复杂地铁工程施工安全控制技术研究

北京地铁5号线崇文门站为国内首次在既有地铁隧道下方采用暗挖法施工的地铁车站,施工期间要保证既有地铁线路的正常运营,因此施工难度和风险极大。施工前对既有地铁结构进行了安全评估,根据评估结果并结合相关规范制定了既有线结构变形的安全控制标准。在施工风险分析的基础上,结合数值模拟计算确定了柱洞法施工方案,并辅以降水、超前大管幕和注浆等辅助技术措施,同时采用远程自动监测系统实时监控既有线的动态变化,对施工中既有线结构出现的异常变形进行了及时处理,最终地铁车站成功建成,并确保了既有地铁结构的安全和线路的正常运营。     

隧道盾构施工下穿地铁车站出入口安全影响分析

基于有限单元法的Ansys软件,对某隧道盾构施工近距离下穿既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析,得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;提出结构安全评价新指标(斜率和曲率)并结合水平位移、竖直位移和差异沉降等指标对车站结构变形的安全性进行了分析,其评估结果与现场监测结果作对比分析,非常吻合。说明该评价指标有效、操作过程可行且结果可信,从而可利用其为类似工程的设计与施工、相关软件计算结果的使用以及结构安全评估提供依据和支持。     

多因素影响下的地铁车站深基坑韧性评估

为保障地铁车站深基坑在多种因素侵扰下的施工安全,首先提出地铁车站深基坑韧性理论概念,指出系统韧性的时间属性和功能属性,综合考虑这2大主要属性,选择内部应力、风化程度、坑外水位、地表沉降、周边房屋沉降、立柱隆沉、支撑轴力和墙体倾斜等参数作为地铁车站深基坑韧性的评估指标;其次选用欧氏距离法综合评估地铁车站深基坑韧性,利用变异系数法减少主观因素的影响,赋权评估指标;最后选取南宁市某地铁车站深基坑实例,评估得到最终欧氏距离为0. 357 5,对应韧性等级为4. 028级。结果表明:利用欧氏距离法能够评估出在多种因素的影响下,地铁车站深基坑结构安全工程属性的优劣程度,评估结果与实际工程相符。     

新建铁路路基斜交超浅埋地铁的变形监控与安全评估

为评估深厚软土地区临近超浅埋地铁施工对盾构的扰动,结合斜交超浅埋地铁的某客运专线桩板结构路基工程,基于"第三方监测"的工程安全监控模式进行施工及试运营期间的安全评估,并研究了各阶段的变形规律及安全敏感因素。研究结果表明:地铁水平位移只出现于桩基施工阶段;沉降变形与收敛变形则贯穿于整个施工与运营阶段,变形值呈"增大—减小—稳定"的趋势;地铁变形中沉降影响最大,收敛变形次之,水平位移最小,且变形极值均小于安全限值,说明地铁结构是安全的;桩板结构有效控制了后续沉降的发生,大大降低了新建客运专线与既有地铁的相互影响。     

在建车站下穿既有车站开挖过程仿真及监测对比分析

为研究在建车站基坑施工对既有车站的影响特性,以昆明市地铁4号线某车站下穿同站已运营地铁1号线为工程背景。采用ANSYS软件构建车站基坑数值分析模型,对车站基坑密贴下穿开挖过程进行模拟,分析既有车站结构变形规律,并基于实测数据对模型进行验证分析,绘出施工过程与车站结构位移变化对应特征曲线,同时利用模拟结果预测基坑施工过程中可能发生最大变形的位置,以此指导后续施工。结果表明:主体结构各项位移及轨道高差都满足规范要求;临近地铁隧道的深基坑开挖会引起隧道不同程度的位移,变形规律与开挖工况及距基坑远近密切相关;轨道几何部位最大水平位移-2 mm,轨道间距2 mm,变形所受影响较车站主体及道床影响大。     

武汉盾构施工对地表及建筑物影响数值模拟预测研究

为了探究武汉4号线拟建地铁工程盾构施工对地表及周围建筑物沉降的安全性影响,选取某工程地质剖面研究对地表沉降的影响,并特选取该地铁盾构工程埋深较浅处的邻近建筑物进行研究.采用三维数值模拟软件进行实体化建模.并根据相关规范编制安全性判读软件,将所得结果导入后得出结论:盾构施工对建筑物的影响在规范允许范围内.     

基于Madis-GTS NX的深基坑支护分析与三维数值模拟应用

以昆明国际汇都二期基坑工程为实例，从分析周边环境受深基坑开挖影响的各因素入手，采用理论分析、现场监测与数值模拟相结合的方法，应用Midas/GTS软件对此工程建立三维基坑模型，完成基坑分布开挖施工过程模拟，并进行数值模拟分析。将深基坑与周边土体、邻近建筑物看作一个系统，进一步研究周边地表及邻近建筑物在各影响因素下的变形规律。最后将模型中的支护结构变形值与实际检测结果进行分析对比，结果表明Midas建立的模型具有可靠性，得出基坑在开挖的过程中对邻近建筑物地表沉降产生一定影响，为施工设计与检测提供了可靠的依据，所得出的数据也为后续类似工程案例提供了数据支持。     

地铁车站深基坑开挖变形及数值模拟分析*

为研究土岩复合地层地铁车站深基坑变形时空效应特征与规律,以南宁地铁某车站基坑为研究背景,在不同施工工况下对车站基坑进行有限元数值模拟,并结合实测数据进行对比。结果表明:数值计算值与现场实测值差距较小,2种变形规律接近一致,有限元计算结果合理。围护结构水平位移随施工进行逐渐增大,呈现鼓肚形状,水平位移由桩顶移动到桩身,最大位移稳定在桩身0.5~0.75H处;围护结构受力集中在第2道和第3道内支撑位置;基坑地表沉降中,长边方向的沉降比短边方向沉降明显,空间效应显著;在地铁车站深基坑中,基于时空效应机理,考虑施工影响,在施工过程中调整施工工序和参数,对基坑稳定和控制变形具有重要指导意义。     

深基坑施工邻近建筑物风险评估研究

针对深基坑施工过程中邻近建筑物面临的安全问题，提出基于云模型理论的基坑邻近建筑物的安全风险感知模型。根据风险等级划分产生影响因素的基本云模型，结合监测数据的隶属度，实现定性概念与定量数值的转换，进而有效地融合地层条件、现场监测数据与专家判断信息。同时，基于工程经验与现场施工情况，建立由8个影响因子构成的邻近建筑物风险安全评价指标。应用云模型理论的基坑邻近建筑物的安全风险感知模型分析评估广州轨道交通十号线某深基坑附近的2栋邻近建筑物。评估结果显示，2栋建筑物均处于安全状态，与工程的实际情况一致。评估结果为深基坑施工邻近建筑物的安全提供了管理决策依据。     

大直径泥水盾构始发段掘进对近接既有地铁桥梁的影响分析

为了在大直径盾构泥水始发段保障邻近既有地铁桥梁结构的安全性和正常营运,依托京张高铁清华园隧道3#～2#盾构区间始发段施工工程,采用有限元方法建立三维精细化数值模型,分析始发段大直径盾构掘进引起邻近桥梁结构的变形规律,并给出有针对性的防护措施.研究结果表明:在大直径盾构始发施工时,在不采取防护措施的情况下,盾构工程对邻近...     

地铁深基坑变形规律及影响因素数值模拟研究

依托黄土地区某城市地铁车站深基坑工程为背景,建立有限元模型,对深基坑施工过程进行有限元分析,对不同工序下深基坑围护结构的变形规律进行研究;以土层粘聚力、钢支撑位置及桩入土深度为影响因素,分别进行模拟分析.研究表明:有限元模拟方法能有效反映基坑维护结构位移变形规律,黄土粘聚力、钢支撑施作位置及围护桩入土深度的变化对基坑围护结构及周围地表位移有一定影响,设计中的钢支撑位置是最优的设置位置.     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

开展西安地铁深基坑变形规律理论与监测的研究对指导西北地区深基坑信息化施工具有重要价值。本文以西安地铁2号线某车站深基坑工程为背景,完成了车站深基坑施工监测方案设计,对深基坑施工过程进行了FLAC计算模拟,重点研究了桩体变形、钢支撑轴力、基坑周边地表变形规律。结果表明,复杂环境下城市地铁车站站深基坑明挖施工时,现场监测是信息化安全施工的保证,采用钻孔灌注桩和钢支撑的复合围护方案作为车站深基坑的围护结构是合理的,土方分层开挖方式和钢支撑预应力施加是减少空间效应保证安全施工的重要措施。桩身水平位移特别是桩顶水平位移是围护结构变形特性的直接反映,围护桩变形最大的地方为基坑中部到三分之二基坑深度处。基坑围护结构附近的地面隆起量明显小于基坑中部的隆起量,随着开挖深度增大,隆起量逐渐由基坑中部最大转变为两边大中间小的型式。     

共同管沟深基坑现场变形监测与数值模拟分析

为了分析共同管沟深基坑边坡的变形规律及其对邻近建筑物的影响作用,以三星深基坑工程为例,采用数值模拟分析并进行现场变形监测验证。结果表明:降水措施对深基坑开挖引起的水平位移作用不大,而对竖向位移作用较大;随着深基坑开挖深度的不断加大,边坡土体的水平位移和竖向位移总体呈现增大的趋势,最大水平位移值表现为从坡脚向坡脚上方移动;原地下水位线以上所开挖边坡的最大竖向位移都发生在坡脚处,采用降水措施后,原地下水位线以下所开挖边坡的最大竖向位移出现在原地下水位附近。现场变形监测与数值模拟计算结果吻合度较高,说明土体参数的选取合理。研究成果可提升城市共同管沟深基坑建设安全设计及施工水平、降低工程风险损失。     

地铁深基坑坍塌事故安全风险分析

为了降低和控制地铁深基坑施工风险,避免在施工过程中造成深基坑坍塌事故,以重庆市某地铁站深基坑开挖为例,进行了深基坑开挖风险评估。建立了深基坑坍塌事故导致人员伤亡的事故树模型,再通过事故树建立层次结构模型,将事故树的结构重要度转化为层次分析法中的判别因子,结合层次分析法的权重计算及排序,对深基坑坍塌事故的致灾因素进行了定性识别和定量分析。结果表明,施工地质条件复杂、设计方案不合理、勘察资料有误等事件为主要致灾因素。在地铁深基坑施工过程中应做好动态监测及日常管理工作,保证勘察设计的准确性与可行性。改进后的模型可为企业施工管理提供理论指导。     

基于深基坑地下连续墙变形安全性分析

在基坑开挖过程中实时对整个基坑安全状态进行评判,动态地评判基坑的安全状态,对保证基坑安全具有重要的现实意义,其中如何在基坑开挖过程中获得围护墙的实际弯矩,成为评判围护墙内力安全状态的关键,根据深基坑工程中常规监测所得的围护墙体测斜变形曲线,通过多项式拟合的测斜曲线方程求解变形曲率,将计算得到的弯矩与通过钢筋混凝土单筋截面梁弯矩计算极限弯矩进行对比分析,来科学判断基坑的安全状态。同时基坑深层土体开挖会引起较大的围护墙位移和土体沉降,施工中应严格控制深层土体开挖无支撑暴露的时间,及时架设支撑及浇注混凝土底板,减小土体侧向位移及地表沉降,最后阐述了基坑监测数据产生异常的原因。     

既有大型公共设施改造下紧邻深基坑开挖变形分析*

为探索深基坑开挖与紧邻大型公共设施改造的相互影响,确保施工安全,基于上海体育馆改造及新建地下体育综合体工程,采用有限元软件Plaxis对紧邻深基坑工程大型公共设施“卸载-加载”改造过程进行模拟,详细分析上海体育馆“卸载-加载”改造与紧邻综合体深基坑开挖同时进行对基坑本体及上海体育馆的安全影响,并在此基础上探讨紧邻深基坑工程大型公共设施改造最优工序。结果表明:在基坑开挖至第2道支撑时进行加载改造为最不利工况,且围护结构侧向位移将超过规范允许值,在施工中应严格避免;最优工序为完成第1道支撑后进行卸载改造,完成第2道支撑后进行加载改造。     

软土深基坑的空间变形特性分析及危险性评估*

为准确掌握软土深基坑的变形特性,并合理评价其危险性,基于现场监测成果,进行基坑重要监测项目的空间变形特征分析;通过变形分级和发展趋势判据计算得到相应特征指标,从而开展基坑危险性评估。结果表明:支护结构的空间变形近似呈“驼峰”特征,即基坑两端头的变形值相对较小,而基坑中部的变形值相对较大;周边土体沉降相对较小,随着与基坑距离的增加,地表沉降呈下降趋势,且随基坑持续施工,不同深度处的土体侧位移也随之增加,侧位移最大值均明显大于其他监测项目的变形值;通过变形分级判据得到深层侧位移的危险性等级相对最高,其次是墙顶变形和地表沉降,危险性等级为Ⅲ级;通过发展趋势判据,得到基坑趋势等级相对较低,仅为2级;根据不利原则叠加,确定安元西路站基坑的危险性评估等级为Ⅲ级,属预警状态。     

基于修正莫尔库伦的基坑开挖对隧道安全影响研究

为分析基坑开挖对临近地铁隧道的影响,以某基坑工程为研究背景,结合修正-莫尔库伦本构关系,采用Midas GTS NX构建三维地层结构模型,通过仿真分析基坑开挖前后隧道水平、竖向位移的变化规律及特征点.结果表明:基坑开挖会导致地铁隧道结构产生水平收缩的趋势,隧道最大沉降和隆起点从远离基坑的外侧隧道向靠近基坑的内侧隧道转移...     

基坑围护结构及周围环境变形的预测

传统的基坑支护结构设计具有相当的模糊性和不确定性 ,可能危及基坑和周围环境的安全。笔者利用深基坑支护体系的监测数据 ,采用灰色系统理论建立了基坑工程变形的GM(1 ,1 )预测模型 ,其模型的两个参数可识别基坑变形发展势态 ,并由此讨论了模型的适用范围。最后 ,运用该模型预测分析实际基坑工程支护结构变形 ,表明其预测模型可用于基坑动态设计与信息化施工