隧道基坑开挖卸载对既有地铁的影响与变形控制

以上跨南京地铁2号线的深基坑开挖为工程背景,文章采用通用有限元软件MIDAS/GTS,建立三维模型进行开挖施工全过程模拟,分析了在基坑开挖过程中影响下穿隧道变形的原因和控制隧道变形的施工措施。通过比较数值模拟结果与现场实测数据,得出基坑开挖引起下穿隧道纵向隆起曲线呈正态分布,地铁隧道纵向隆起范围大约为基坑沿隧道方向开挖长度的2~3倍。研究结果表明,采用的施工措施可以有效控制隧道的上抬变形,相关结论和施工措施可供类似工程参考。     

基坑开挖对临近既有地铁隧道影响分析

为研究基坑开挖对临近既有地铁隧道结构的影响,以济南历下医养结合中心项目近接地铁R3线施工为工程背景,开展风险判定并采用 FLAC3D 进行大型三维数值模拟研究。结果显示：基坑外部作业对地铁隧道的影响等级为二级;隧道开挖引起地表沉降模拟结果与实测数据基本吻合,数值模拟结果较可靠;基坑开挖引起左线隧道竖向位移最大-2.27mm、水平位移最大4.59mm,右线隧道竖向位移最大-3.0mm、水平位移最大5.19mm,左线隧道轨道竖向位移最大-2.27mm、轨向高差最大0.528mm,右线隧道轨道竖向位移最大-3.0mm、轨向高差最大0.763mm,均出现在B基坑西侧;基坑开挖引起径向附加压力很小,在10~20kPa范围内。总体上基坑开挖对隧道结构造成的影响均小于规范限值。     

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。     

基坑开挖中既有下穿地铁隧道隆起变形分析

为了研究下卧隧道的隆起变形规律及其影响因素,结合南京火车站站前广场龙蟠路隧道西段上跨地铁1号线双线盾构隧道的基坑支护工程,开展了坑内满堂加固、人工抽条和桩板支护等盾构隧道抗隆起措施设计.采用三维有限差分程序FLAC3D对基坑支护及其开挖的全过程进行了数值模拟,并通过与现场实测数据的对比分析,研究了地铁隧道的变形规律及其...     

明挖隧道基坑安全监测自动预警系统应用研究

针对隧道基坑工程在施工过程中易出现安全事故的问题,本文建立了明挖隧道基坑安全监测自动预警系统。该系统的主要组成包括计算机和控制装置、测量机器人和监测网。对隧道基坑的监测内容和监测方法进行了设计。采用BP神经网络模型对隧道基坑的监测内容进行预测,确定了该网络模型的结构和相关参数,并建立自动预警系统。为了验证系统的性能,对其进行效率对比试验、数据预测试验和自动预警试验。试验结果表明系统的监测效率有效提高,可以实现对隧道基坑的安全监测,并自动预警     

基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响

以某深基坑项目为例,利用小应变硬化模型对基坑开挖全过程进行模拟计算,结合坑外土体三维应力和隧道位移监测结果,研究基坑开挖对邻近既有隧道变形的影响。结果表明：土体三维应力和隧道变形计算结果与实测数据基本吻合,说明了计算模型的可靠性;基坑开挖引起围护结构向基坑方向最大偏移量为25.8 mm,引起邻近基坑地表最大沉降量为17.7 mm;基坑开挖引起左线隧道向基坑方向最大水平位移约为2.3 mm,向深度方向最大位移约为1.3 mm,与实测值基本吻合,符合规范要求;左线隧道管片最大轴力约为680 kN,最大弯矩约为58 kN·m,隧道砌筑管片能够满足强度要求;基坑外不同位置的隧道在基坑开挖期间均向基坑方向偏移,竖向位移表现为上浮。     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

拉力分散型锚索在明挖隧道基坑围护结构中的应用

针对海南东环铁路美兰机场隧道工程,提出以拉力分散型锚索代替钢支撑的支护方案。通过拉力分散型锚索设计和施工以及现场监测,可及时掌握预应力锚索轴力变化及其对基坑支护结构和施工安全的影响。锚索加卸载试验以及监测数据表明,拉力分散型锚索对增强工程安全可靠性有显而易见的效果。     

深大圆形基坑开挖变形特性数值分析

基于三维有限差分程序FLAC3D,分析了砂土及黏土中圆形基坑开挖引起的维护结构及坑底隆起变形规律特性,并通过调整圆形基坑的开挖半径,研究了基坑开挖半径对维护结构及坑底隆起变形的影响.数值模拟结果表明:土体类别对基坑变形特性分布没有显著影响;圆形基坑维护结构变形呈"后仰"式分布,且最大水平位移随开挖半径增大而不断增加,当连续墙结构其插入比控制在0.67左右时,其基坑变形大小能满足规范设计要求;随着开挖深度的增加,坑底隆起变形逐渐增大,当开挖半径达到60 m后,最大隆起变形不随开挖半径的增大而增加,且最大隆起变形区域基本位于0.2~0.8倍的开挖半径范围内.     

桥隧相连段基坑围护结构变形特性研究

以某客运专线桥隧相连隧道洞口段为研究背景,采用大型有限元软件MIDAS-GTS进行数值模拟计算,针对桥隧相连隧道出口段基坑围护进行了三维动态施工分析,参考实际施工步骤,探究了基坑开挖及明洞施作、洞顶回填后,挖孔灌注桩位移的变化特性。研究结果表明:桥隧相连段基坑开挖对围护桩水位移影响较竖向位移大,由于受基坑开挖卸荷与洞口高仰坡的作用影响,位于桥台后方灌注桩水平位移较桥台两侧桩体大几近一倍,研究结果可为同类型桥隧相连洞口段基坑工程设计和施工提供参考和借鉴。     

考虑多栋相邻高层建筑同时施工的桩筏基础-地基相互作用分析

结合实际工程,采用FLAC-3D三维数值模拟方法,通过对比单栋高层建筑与其所在的高层建筑群体两种模型的计算结果,分析了多栋相邻高层建筑同时施工对上部结构-地基-基础共同作用产生的影响,包括桩筏基础和地基的变形及受力特性.结果表明:考虑共同作用时,多栋相邻建筑同时施工,会使地基产生附加应力的叠加并向周围扩散;最大沉降区域发生偏移,差异沉降加大;筏板的压应力减小,拉应力增大;桩轴力明显增大,尤其是桩顶轴力.邻近建筑荷载同时施工对共同作用产生的影响在施工中期比在施工完成时表现更为明显.     

群体高层建筑风效应的数值模拟

基于计算流体力学软件平台FLUENT6．3,分别采用标准k-ε模型和RNGk-ε湍流模型,模拟了典型风向角下广州珠江新城利通广场作为单体建筑和处于高层建筑群中的表面风压分布和周围风环境,并与风洞试验结果进行了对比分析．研究表明：数值模拟得到的风压系数结果与风洞试验具有一致的趋势,但标准k-ε模型的结果与风洞试验相差较大,而RNGk-ε模型的结果与风洞试验较为吻合．利通前方的大尺寸低矮建筑可能减小利通各面上的风压．另一方面,利通前方的高层建筑群产生的遮挡效应使其迎风面上的风压系数减小,而利通侧风面和背风面的其他高楼引起的狭缝效应使利通上的风压增加．此外,通过流场数值模拟可对高层建筑群的风环境进行评价．     

钻孔灌注桩施工对临近电力顶管隧道的影响研究

电力顶管隧道保护是岩土环境土工问题中的重要研究内容;而钻孔灌注桩为非挤土桩,一般对周边环境影响较小。根据施工实例表明在距离电力隧道3 m附近施工3枚钻孔灌注桩;导致电力隧道变形达6.97 mm。为了确保电力隧道的安全,降低钻孔灌注桩对电力隧道的影响。借助有限元分析以及常规监测手段对钻孔灌注桩施工导致电力隧道变形影响的机理展开分析。研究表明,刚灌入的混凝土所产生的附加应力对周围土体有挤压作用,这种挤压作用进而造成电力隧道结构变形、位移。当钻孔桩与电力隧道净间距控制超过5 m,可有效降低对电力隧道的影响。     

南昌地铁地下多管线近邻地铁人行通道的施工影响分区

针对地下地铁人行通道暗挖施工对近邻多管线扰动影响问题,依托南昌地铁3号线邓埠站1号出入口人行通道暗挖工程,采用数值计算与理论分析相结合的方法,系统研究了通道暗挖施工扰动作用下近邻多管线的力学特性,总结关键因素对管线力学行为的影响规律,提出了通道暗挖下近邻密集管线影响分区计算方法与控制措施。结果表明：结合Peck曲线分布规律确定出以控制值的60%与20%作为强影响分区、弱影响分区、无影响分区的阈值;采用多元非线性函数进行拟合得出的线竖向位移与多因素的关系函数,对影响分区划分效果较好;建立的地铁隧道暗挖对近邻密集管线强弱影响分区方法,可通过有效的措施将密集管线强影响区转变为弱影响区和无影响区,进而保障施工安全。     

地铁线邻近建筑物振动特性及参数影响分析

建立了车辆-轨道-隧道及大地-房建结构空间耦合动力学模型,通过子模型间的相互作用关系实现了车辆、轨道、下部基础及房建结构的空间耦合振动分析,并通过相关现场调研和测试验证了模型的可靠性,分析了隧道埋深、建筑高度、楼板厚度、车辆运行速度等参数对建筑物振动特性和振动衰减的影响规律.研究发现,当隧道埋深在11.6m至21.6m间变化时,地表距离隧道中心线10~60m的范围存在振动放大区;隧道埋深从11.6m增大至21.6m,各楼层振级下降幅度为8.3~13.4dB,建筑物振动模态从以高阶振型为主转变成以低阶振型为主;地铁线附近建筑物层数越低,结构的振动响应越小;楼板厚度由0.15m增加至0.25m,各楼层振级下降幅度为0.9~7.4dB;车辆速度由80km/h降低至40km/h,各楼层振级下降幅度为5.7~6.9dB.可见,当地铁线路先于建筑物存在时,适当增加建筑物楼板厚度、降低行车速度、避开振动放大区是控制建筑物结构振动的有效方案.     

直眼掏槽在隧洞软岩施工中的应用及爆破参数优化

引细入汤工程隧洞出口岩段长度2293m为二云片岩,强度较低,属较软岩。施工中爆破效果较差,欠挖补炮,进度缓慢。经过改变掏槽方式及对爆破参数的优化调整,基本达到了设计和进度要求,保证了进度和质量。     

盾构隧道联络道爆破施工优化

针对盾构隧道间联络道爆破对既有盾构隧道结构造成的不良影响,对隧道的爆破施工方案进行优化,并利用有限元数值模拟软件建立数值模型,分析不同爆破位置对隧道管片稳定性的影响.模拟结果表明:当联络道掌子面与管片距离为0时,在隧道管片上出现较高的应力集中,盾构隧道管片是极不稳定的;将桶形掏槽调整为渐进式螺旋掏槽,并增加崩落眼的延时间隔数量,主应力值降低较明显,最大降幅63.45％,开挖轮廓内外的螺栓应力分别降低了77.23％、72.36％,降低后的应力均小于螺栓的屈服强度.位移仅为2.6mm,较优化前降低了27.78％,由此可知此时管片是安全的.     

既有盾构隧道条件下明挖地铁车站施工的三维数值模拟

针对北京地铁五号线北新桥车站基坑工程和其内既有盾构隧道的相互作用机理问题,应用三维有限元程序对基坑工程在多种工况下的施工进行了数值计算,得出施工过程中车站的围护结构、其周围土体及既有盾构隧道的应力、应变及位移结果。通过分析认为,在既有盾构隧道基础上修建大型地铁车站是可行的,并对其他相似工程具有指导意义。     

深基坑内支撑调节对邻近隧道受力特性相互影响规律试验研究

现有基坑近接隧道施工的保护措施多为加强支护刚度或采用轴力伺服系统以减小围护结构变形,未能深入考虑支撑伸缩调控下基坑-隧道的受力特性。为了明确基坑开挖施工对邻近既有隧道影响以及可调节内支撑伸缩对“基坑-隧道”受力特性的影响规律,开展了砂土地基中“基坑-隧道”相互影响的室内模型试验研究。获得了隧道的内力、周围土压力、隧道上部地表沉降、地连墙变形、墙背土压力等变化规律。研究结果表明：深基坑开挖施工过程中,隧道呈现上下压缩、左右拉伸的趋势。临近基坑一侧的土压力减小迅速,远离基坑一侧的土压力表现为增大。周边地表沉降呈碟形。内支撑主动伸缩调控下,基坑下部支撑伸缩引起的隧道弯矩变化量大于调控上部支撑,同时伸缩三道支撑时影响最大。支撑缩短时,隧道拱顶、拱底弯矩值正向增大,拱腰弯矩值反向增大。支撑伸长时,拱顶、拱底弯矩值减小,拱腰弯矩值增大。支撑伸缩对隧道拱腰水平土压力影响明显,对拱顶和拱底竖向土压力影响微弱。     

盾构法近距离下穿施工对既有盾构隧道的影响

新建隧道近距离下穿既有盾构隧道,势必会引起既有隧道不均匀变形.以北京地铁12号线西三区间盾构穿越机场专线为工程背景,提出了适合既有运营隧道纵向刚度折减的修正等效连续模型.模型以轨顶面为中性轴位置,可以较好考虑运营隧道对道床、钢轨等结构的影响.数值分析及与已有经验模型对比结果表明,修正等效连续模型预测值与监测值最吻合,验证了模型在本工程中的适应性.从隧道净距及地层性质两方面进行了参数分析,研究结论可为类似盾构下穿既有线路工程提供参考.