南通富水砂层盾构隧道开挖对邻近桩基影响分析

为有效控制盾构隧道近距侧穿既有桥梁桩基施工,给桩基造成一定安全风险,本文依托南通地铁1号线区间盾构工程,建立三维有限元模型,基于流固耦合理论分析盾构施工对桩基水平位移、内力、地表沉降的影响,并验证计算的准确性.结果 表明:盾构开挖面距离桩基2D范围内,盾构施工对桩基产生的影响占总水平位移的85％;桩基产生的最大水平位移...     

泥水盾构近接地下管线施工的管线沉降计算方法及管土位移规律研究

为更准确地预测管道受盾构开挖引起的竖向位移,对基于傅里叶变换的管道位移传递矩阵法进行修正,考虑泥水压力和注浆压力2个关键参数对管道位移的影响,并提出1种基于沉降监测数据的地层损失率的反演计算方法。同时,利用数值仿真软件FLAC3D分析不同工况下的管土变形规律,并与修正后的传递矩阵法进行对比。研究结果表明：由地层损失率反演计算方法可以计算得到较为准确和合理的地层损失率,使用该地层损失率计算地表沉降时与数值软件结果吻合度较高。修正后的传递矩阵法保留原计算方式的便捷性,同时考虑泥水压力和注浆压力等实际因素,与现场实测值更加贴近,准确度更高。管道与地层的相互作用可以通过管土相对刚度进行宏观定性描述,该参数可以反映出不同材质、壁厚、直径等条件下管道受盾构开挖影响的敏感性。研究结果可为盾构下穿既有管线的管线沉降预测提供一定参考。     

基于突变理论的盾构下穿危旧房屋及河流段风险评价与控制方法研究

为了综合评价盾构下穿危旧房屋及河流段风险,结合软土土质特点,在对已有评价模型分析的基础上,针对风险评价普遍存在的问题,借鉴突变理论,确定盾构施工风险突变评价法步骤,将各因素归纳为工程地质、勘察设计施工、周边环境和水文地质四大指标,并对其进行分解,构建风险评价指标体系及等级标准,利用突变理论对工程实例进行评价,得到该区间盾构施工风险等级为极高风险,评估的结果较好地反映了工程的实际情况。基于风险评价结果,在盾构下穿过程,采取合理设定土压力、调节盾构推进速度和注浆压力等措施,实时动态监控地表沉降的变化和盾构施工关键参数,所得成果验证了突变理论风险评价的实用性和有效性。     

软土地区大直径盾构对邻近桩基础建筑物影响研究

隧道开挖对邻近既有建筑物桩基乃至整个建筑物的稳定与安全带来不同程度的影响。以京津城际延伸线穿越桩基础建筑物金元宝海鲜宫为背景,采用MIDAS/GTS有限差分软件,对软土地区大直径盾构下穿桩基础建筑物进行了模拟,研究结果表明:盾构隧道施工会引发邻近建筑物产生沉降及倾斜变形;建筑物桩基变形与建筑物变形规律基本吻合,随着桩基位置与隧道侧向间距增大而减小;盾构隧道施工导致建筑物框架的梁柱产生了附加的弯矩和轴力,位于建筑物角部的梁柱节点会出现应力集中。     

基于FLAC3D的盾构隧道施工过程建模影响因素分析

基于FLAC3D对盾构隧道施工过程模拟,研究建模影响因素及其影响程度。首先,综合隧道开挖过程中盾构机前体与岩土层间相互作用的影响因素来模拟隧道开挖过程,确定地表沉降和隧道垂直（Z）方向应力;然后,分别模拟去除其中一种因素后的隧道开挖过程,并求出相应的地表沉降和隧道垂向应力;最后,基于傅里叶变换对各种情况下的地表沉降量和应力应变状况进行比较分析,找出各因素对建模的影响程度,从而为利用FLAC3D进行盾构隧道施工模拟时的影响因子的选择提供参考。研究结果表明：一方面,建模过程中的各种因素对地表沉降的影响大于对隧道Z向压力影响;另一方面,盾构机推进给作业面土体压力、盾尾灌浆延迟于管片拼装造成的暂时对土体支护力不足、盾构机刀盘转动给作业面土体的扭力等因素对模型解算造成的影响最大。     

大直径盾构隧道穿越繁华区施工风险评价

针对深圳市春风隧道盾构施工中要穿越复杂地质及各种建构筑物的风险因素,利用层次分析法,对春风隧道施工进行风险源权重评价。在评价过程中,建立了隧道施工风险评价指标体系,运用判断矩阵计算出隧道中各因素的影响权重,根据权重大小进行比较,从而确定影响隧道施工的主要风险源。结果表明,在盾构施工中,盾构轴线偏移、建构筑物出现裂隙或破坏、盾构选型、开挖面失稳等危险有害因素对其影响较大,针对各项风险源提出了具体的管控措施,保证盾构隧道施工的安全。     

地铁盾构施工泡沫剂改良土体控制渗害的试验研究

地铁建设中地下水影响是环境损伤事故最重要的诱因,分析了近年地铁施工及渗害诱发地层沉降、建筑坍塌的典型工程事故.鉴于泡沫剂改良渣土是盾构隧道施工中维护开挖面稳定及控制地层渗害的极端重要性,研制了一种新型泡沫剂发泡装置,进行了泡沫剂改良地层的系列实验研究,获得了泡沫剂对粘性土和砂土的渗透性影响、流动性影响的实验规律,可为盾构施工中开挖面稳定性与渗害控制提供重要依据.     

地铁盾构施工泡沫剂改良土体控制渗害的试验研究

地铁建设中地下水影响是环境损伤事故最重要的诱因,分析了近年地铁施工及渗害诱发地层沉降、建筑坍塌的典型工程事故。鉴于泡沫剂改良渣土是盾构隧道施工中维护开挖面稳定及控制地层渗害的极端重要性,研制了一种新型泡沫剂发泡装置,进行了泡沫剂改良地层的系列实验研究,获得了泡沫剂对粘性土和砂土的渗透性影响、流动性影响的实验规律,可为盾构施工中开挖面稳定性与渗害控制提供重要依据。     

大型地下方厅多导洞施工力学效应分析

针对北京城铁 13号线东直门站地下方厅开挖跨度大、覆盖层薄、地质条件极差的施工难题 ,笔者采用三维有限元数值模型 ,模拟开挖支护施工流程 ,考虑到围岩介质的复杂特性 ,施工作业方式 ,包括分布开挖工序 ,支护结构形式和施作时机 ,以及开挖面推进过程中的空间效应 ;按形变压力理论 ,选用“连续体”计算模型 ,采用增量变弹性法和增量叠代的混合法进行计算分析 ,对多导洞开挖支护施工方案进行了计算分析 ;基本掌握了在覆土厚度小的情况下开挖大跨平顶直墙方厅时 ,周围土体的应力分布特征和变形特性 ,对于优化施工方案、修改支护参数、采取局部加固措施起到了重要作用。实践表明采用多导洞施工方案是科学合理的 ,有利地保证了周边环境和施工安全。     

软弱破碎地层盾构隧道施工开挖面力学行为分析

随着城市地下空间的急剧扩张,大直径深埋盾构隧道越来越普遍的应用到软弱破碎地层开挖施工中。目前大多数的研究方法都是针对隧道掌子面附近土体为均质土提出的。本文结合工程实例利用Flac 3D模拟不同工况条件下软弱破碎围岩隧道开挖面施工过程,研究在软硬不均地层条件下掌子面附近围岩应变随支护力变化的规律以及土体失稳的形式。发现地层土体变形规律与软土层厚度有关,软弱土层夹杂硬土层所需极限支护压力更大,在施工过程中穿越软弱土层夹杂硬土层时需要加强监控量测。     

盾构隧道下穿建筑物引起的地表沉降分析及控制研究

以广东某区间地铁隧道下穿单层工业厂房为工程背景,在ANSYS平台建立了地铁盾构施工的三维模型,再通过有限差分软件FLAC3D对不同工况下不同开挖阶段的横、纵向地表沉降进行数值模拟计算,研究了盾构隧道开挖时的空间效应和时间效应对地表沉降及周围建筑物的影响规律。同时针对上软下硬复合地层中的沉降控制技术进行研究,可为类似工程的沉降控制提供有力参考。     

地铁盾构施工负环管片安全拆除条件及实例研究

盾构始发是盾构工法的重要施工工序之一,也是盾构施工中最容易发生事故的环节,关系到盾构隧道能否顺利掘进与及时贯通。以北京地铁为例研究了地铁盾构施工负环管片安全拆除条件问题,采用FLAC3D进行了三维模型计算分析,分析了负环管片的位移及反力架应力变化情况,实测了盾构始发段的土压力、注浆压力、盾构推力、负环管片位移、反力架应力变化规律;通过数值计算与实际监测结果的比较,给出了负环管片及反力架的安全拆除条件建议。结果表明:当负环管片的相对位移变化量趋近于零、反力架应力值基本趋于稳定时,隧道衬砌管片环与壁厚注浆及围岩之间的摩擦力足以平衡盾构推力,方能拆除负环管片与反力架。数值分析与实测结果相吻合,说明数值计算模型合理,结果可靠。     

盾构隧道动态施工诱发地面沉降试验研究

为准确预测盾构隧道动态开挖引起的地层变位,采用自行研制的室内模型试验装置对不同地层损失率条件下砂土中盾构隧道动态开挖进行室内模型试验。研究结果表明:不同地层损失率条件下,盾构开挖面超越监测断面将引起天然砂土地面沉降陡增,其增幅随地层损失率增大而增大;当开挖面超出监测断面约2倍隧道直径时,砂土地面沉降随盾构推进趋于稳定,且稳定砂土地面沉降槽宽度随地层损失率增大而减小。     

地铁隧道施工对邻近垂直于地铁线路管线的 变形影响规律研究 ）

地铁隧道施工对周围管线的影响已成为地铁工程中的重点和难点。研究地铁隧道盾构施工对周围邻近管线的变形影响规律,并据此对管线进行合理保护是地铁等隧道建设中面临的普遍任务。以西安地铁3号线为研究背景,通过FLAC数值模拟,得到了多种工况下地铁隧道盾构施工对邻近垂直于地铁线路的管线变形影响规律。研究表明,地铁盾构施工时,对周围环境的影响大小是不一样的,管线的沉降最大值处均位于隧道轴线正上方,且随着管隧距离的缩短,管线沉降最大值不断增大,因隧道盾构施工而对管线的变形影响范围逐渐减小,沉降曲线的沉降槽宽度逐渐减小;管线在距隧道轴线±1.6倍洞径范围内随管隧距离的减小沉降值逐渐增大,反之,其变形减小;随着土仓压力的增大,地下管线的变形越来越小,甚至可能产生向上隆起。工程实践表明,预测结果和监测结果基本一致。     

基坑开挖引起邻侧盾构隧道开裂特性研究*

为探究基坑开挖导致邻侧既有盾构隧道出现开裂破损而带来的不利影响,采用地层-结构法与荷载-结构法相结合的计算方法,同时考虑内置钢筋对混凝土的加强作用,精细化地模拟基坑开挖影响下,非连续盾构管片结构接头处裂缝的扩展过程,揭示其开裂机制。研究结果表明:基坑开挖过程中,管片衬砌“横鸭蛋”变形模式决定了其开裂范围,即左、右拱腰附近为主开裂区;管片的裂损特征为纵向裂缝,初始裂缝由左、右拱腰外弧面逐渐向两侧接头处延展,右拱腰接头处裂缝扩展连接为沿厚度方向的环状裂缝。     

富水砂层刚度参数敏感性分析及地表沉降预测*

为了在富水砂层地铁盾构施工中保证施工安全,控制地表沉降是其重要措施。依托福州地铁盾构工程项目,利用正交试验方法,使用有限元软件Plaxis 3D建立25个数值分析模型,采用反分析的方法,确定富水砂层土体硬化模型(Harding Soil model)主要刚度参数之间的关系;通过对各刚度参数进行极差分析与方差分析,确定土体硬化模型各刚度参数敏感性和显著性,建立刚度参数与地表沉降的数学模型。研究结果可以较好地对最大地表沉降进行预测,为富水砂层参数优化和盾构施工地表沉降预测提供理论基础。     

隧道下穿引起地下管线下沉的主控因素分析

城市地铁建设中,隧道开挖可能损坏上部土体中埋设的既有管线。如何控制管线沉降,从而保证其安全是地铁施工中必须考虑的问题。利用ANSYS有限元分析软件,模拟隧道开挖对刚性接口地下管线的影响,充分考虑了土质、管线参数及盾构施工参数等因素,分析了地下管线在不同因素影响下的沉降变化规律。计算结果表明,管线本身参数(除管材、直径外)对其沉降的影响相对较小,而土质及盾构施工参数对管线沉降的影响较为显著,应当予以重视。通过对北京某地铁区间隧道正交下穿钢筋混凝土雨水管的沉降实测资料与3种假设工况沉降计算值的对比分析,验证了前述结论的正确性。     

双线地铁隧道下穿管道安全性对比研究

地铁与燃气管道等高危管道均为线性工程,地铁隧道下穿管道的情况不可避免,一旦因地铁施工导致管道泄漏,后果难以承受,管道沉降值是考量其安全性的关键指标。为对双线盾构地铁隧道下穿管线安全性进行预测,采用修正的Peck公式理论方法进行计算,并与数值模拟结果相对比,研究结果表明:双线盾构地铁隧道下穿管道安全风险可控,修正Peck公式及数值模拟法均能较真实地描绘地表以下任意土层的沉降槽曲线,进而可以比较准确地计算土体竖向沉降,可作为一种用于计算隧道开挖所引起管道竖向位移的方法。     

盾构近接立交桥基础安全影响三维数值分析

为了提高盾构近距离穿越立交桥群桩基础施工中的安全性,采用有限元方法建立三维数值模型对盾构穿越群桩基础过程进行动态模拟,分析了群桩基础水平位移的变化规律以及地表受盾构影响的变形规律。结果表明:盾构掘进对桩基础水平位移影响最大,且水平位移增长过程分为盾构到达前、穿越时以及注浆阶段3个阶段,3个阶段水平位移值比例为6∶3∶1;盾构在竖直方向对桩基础水平位移的影响范围为1D（盾构直径）,水平方向为3D;此外,处于盾构左右双线之间的桥梁结构由于受到土层和桩基础沉降的双重影响,会产生较大的位移,实际施工中建议加强该区域桥梁结构的监测。     

减小浅埋暗挖法施工对建构筑物影响的措施

地铁隧道施工过程中,由于施工产生扰动,必然会破坏岩土体原有的应力平衡状态,从而产生一系列与岩土工程环境有关的问题,如土层位移以及由此产生的地面建筑物、地下管线及桩基等建构筑物的破坏等。在城市环境条件下的第四纪地层中进行浅埋暗挖,更加严格要求土层位移必须控制在允许范围之内,以达到环境土工的安全使用。笔者重点针对地层沉降的组成及控制建筑物受开挖产生的影响,总结实践经验,给出了控制开挖产生沉降的多种方法,同时提出隔离措施,具有一定的使用价值和工程施工指导意义。