进行研究;选择能反映沉降槽偏移的高斯峰值函数拟合实测的沉降数据,得到沉降槽宽度系数、最大沉降量等横向沉降特征的重要参数,并对监测断面的沉降槽对称性进行分析;根据现有的沉降槽宽度系数预测理论,提出了更适合砂粘复合地层沉降槽沉降系数的计算方法,并与拟合值进行了比较; 与软土地层,砂砾土地层的沉降槽宽度系数对比,结论表明在等效洞泾比相近的情况下沉降槽宽度：软土地层＞砂粘复合地层＞砂砾土地层。     

地铁站深基坑桩撑支护开挖变形

以济南地铁邢村站基坑开挖支护为工程依托,通过理论分析、数值模拟和监控测量相结合的方法,首先在理论方面阐明基坑变形的理论依据,然后利用有限元软件ABAQUS对邢村站基坑开挖的全过程进行了模拟,并结合现场的监测结果,对基坑开挖过程中围护结构的水平与竖向位移和基坑周边的地表沉降以及支撑结构的轴力变化进行了分析。研究结果表明：随着基坑的开挖,基坑顶部呈现出逐渐向坑内运动的趋势,并且随着开挖过程中支撑结构的施加,围护结构整体呈现出向坑内变形的“弓”形分布,在支撑施加的部位,变形明显减小;由于基坑开挖土体的卸荷,围护结构出现隆起变形;地表沉降曲线呈现“U”形分布,并且随着基坑开挖深度的逐渐增加,地表沉降最大值逐渐增大,基坑开挖的影响范围基本在0～20 m内;各道支撑的轴力呈现出逐渐增加的趋势,下部的支撑发挥作用的效应更明显,并且下部支撑轴力大于上部支撑的轴力。     

浅埋土岩复合段隧道冒顶分析与防治

通过对正习高速公路隧道浅埋段开挖过程中坍塌冒顶事件进行分析,提出冒顶处治措施,并建立隧道风化残积深度处于拱顶以及拱顶以下1 m的数值模型,进行无超前支护不同开挖步距的变形特征数值试验,试验表明无超前支护情况下即使采用上下台阶法对隧道进行开挖0.6 m,拱顶的围岩变形最大仍达到3.578、4.789 mm,隧道拱顶残积体对隧道开挖后续支护作业产生较大安全风险。在风化残积深度处于拱顶以下1 m时,原设计小导管纵向间距由2.4 m调整为0.6 m后,开挖0.6 m的拱顶最大变形由2.348 mm降低至1.747 mm,结合现场坍塌冒顶事件,为确保后续隧道浅埋土岩复合段落施工安全,提出了冒顶防治措施并在隧道开挖施工中取得良好的效果。     

对称曲率条件下导洞宽度变化对隧道的影响分析

作为特大断面公路隧道常用的开挖手段，双侧壁导坑法可以把大断面隧道划分为若干个小断面进行开挖，从而保证开挖过程围岩的稳定性。但是目前为止双侧壁导坑法导洞断面形式的设计标准还不够完善，为进一步优化其断面设计，以唐山市某隧道为依托，通过对软弱破碎围岩条件下采用对称曲率方式设计的侧导洞进行有限元模拟，对不同宽度侧导洞的洞顶沉降、围岩核心土应力及塑性区变化和临时支护受力情况进行分析。结果表明导洞宽度过大，容易引起衬砌结构内力过大，同时也不利于核心土的稳定性；导洞宽度过小，则会造成围岩应力集中程度过大，也会引起核心土上部分开挖时洞顶沉降过大而引起坍塌，此外导洞过小还会造成工作面狭窄，对施工造成不便，所以导洞宽度设计为7.2 m时较为合理。可见导洞宽度为整个断面宽度的三分之一时，将更有利于洞室稳定和施工安全。