大跨径软土地层公路隧道下穿既有铁路车站路基的施工技术探讨

近年来,我国高速公路与高速铁路快速发展,但大跨径软土地层公路隧道下穿既有铁路车站的安全系数还很低。针对这一现状,以某新建公路隧道下穿既有铁路站场区工程为例,通过理论分析以及技术对比,提出了新型的施工技术总体方案,即:以管幕法为基础,加固基于隧道开挖方向的围岩土体,并结合以挖孔桩上设置承台为方式的临时支墩,同时要对挖孔桩结构进行选择,并进行安全性检算;接着通过架设型号为24 m D便梁方式托起既有铁路轨道,通过纵横抬梁模式对钢轨加固,同时要在弧形导洞位置预留部分核心土;最后进行加固效果的沉降监测以及分析。通过实践证明,此种方案具有明显的加固效果,可高效限制公路隧道下穿既有铁路区段的沉降量,可极大增强大跨径软土地层公路隧道下穿既有铁路车站的安全系数,实现预期目的。

滨海软土地层隧道衬砌地震动力响应及损伤特征

地震作用下穿越软土地层的地铁隧道易受到严重破坏。因此,研究该类型地层下隧道的地震响应及损伤特性对地铁的安全运营至关重要。为此,首先结合分段曲线损伤模型和Druker-Prager弹塑性模型推导出反映混凝土损伤的弹塑性方程。然后借助FLAC^(3D)有限差分程序及二次开发接口建立以混凝土管片损伤模型为基础的土-盾构隧道相互作用模型。最后对水平和竖直方向地震波影响下盾构隧道的动力响应及结构损伤进行研究。研究结果表明:通过FLAC^(3D)数值软件的单轴拉伸和压缩试验得出所建立的混凝土管片弹塑性损伤模型能够很好地反映混凝土的力学损伤特性及材料的软化发展规律,从而验证了该模型的合理性与准确性。盾构隧道的动力响应及损伤度与地震振幅呈现正相关性。水平方向地震波、竖直方向地震波作用下隧道结构的最大损伤增量位置分别为隧道拱脚、拱肩处和隧道两侧处。其中,竖直方向入射地震波对隧道损伤度的影响更为显著。

复杂环境软土地层中盾构隧道的变形效应研究

为保障盾构隧道施工安全,研究复杂环境软土地层中盾构隧道的变形效应。该方法以东乐站地铁项目为研究对象,首先,利用HSS模型计算盾构隧道的变形效应,其次,利用PLAXIS 3D软件对盾构隧道-周边建筑群全区段一体化施工进行数值模拟。试验结果表明:在复杂环境软土地层中,当盾构隧道桩长度为20m~40m和盾构隧道拱顶位置时,盾构隧道的变形效应数值最大。

深厚软土地层盾构隧道施工引发地表沉降规律

依托实际工程,通过有限元分析软件建立模型,对不同施工参数对深厚软土地层中泥水盾构隧道施工引发横向地表沉降进行研究,并得到了一定的研究结论:随着盾构埋深不断增大,地表及隧道周边的土体变形均变小;盾构直径不断增大,盾构隧道周边土体的变形均增大,隧道中心处地表沉降值、隧道边缘附近地表隆起值、沉降槽均增大;注浆压力不断增大,隧道周边土体变形会有一定的抑制作用,但是效果不明显。

软土地层工况下隧道盾构施工技术研究

常规的网格盾构施工方法虽然降低了施工过程中土层的不稳定性,但是难以控制软土地层的沉降量,施工难度较高。为适应软土地层工况,本文以真实隧道项目R为技术应用对象,研究软土地层工况下隧道盾构施工技术。经过前期勘测,选用土压平衡盾构进行掘进并设定相应初始参数。结合软土层对盾构影响分析,设计掘进始发与达到过程。利用提运架设备最大效率架设、安装隧道管片,减少因软土层受力变化出现失稳的现象。经过与常规施工技术的对比,所研究的盾构施工技术在软土地层掘进和脱出后软土沉降量减少约49.15%,减轻了盾构施工对于地层结构的影响。

地铁隧道在软土地层进行盾构的施工技术研究

简述了研究软土地层盾构施工技术的重要性,从工作井挖掘与盾构机安装、隧道管片拼装、填充浆液材料等方面阐述了软土地层地铁隧道盾构施工技术。针对某地铁工程,实施了本文所述软土地层地铁隧道盾构施工技术,施工过程中各项监测数据表明,该地铁隧道工程各项主要技术指标均满足了质量要求。

软土地层在建隧道上穿既有隧道模拟施工变形研究

简要叙述模拟隧道盾构工程概况、设置有限元模型、模拟软土地层防沉降掘进施工、模拟刀具检查与更换,以及计算隧道开挖引起的地层变形量等方面的模拟试验准备工作,开展了既有隧道竖向沉降量和既有隧道横断面沉降量的模拟试验。模拟试验结果表明:在软土地层在建隧道上穿既有隧道模拟掘进施工过程中,虽然既有隧道产生了少量沉降变形,但是随着上穿盾构机的掘进,既有隧道的沉降差异逐渐消除,既有隧道重新获得了稳定的工作环境。

软土地层临近地铁基坑施工影响控制研究

随着城市地铁沿线地下空间的持续开发,基坑施工对临近地铁变形影响控制越来越受到关注。以上海某邻近地铁的基坑工程为例,通过实测分析和数值计算的方法研究了基坑开挖和拆撑对临近隧道变形的影响,并对伺服系统控制临近隧道变形进行定量分析。结果表明:覆存于软土地层中的隧道对临近施工扰动非常敏感,尽管大区基坑与隧道间距超过2.5倍开挖深度,隧道变形仍超过了监护要求的控制值;大区地下结构施工时拆撑对隧道收敛变形影响超过开挖影响的50%;应力伺服支撑系统对控制临近隧道变形比较有效,适当的“负位移”可以对隧道变形产生有利效果。

高承压水软土地区联络通道盾构法施工对区间盾构隧道影响分析

[目的]盾构法联络通道施工过程中,顶推及切削作用将导致隧道交叉连接处受力显著变化,加剧破洞影响,减弱安全性能。为高效实现施工控制,需对主隧道结构受力特性进行深入研究。[方法]以天津地铁首个盾构法联络通道工程实例为依托,结合有限元软件模拟盾构法联络通道施工过程,分析该工法对主隧道结构受力与变形的影响,并提出相应控制措施。[结果及结论]在联络通道始发阶段,始发隧道受顶推和切削作用,洞口附近管片变形与受力变化显著,洞口对侧拱腰处管片水平位移最大;在接收阶段,接收隧道受切削作用和土体开挖卸荷影响,洞口附近管片内力变化显著,产生偏向联络通道的变形。整体上,受影响范围主要集中在联络通道轴线两侧各约10 m范围内,约3倍联络通道外径。基于此,需关注被顶推及洞口附近等重点位置管片,在保障施工安全的前提下,可优化内支撑体系,通过减少台车撑靴支撑范围至2倍联络通道外径、减小台车钢板厚度或支撑钢管壁厚等方式降低工程造价。

软土地层地铁盾构上跨既有隧道施工技术应用研究

随着城市轨道交通建设的高速发展,地铁盾构施工难免出现叠交情况,而软土地层地铁盾构小净距上跨既有隧道在施工组织过程中的应用成果相对较少。以天津地铁6号线二期工程出入段线隧道上跨海河教育园区站-南开大学津南校区站区间既有隧道为背景,系统阐述了深孔注浆、随行支撑台车、自动化监测系统、控制盾构掘进参数等关键技术,该技术的实际应用取得良好实践效果,相关经验可供类似工程参考。

软土地层中水平冻结施工对上方运营地铁车站影响监测分析

为研究近接隧道水平冻结对上部运营车站冻胀变形的规律,以上海市18号线国权路站在建隧道下穿10号线上部运营车站冻结法施工为工程背景,通过监测数据分析研究冻结温度和车站沉降变形规律。分析结果表明:土体温度随着冻结天数增加,先急后缓地下降,并于50 d后低于-10℃,在隧道周围形成2 m厚的冻结壁。随着冻结程度的增强,冻结中心区域冻胀变形显著,其中侧墙初始沉降为2 mm,后持续增加到5 mm,并保持稳定;车站道床初始隆起为3 mm,后增加到10 mm,并达到稳定状态;车站立柱初始隆起为5 mm,后显著增加到23 mm,后期保持稳定。

富水软土地层盾构隧道下穿大型铁路编组站掘进控制技术

郑州地铁8号线五龙口站—同乐站区间隧道下穿既有大型铁路编组站,编组站内存在多条轨道、道床、接触网立柱、卸货仓库等建(构)筑物,轨道变形过大会直接影响铁路的运营,甚至可能导致火车偏出轨道等重大安全事故。鉴于此,在盾构掘进过程中,对大型编组站内线路进行加固,同时控制盾构施工过程中的土仓压力、掘进速度、刀盘转速等掘进参数以减小土体扰动,最后结合渣土改良、出土量控制、同步注浆、二次注浆及克泥效工法及时控制隧道周边地层变形,保证施工安全的同时大大降低了施工风险。

富水软土地层土压平衡盾构掘进参数分析

依托郑州地铁8号线盾构下穿郑州北编组站工程,分析富水软土地层中土压平衡盾构掘进参数的波动情况,并探究掘进参数的相互关系,得出结论:(1)土压平衡盾构在富水软土地层中掘进时,盾构机总推力与土压力、刀盘扭矩具有显著的线性拟合关系;(2)土压平衡盾构在富水软土地层中掘进时,盾构机掘进速度与总推力、刀盘扭矩具有显著的线性拟合关系;(3)土压平衡盾构在富水软土地层中掘进时,应结合地表沉降监测数据,动态调整掘进参数,以减小施工影响。

软土地层地铁盾构隧道管片收敛变形整治方案

目的:由于外部作业扰动影响,地铁盾构隧道管片易发生横断面收敛变形增大的情况,进而导致管片病害多发,影响地铁运营安全。因此,需针对管片的收敛变形整治措施开展研究。方法:以杭州某地铁区间隧道为例,介绍了其隧道管片收敛变形情况及管片主要病害分布情况;分析了隧道管片横断面收敛变形机理;提出一种隧道管片横断面收敛变形整治方案——MJS(全方位高压喷射)工法桩+微扰动注浆,并分析了所提整治措施的整治效果。结果及结论:所提整治方案对隧道管片收敛变形状况改善较为明显,管片收敛变形整治量基本可以达到10~20 mm,达到管片横断面收敛变形的20%~40%;由于MJS工法桩的隔离作用,整治后管片收敛回弹量较小,基本在5 mm以内,约为收敛整治量的20%;在施工期加强隧道底部注浆能有效防止施工期和后期隧道沉降变形;隧道管片横断面收剑变形整治对隧道的竖向变形和水平变形影响均较小。

软土地层地铁区间隧道抗震加固设计研究

常规的软土地层地铁区间隧道抗震加固技术主要使用袖阀管注浆加固技术处理隧道路基结构,易受隧道盾构下穿作用影响,导致隧道拱顶沉降过高,因此需要对软土地层地铁区间隧道抗震加固进行优化设计。即浅埋暗挖布置隧道路面结构,开挖隧道围护加固止水桩,进行水平旋喷桩超前隧道抗震预加固,从而完成软土地层地铁区间隧道抗震加固设计。实例分析结构表明,该方法的隧道拱顶沉降变化状态满足隧道抗震加固施工要求,具有可靠性,有一定的应用价值,为提高软土地层地铁区间隧道的运行安全性做出了贡献。

软土地层基坑开挖对既有隧道影响的研究

以绍兴软土地层某紧邻既有地铁隧道的新建酒店深基坑开挖工程为背景,通过数值模拟和工程实测研究基坑在不同施工阶段对既有隧道结构的影响,研究表明既有隧道在基坑开挖阶段主要表现为沉降和向坑内偏移,深基坑快挖快撑、减少开挖面、尽快封底是控制既有隧道结构变形增大的有效措施;数值模拟与工程实测数据结果相近,证明模型的边界设置和参数选择是合理的,采取"钻孔灌注桩+钢筋混凝土"的围护体系是满足工程要求的,可为后续同类工程提供一定的借鉴和参考.

温州深厚软土地层盾构隧道建设的地质风险及控制研究

目的:温州地处东海之滨,根据温州市轨道交通既有勘察资料显示,约60%区间隧道洞身处于深厚淤泥及淤泥质软土地层中。而当前对深厚软土地层盾构隧道建设经验不足,需开展软土地层盾构隧道建设的地质风险分析并提出控制措施。方法:通过查阅和分析既有研究成果,探讨了软土地层盾构隧道建设的研究现状,在此基础上结合温州软土既有工程勘察实践,总结了其工程力学特性,借助有限元软件分析了隧道衬砌结构的受力特点,并基于软土盾构隧道病害的不利因素分析,进而提出风险控制措施。结果及结论:从温州深厚软土的工程力学特性和隧道衬砌结构受力特点出发,分析总结了深厚软土地层盾构隧道建设的地质风险,提出了以扰动控制为核心的相关控制措施,以供温州轨道交通及其他深厚软土地层盾构隧道建设。

城市轨道交通隧道施工中的软土地层处理技术

城市轨道交通隧道施工中,软土地层是施工过程中最容易遇到的地质问题之一,也是影响施工安全和质量的主要因素之一。本文综述了传统和新型软土地层处理技术,重点研究了土钉墙、桩柱加固、喷浆加固以及地铁盾构隧道施工中的软土地层处理技术,并分析了它们的优缺点和应用效果。研究结果表明,不同的软土地层处理技术可以根据具体情况选择使用,可以有效地提高施工质量和安全性。

软土地层中的圆形隧道载荷模式研究

对圆形隧道上作用荷载的影响因素,如隧道埋深、施工工艺以及计算方法等作了系统分析。通过对作用在上海软土地层中的3条隧道上的土压力实测值的分析表明,作用在隧道上的土压力值及其分布规律不仅由于隧道的施工方法(挤压盾构或者EPB盾构)有较大差异,而且在隧道的施工阶段和正常使用阶段也不同。在隧道施工阶段,挤压盾构法隧道衬砌呈现“竖鸭蛋”变形,而EPB盾构隧道衬砌则呈现“横鸭蛋”变形。根据经典的主动土压力理论和静止土压力理论计算出的隧道侧压力小于现场的实测值,且二者的偏差较大。根据本文提出的圆形隧道土压力的余弦变化规律理论对3条隧道的荷载进行计算,计算结果与实测值吻合得很好。

软土地层中地下隧道结构地震反应分析

本文从土与结构动力相互作用观点出发，用样条有限元和半解析无限元对地下隧道结构进行抗震分析，该方法具有降低维数、减少自由度、避免人为边界条件处理等特点，并可考虑复杂成层地基的情况。本文为探讨地下隧道结构-上相互作用内在机理提供了一个有效途径。