基于Pathfinder的地铁盾构隧道疏散平台优化研究

为探究地铁盾构隧道疏散平台应对火灾、水灾以及列车区间故障等不同场景人员疏散的合理方案,以疏散地铁6辆B型车定员1460人为目标,建立Pathfinder疏散仿真模型开展研究。先对4种不同疏散平台布置方案的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究;再以最优的“四向通行”方案为例,对7种疏散平台宽度的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究。研究结果表明:1)车厢内人员撤离分为快速撤离、缓慢撤离和人员清空3个不同特征阶段。从车厢撤离乘客是脱困最重要的环节,时间占整个疏散时间的比例大,需做好乘客撤离车厢的组织引导工作。2)在联络通道处采用“四向通行”结构,可实现疏散平台与道床连通且不中断疏散平台的最优方案。该方案可实现利用道床面在烟气底层疏散以应对火灾工况、疏散平台纵向连通并在高处疏散以应对水灾工况的双重功能。3)疏散平台宽度增加会大幅缩短乘客撤离车厢的时间,对最快疏散的时间影响小,宽度未加宽到1100 mm时对疏散时间无显著影响。4)需做好在联络通道、道床、人防门、防淹门、道岔区疏散平台的顺畅性设计。

北京地铁盾构隧道渗漏病害成因及对管片结构的影响研究

为揭示城市盾构隧道渗漏病害的形成机制,对北京地铁部分盾构隧道渗漏病害的主要类型、位置及程度进行统计分析。通过现场检测、地质雷达及内窥镜探测等手段,探究盾构隧道渗漏病害机制及成因,并通过数值模拟研究管片接缝渗漏时的地层变形规律及管片结构内力特征。研究表明:1)盾构管片接缝渗漏为主要的盾构隧道渗漏类型,占比超过60%,渗漏发生的位置集中在拱顶,以滴漏为主。2)盾构隧道渗漏水的主要内因是管片接缝处的不均匀变形,主要外因是地下水迅速升高导致存在渗漏隐患的隧道位于水位以下;同时,隧道周边地层更易形成富水体,增大了隧道渗漏病害的发生概率。3)盾构管片接缝处渗漏位置越靠近拱底,渗漏越严重,渗漏附近地层孔隙水压力消散的数值、最终达到稳定时的地表沉降越大。4)接缝局部渗漏导致的管片结构椭圆化变形较小,更易使结构出现向下且倾向渗漏点位方向的偏移;另外,渗漏位置变化相比渗漏程度对管片结构内力的影响大。

反拉式顶管法施工联络通道对地铁盾构隧道力学性能影响

为探究采用反拉式顶管法施工盾构隧道联络通道过程中主隧道的力学响应机制,依托北京地铁某盾构区间,建立模拟联络通道施工过程的有限元模型,通过与现场监测数据对比验证模型的准确性。继而研究联络通道施工对主隧道管片间错台位移、特殊管片应力及变形、螺栓受力的影响,并分析反力模式对主隧道管片力学特性的影响。结果表明:1)始发管片破除对主隧道力学性能影响较大,随着联络通道进一步开挖,主隧道受力和变形缓慢增大。2)管片间最大错台位移为1.17 mm,发生在特殊管片与普通管片接缝底部。特殊管片最大拉应力为18.6 MPa,出现在开口的顶、底部;最大压应力为27.0 MPa,出现在开口的腰部;最大横向扩张位移和竖向收敛位移分别为2.13 mm和4.56 mm。主隧道管片环间螺栓最大拉应力为213 MPa。3)背推式反力模式更利于控制开口处的横、竖向位移,反拉式反力模式更利于控制开口对面管片应力变形及其接缝处错动位移。

基于ABC-BP神经网络的地铁盾构隧道地层识别及复合比预测

为研究盾构掘进过程中掘进参数与地层情况的关联性,建立盾构掘进过程中的机-岩关系,依托南京地铁6号线某盾构施工区间数据进行复合地层下掘进参数的统计分析。首先,利用掘进参数与地层的相关性,采用人工蜂群算法优化的BP神经网络,建立可根据掘进参数识别开挖面地层并描述复合地层组合情况的ABC-BP神经网络模型;然后,针对盾构区间进行地层识别和区间内2种复合地层的复合比预测。结果表明:1)盾构掘进参数的波动范围与均值随开挖面所处地层变化,且依地层不同呈现一定规律性;2)地层类别预测结果表明,模型对上软下硬地层、中风化泥质砂岩、粉质黏土的识别召回率分别为94.1%、96.6%、96%,总体识别准确率为95%;3)针对复合比的预测结果表明,相较于其他机器学习模型,ABC-BP模型的平均绝对误差、均方根误差均减小且样本回归值提升,在预测精度和预测稳定性方面具有一定的优越性。

顶管法施工对邻近地铁盾构隧道的安全影响研究

无锡某泵站工程采用顶管法施工,顶管近距离跨越运营地铁隧道。为保证运营地铁隧道结构安全,施工前采用有限元分析软件PLAXIS 2D和PLAXIS 3D模拟施工过程,预测了顶管法施工对隧道变形的影响,同时在施工期开展了全过程的安全监测。基于模拟结果和实测数据对比分析,得出以下结论:隧道变形均满足规范中对隧道结构变形的控制要求;数值分析结果与实测结果变形规律基本一致,顶管施工引起下方地铁盾构隧道的竖向变形表现为隧道隆起,水平变形相对较小,隧道收敛表现为横向压缩、竖向拉伸;顶管穿越施工引起下方盾构隧道上浮和轮廓收敛变形,隧道最大变形均发生在顶部,施工过程中应加强对隧道顶部上浮和轮廓收敛的监测工作。顶管法施工上跨地铁运营隧道的影响结果可为类似工程安全控制提供一定参考。

海底风化槽地铁盾构隧道结构受力监测与计算

[目的]为探明海底风化槽盾构隧道结构荷载分布特征,特开展隧道管片结构内力响应规律研究。[方法]依托某跨海地铁盾构隧道项目,针对其海底风化槽段,实施了管片水土荷载及结构内力的系统性监测。通过数据分析,揭示了该区域隧道结构荷载与内力的分布特征,并进一步验算了潮汐荷载作用下管片的疲劳特性。[结果及结论]①监测结果显示,水土压力与钢筋内力经历了初期的显著波动后趋于稳定。稳定阶段的水土压力维持在0.1~0.4 MPa范围内。内侧钢筋应力范围为-2.19~-38.60 MPa,外侧的则为-6.95~-34.59 MPa。对比钢筋应力的计算值与实测值,二者比值为0.6~1.8,显示出良好的一致性。②管片所受水土荷载随潮汐水位的周期性变化(周期为12 h)而呈现相应的波动。管片接缝处的最大主应力水平为-2.45~-2.60 MPa,应力幅值在0.31~0.34 MPa之间,应力比则介于0.87~0.96之间。③在不同潮汐荷载幅值条件下,管片的应力水平保持相对稳定,而应力幅值则随潮汐荷载幅值的增加而线性增长,同时应力比呈线性下降趋势。当潮汐荷载幅值达到实测值的5倍时,管片的主应力幅值增大至1.70 MPa,应力比降至0.84,此时混凝土主应力的最大值范围为-1.6~-3.6 MPa。

复杂岩溶地层条件下地铁盾构隧道施工关键技术研究

为保证复杂岩溶地层条件下地铁盾构隧道施工质量,以实际工程为例,分析其岩溶分布情况,以此确定盾构施工模式以及相关施工参数;为降低盾构掘进风险,满足地铁隧道结构的承载力需求标准,基于此在施工前,结合实际情况,选择注浆的方式对岩溶进行处理,并结合后退式补充注浆,更好地实现复杂岩溶地层加固效果。对该施工技术进行分析后得出:通过文中技术进行处理后,在相同施工时间下,最大累计沉降为3.82 mm;无侧限抗压强度均在设计标准以上,满足工程设计标准。

营运期地铁盾构隧道动力响应探析

随着城市化进程的加快,地铁交通作为一种快速、安全、高效的交通方式逐渐得到广泛应用。然而,地铁运行期间,盾构隧道的动力响应问题一直备受关注。本论文通过对营运期地铁盾构隧道动力响应进行分析,旨在提供科学有效的解决方案,以确保地铁系统的安全运行。通过建立相应的动力响应模型,并结合实际运营数据和数值模拟,对盾构隧道的动力响应进行评估和分析,为盾构隧道的设计和维护提供科学依据。

地铁盾构隧道整体道床早期离缝病害成因分析

文章建立了地铁盾构隧道内整体道床有限元模型,通过施加等效降温荷载,分析了盾构隧道内整体道床离缝病害的成因,结果显示,整体道床和盾构管片受到的应力水平与混凝土早期收缩程度和龄期增长基本呈正相关;混凝土收缩应力作用下,道床与盾构管片黏结界面端部易产生界面损伤,甚至产生离缝病害,道床早期界面损伤以拉伸和剪切复合破坏模式为主,等效降温荷载达到2℃时就会产生层间损伤;建议开展道床混凝土收缩荷载取值研究,优化盾构隧道整体道床结构形式。

地铁盾构隧道掘进同步注浆施工技术分析

地铁盾构施工是现阶段城市化进程建设背景下,地铁工程中常用的施工技术,此项施工技术的应用具有对周边建筑物、建筑用户及地质层影响小的特点,地铁盾构隧道掘进中同步注浆施工技术的应用可有效提升盾构隧道掘进施工环节的安全性及掘进质量,从而保障地铁工程建设的效率。基于此,本文主要研究了地铁盾构隧道掘进中同步注浆施工技术的详细应用,以期为相关建设人员提供参考。

大直径地铁盾构隧道下穿既有铁路影响分析

文中依托某地铁盾构隧道,在下穿既有铁路风险保护设计的基础上,建立大直径盾构隧道穿越铁路的三维数值模型,对比分析不加固、单线注浆加固、双线注浆加固3种工况下不同铁路结构竖向位移、水平位移、差异沉降变化特征。研究表明穿越施工显著影响范围约为46m;隧道正上方轨道结构及距离隧道最近的钢架桥墩台结构受盾构掘进影响最为明显,是施工控制的关键位置;远离桥梁的隧道注浆对桥梁位移影响小,但对隧道上方的轨道结构位移控制有利;根据计算分析结果,采取双线注浆加固后,桥梁结构及轨道位移在安全允许范围内,可认为盾构隧道风险控制措施符合既有铁路保护要求。

基于SEM-IPA的地铁盾构隧道施工安全脆弱性关键影响因素研究

为减轻地铁盾构隧道施工安全风险,基于脆弱性理论并总结其研究现状,结合文献调研、事故案例和德尔菲法确定脆弱性致因清单;基于结构方程模型SEM运算调查数据并验证模型,将所得结果应用于中国佛山市某地铁工程项目,运用重要性-绩效分析法(IPA)对该案例进行定量评价并得出案例中的5个关键影响因素。IPA分析结果表明:1)有效降低脆弱性的前提是严格按照规范和施工环境情况设置4M1E;2)为提高适应度应着重提升应急保障能力;3)仅采取满足政策规定的安全措施要求无法有效降低脆弱性,施工单位应严格依据具体施工情况制定施工组织设计、监测方案和管理措施等。最后,结合事故案例及规范提出了降低地铁盾构隧道施工安全脆弱性的管控措施,为未来盾构隧道施工安全管控提供建议。

地表突发堆载作用下地铁盾构隧道变形机制三维精细化数值模拟研究

随着临近地铁盾构隧道施工项目的不断增多,地铁盾构隧道上方地表突发堆载事件日益频发,易诱发不均匀沉降、管片破损、渗漏水等一系列病害,严重威胁着地铁的运营安全。目前提出的地表突发堆载作用下地铁盾构隧道有限元模型大多基于连续结构分析,忽视了管片间接头的影响。通过构建管片间接头受力模型,建立了地铁盾构隧道结构三维精细化数值计算模型,研究了地表突发堆载作用下地铁盾构隧道的受力变形机制。结果表明:地铁盾构隧道整体在纵向上出现高斯分布的不均匀沉降,管片环在横向上被压扁成“横鸭蛋”形;管片环内接头张开和错台均集中于堆载宽度范围内,管片环间接头张开和错台分别集中于堆载中心和堆载宽度边缘;地铁盾构隧道沿纵向的沉降大部分由管片环间错台累积贡献,最大累加错台量占最大沉降量的73%;管片环在横向上呈现非协同变形,拱顶沉降量是拱底沉降量的1.5倍,管片环间接头的剪切力由拱顶向拱底逐渐递减;管片环收敛率在堆载中心正下方最大达4.1‰,收敛变形导致拱顶处和拱腰处管片环内接头分别向管片环内部、外部张开,以及拱顶处、拱腰处管片应力集中;堆载中心正下方管片环间截面上的应力分布以29°的中性轴为界,中性轴以上管片受压,中性轴以下管片与螺栓同时受拉。本文所提出的地铁盾构隧道结构变形三维精细化数值模拟方法能够高效、准确地模拟地铁盾构隧道结构和管片间接头部位的受力和变形特点,具有一定的工程应用价值。

富水砂层中地铁盾构隧道下穿既有铁路病害桥施工的风险分析及控制措施

目的:在富水砂层中新建的地铁盾构隧道下穿既有铁路病害桥时,会增大施工风险,需对施工进行风险分析,并制定针对性的控制措施。方法:介绍了南昌轨道交通4号线起凤路站—七里站区间下穿京九铁路工程的概况,对该工程施工的风险进行了识别与分析。基于FLAC3D软件建立了数值模型,设置了与之相匹配的材料参数,以模拟盾构的掘进过程。设置了3种施工工况,对不同工况下的地面沉降、既有铁路路基沉降进行了数值计算,确定该工程采用工况三(地层注浆加固+框架涵加固)作为施工控制措施。针对工况三的控制措施,制定了实际施工的监测方案,并对实测数据进行了分析。结果及结论:合理的盾构机下穿参数可有效降低地面沉降和铁路路基沉降,工况三的控制措施可以很好地解决铁路病害桥敏感性高、整体稳定性差等问题,进而降低了盾构下穿施工的风险。

河底浅埋地铁盾构隧道管片防水密封垫优化研究

为解决水下浅埋地铁盾构隧道密封垫与混凝土管片结合处,特别是脚部容易发生渗漏水的问题,文章结合沈阳地铁4号线下穿长岛内河地铁盾构隧道项目,将传统的现场粘贴防水密封垫工艺优化为新型嵌入式管片密封垫,在管片生产时一同进行预制;另外,针对传统防水密封垫角部实心构造形式导致的拼装时易“隆起”甚至碎裂的不利于防水的弊端,经方案比选,在脚部中心位置增加2个孔径为8mm的空心孔可显著降低闭合压缩力和脚部接触应力,试验结果表明上述2项盾构隧道管片密封垫防水优化设计可有效提升密封垫防水的能力。

地铁盾构隧道与邻近深基坑开挖相互影响分析

为了研究地铁盾构隧道对邻近深基坑围护结构在不同施工工况下的受力和变形特征的影响,深基坑开挖施工对邻近盾构隧道衬砌结构受力和变形特征的影响,基及坑、周围土体和邻近隧道结构的相互作用机理,本文采用岩土有限元分析软件MIDASGTSNX,对盾构隧道侧穿邻近深基坑开挖工程进行仿真模拟,计算得到了不同工况条件下地下连续墙的水平侧移和受力变化特点、内支撑的受力特点,并将其与无邻近隧道时的计算结果进行对比,对基坑开挖前后邻近隧道衬砌结构的受力特征进行了分析。通过计算分析得到了深基坑开挖与邻近盾构隧道结构相互作用的力学特征,研究结果可以为深基坑和盾构隧道设计施工中的风险控制提供借鉴。

地铁盾构隧道预埋槽道区间消防管道支架方案研究

地铁盾构隧道预埋槽道技术,对机电专业管线设备安装提供了方便性可靠性,同时也提出了更高的要求。本文结合盾构隧道预埋槽道间距与区间消防管道支架间距不匹配开展研究,通过改变传统支架形式,受力计算分析,提出了区间消防管道转换支架技术方案,并应用到了南宁地铁5号线一期工程全线盾构隧道区间消防管道的固定安装,该技术方案成功的解决了地铁盾构隧道预埋槽道技术区间消防管道支架固定安装人工钻孔对隧道壁二次破坏这一技术难题,实现了区间消防管道安装对盾构管片零钻孔的目标,以期为同类工程设计提供参考。

多结构物下穿上跨同一既有地铁盾构隧道变形控制研究——以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为例

为解决既有地铁盾构隧道的上下层次先后进行工程建设带来的反复扰动变形大、结构开裂渗漏等一系列问题,指导设计合理的变形控制方案,以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为依托,下层次的暗挖电缆隧道十字交叉近接下穿采用预加固、辅助工程措施、开挖支护关键技术,上层次的地下商业空间平行上跨采用数值模拟不同降水深度、纵向分段跳舱长度、基底加固方案,并通过信息化监测探究上下层次进行工程建设对近接既有地铁盾构隧道的变形影响规律。研究结果表明:1)暗挖电缆隧道20 m范围内受扰动影响较大,可采用长度大于20 m的管棚预加固措施控制变形值。2)提高暗挖电缆隧道拱架的刚度和增加锁脚锚杆数量是降低既有地铁隧道变形的有效措施。3)预加固注浆压力宜控制在0.5 MPa,既有盾构隧道上浮在+2 mm范围内。4)上层次的地下商业空间平行上跨施工开挖至接近既有地铁盾构,大面积卸载在时空效应下会引发上浮变形突变,应缩短结构分段长度及暴露时间。5)降水施工应采取逐级降水达到既有地铁盾构隧道底部的深度,可合理平衡降水引起的土体固结沉降与土方开挖引起的隧道上浮。6)暗挖电缆隧道下穿扰动影响的30 m范围内,地下商业空间平行上跨施工对既有地铁盾构隧道产生的实际变形较数值模拟变形显著,且随着扰动距离增大对既有结构变形影响程度减小。

地铁盾构隧道建设期碳排放强度估算及细颗粒物分布特性研究

在地铁盾构隧道建设期碳排放强度估算中,数据敏感度不够,估算数据的正确比较低,很难满足细颗粒物分布特性的研究需求,为此提出地铁盾构隧道建设期碳排放强度估算及细颗粒物分布特性研究方法。建立碳排放量测算模型,确定模型的计算边界,分别确定建设期各个阶段的碳排放系数,更新测算模型,计算总的碳排放量,估算碳排放强度,建立细颗粒物的空间运动模型,完成细颗粒物的分布特性分析。实验结果表明:在不同工况下,所提方法估算正确比较高,整体性能得到了提升。

地质雷达在岩溶区地铁盾构隧道超前地质预报中的应用

本文针对岩溶地区地铁盾构隧道施工过程中溶洞对施工带来的潜在风险和威胁,采用地质雷达探测方法,对大连地铁5号线后盐站到后关村车站区间地铁盾构隧道沿线进行岩溶探测,识别出后后区间盾构隧道沿线中溶洞的大小、位置以及填充状态。探测结果表明,在岩溶区地铁盾构隧道施工中地质雷达探测是溶洞识别有效的方法,为盾构隧道影响区域溶洞加固处理提供可靠的技术支持,保证了岩溶区地铁盾构隧道施工安全有序施工,为岩溶区地铁隧道施工超前地质预报提供了参考和借鉴。