隧道盾构施工关键风险因素辨识研究

为准确辨识隧道盾构施工的关键风险因素,提出一种结合探索性因子分析(EFA)和结构方程模型(SEM)的分析方法。向4个城市隧道盾构施工项目发放共378份问卷,收集受访者对隧道安全风险总体分布的看法;基于EFA从36个风险因素中提取7个公共风险因素,并运用SEM检验隧道盾构施工安全性与7个公共风险因素间的关系;通过假设检验和拟合优度检验对所建立的SEM模型进行验证;运用路径系数描述各个风险因素对安全性的影响。研究发现:盾构机(TBM)的进洞和出洞的风险对地铁施工安全的影响最大;用该方法可确定隧道盾构施工中主要的风险因素,为改善地铁施工安全管理提供指导。     

郑州地区双线盾构隧道开挖对桩基础内力与位移的影响

为研究粉细砂层地区盾构隧道下穿建筑物对桩基础内力与位移的影响,以郑州粉细砂层地区盾构施工为例,采用有限元软件 MIDAS-GTS NX 建立地铁盾构隧道下穿建筑物的三维实体模型,分析盾构隧道下穿建筑物的不同阶段对桩体位移、内力的影响。结果表明:在郑州粉细砂层地区进行盾构施工时,盾构工程对桩基础底部位移的影响较大,位移最大值大多发生在桩底;盾构施工对桩身轴力的影响表现为桩身轴力最大值位于距隧道1倍洞径范围内。在进行双线盾构隧道施工时,应在临近、远离2个阶段注意工程的安全与防护问题,并采取相应的预防和保护措施。     

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。     

区间盾构隧道联络道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的研究

在建成的区间盾构隧道基础上,采用矿山法构筑联络通道是地铁工程施工的难点。由于盾构隧道联络通道的施工需要拆除区间隧道的部分管片,极易导致盾构管片发生过大的变形,使得隧道结构受损。笔者采用3DFLAC数值分析软件对区间盾构隧道之间的联络道施工进行了三维弹塑性仿真分析,分析了联络道施工对盾构隧道变形、盾构管片受力及联络通道地表沉降的影响,数值模拟得出的结论为制定施工辅助安全措施提供了依据。     

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。     

地铁施工盾构机开仓气体安全检测分析

盾构法隧道施工在我国城市地铁建设中得到了广泛应用,也是高技术、高风险的施工工法。由于受通过地层地质条件及刀具耐磨情况的影响,盾构机需要不定期地进仓进行检查或换刀作业,仓内存在的易燃易爆气体有害气体直接影响作业人员安全,可能窒息和一氧化碳中毒等安全事故发生。结合华南某城市地铁隧道盾构施工的实际情况,应用数值统计分析方法,对仓内甲烷、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氧气、硫化氢、氨气、氮氧化物等八种气体检测结果进行统计,根据统计结果,初步分析了地铁工程隧道盾构法施工盾构机仓内的气体浓度情况及其危害存在的可能性,论述作业人员进仓施工可能遇到的安全风险,提出预防窒息和一氧化碳中毒事故发生的安全防范措施,为地铁隧道盾构法现场管理及施工安全提供参考。     

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。     

地铁大断面隧道盾构过江风险分析及数值模拟

在地铁建设过程中,常出现线路须下穿大江大河的情况,尤其在南京、广州等南方城市的地铁建设中,这种情况更为普遍。本文以南京地铁西延过江线穿越长江段为工程背景,分析了大断面单洞地铁隧道盾构施工的施工风险,并采用数值模拟的方法,对施工过程进行模拟,通过对位移、应力及渗流场的分析,研究了大断面过江施工方案的安全性。     

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。     

基于土压平衡盾构施工的双层地铁隧道引起地面沉降分析

为了研究双线上下层盾构隧道施工时的短期地面沉降,以大连地铁二号西安路到交通大学区间盾构隧道施工为背景,使用Flac3D软件进行沉降的有限差分分析,模拟了地下隧道的掘进、支护和掌子面支护等。针对大连典型的地质特征进行预测,这些特征是决定地面沉降量的关键因素。研究区域的地质构造从地面向下分别为素填土、卵石、板岩。通过模拟上下双层非对称往返施工的盾构隧道施工过程,及掘进、支护和掌子面支护等详细步骤,得到了其单向和双向往返施工时的地面沉降,进而可分析其沉降规律。结果显示,上层隧道施工时,将降低岩层承载能力,同时改变下层隧道的土体平衡,加剧沉降,所以沉降量较大且两侧的测点沉降量不对称。通过模拟与分析为在市内建筑物密集区域修建地铁隧道提供安全可行的方法。     

地铁施工引起地表沉降的Logistic模型预测及应用

目前,中国城市地下铁道建设方兴未艾,地铁施工对周边环境的影响不容忽视,而地铁施工诱发地表沉降预测与控制是亟待深入研讨的重要课题。针对地下铁道施工诱发地表变形的特征和规律,提出了应用Logistic模型进行模拟和预测的思想,详细阐述了Logistic模型的建立、参数估计、应用框架及其检验方法。结合北京地铁10号线呼家楼车站西南迂回风道拱顶处和设备通道施工引起地表竖直方向沉降的实测值,应用Logistic模型进行模拟和理论预测以及模型检验。Logistic模型预测法原理简单,计算容易,通过与施工中的实际测量值对比,证实Logistic模型预测法合理性和应用价值。最后提出了Logistic模型预测及应用的进一步深化研究方向。     

广州地铁鹭江站施工安全技术体系研究

城市地铁工程主要穿越城市商业区和居民聚居区 ,施工过程中的安全技术问题可能对地表环境产生严重影响 ,甚至诱发地面塌陷等灾害发生。笔者结合广州地铁二号线鹭江站的施工实践 ,研究了城市地铁工程的施工安全技术 ;探讨了地铁车站施工安全监测中的维护桩变形、土体变形、支撑结构的受力状况、地下水水位、地下管线沉降和位移监测的实施细则 ;突出了对折返线施工过程的监测 ;研究了施工安全保障技术方法体系 ;对施工现场安全技术、施工工艺安全技术进行了深入分析 ;明确了基坑开挖、洞室掘进、空中作业等不同类型的施工场地和人工挖孔、爆破、模筑混凝土、钢支撑安装、防水层施做等各种施工工艺的安全保障技术方法 ;建立了安全施工和安全管理措施方法体系。     

浅论地铁工程建设安全监督管理工作

从本质安全和事故预防机理角度出发,结合在西安地铁安全监督管理的实践,提出了地铁车站先修建附属结构后修建主体结构的建设理念,以及“抓大、查小、促安全”的安全管理理念,这是“安全第一,预防为主,综合治理”的方针在西安地铁建设过程中的具体化,使西安地铁的安全监督管理工作步人科学、健康发展的良性轨道。     

地铁列车不同轨道参数的减振效果分析

地铁在市区建筑物群中穿过 ,列车运行时产生的振动会通过行车轨道系统传递给隧道结构 ,再经隧道结构传播到周边的围岩介质 ,最后影响到沿线建筑的基础 ,产生局部区域振动。区域振动直接影响到地面建筑物和沿线地下管线的使用安全 ;同时 ,地下振动使人烦躁不安 ,直接影响人们的生产和生活 ,为此 ,对地铁列车运行振动进行研究是很有必要的。笔者基于数值分析方法 ,用适合岩土工程数值模拟的FLAC程序 ,分析了不同轨道参数对地铁诱发振动的衰减作用并得出了以下结论 :(1)钢轨支座弹性系数对振动的衰减有直接的影响 ;(2 )钢轨支座弹性系数减小 ,将导致地面振动的强度减小 ;(3)地面振动的衰减在水平方向和竖直方向均较为明显。     

轨道交通建设对城市生态环境影响分析——以西安市城市轨道交通2号线为例

为了客观反映轨道交通建设对城市生态环境的影响,以西安市城市轨道交通2号线为例,采用类比调查和数据分析的方法,从施工期的环境污染、生态破坏、交通干扰、地下水环境扰动和运营期的缓解地面交通,改善城市环境质量等方面综合分析轨道交通对城市生态环境的影响.结果表明,工程建设对城市生态环境起到了明显的积极效益.本工程建设可以节约土地资源88.5 hm2; 节约能耗3.6万T/a; 营运初期减少汽车尾气CO、THC和NO x 排放量分别为118.7 T/a、20.2 T/a和8.3 T/a; 在不考虑交通量增长的情况下,由西安市城市轨道2号线吸引地面交通将使道路交通噪声贡献量减少1～3 dB(A).工程建设对地下水流场的影响较小,工程影响区地下水的潜水位变幅为0～1.75 m.施工期对城市生态环境的负面影响只是暂时的,而且可以通过施工管理将影响减少到最小.     

浅埋暗挖法修建城市地铁隧道安全性分析及病害防治研究

浅埋暗挖法已渐成为中国城市地铁隧道修建的主要方法 ,但若应用不当 ,可能导致地层失稳或过量变形等工程病害问题 ,危及地面以及周围建筑物、管线等城市生命线安全。笔者在总结浅埋暗挖法修建城市地铁隧道安全性问题基础上 ,分析了危害安全性的病害原因 ,提出了安全性评估指标 ;同时 ,从设计、施工、监测等各方面提出了防治地铁隧道工程病害的措施     

基于可拓云理论的泥炭质土场地沉降风险评价

为更好地研究泥炭质土场地地铁车站基坑周边沉降问题,预测和评估施工时及施工后的沉降风险,在分析了泥炭质土的特点后,选择土层厚度、有机质质量分数、重度、天然含水率、孔隙比、土层埋深和压缩模量7个指标,建立沉降风险评估指标体系,并根据改进层次分析法和改进熵权法求出主观权重与客观权重,最后用理想点法耦合主客观权重求出各评价指标的综合权重;根据沉降等级分类标准,生成每个评价指标的云滴图,计算得到各评价因子的可拓云矩阵,进而将综合权重向量与可拓云矩阵相乘得到综合确定度,根据综合确定度最大原则确定样本沉降风险等级。以昆明某地铁车站施工监测数据为例,用建立的可拓云模型对泥炭质土场地的沉降风险进行评价,最终评价结果与实际监测结果吻合较好,验证了分析方法的合理性及可行性。该评价方法充分考虑了多种因素影响,明确了沉降的风险等级,评价结果为泥炭土场地上建(构)筑物的设计施工及应急处理提供了理论依据。     

地铁车站深基坑建设对邻近建筑物安全的影响评估

为确保地铁车站深基坑施工期间邻近建筑物的安全性和正常使用的要求,根据既有建筑物基础类型、结构形式、建造时期和使用情况,确定既有建筑物基础的剩余变位能力,基于地铁车站的设计文件及施工方案,采用数值计算方法评判既有建筑物基础在车站深基坑施工期间的变形是否超过剩余变位值,可通过不断调整设计方案及施工方案直至满足其安全性为止,以保证建筑物在地铁车站施工期间建筑物的正常使用。工程实践表明,车站主体结构施工结束后地表沉降及邻近地面建筑物的变形值均在规定范围以内,有效降低了施工期间邻近建筑物面临的倾斜、沉降过大等风险。研究成果能为地铁车站深基坑建设前对邻近建筑物结构安全评估具有重要的指导意义和实用价值,为风险工程在设计及施工阶段进行安全性评估与评价提供有力指导。