新建盾构隧道下穿既有隧道剪切错台变形计算

采用剪切错台模型,研究新建盾构隧道正交下穿对上方既有地铁盾构隧道的影响.考虑新建隧道下穿时刀盘附加推力、盾壳摩擦力以及注浆附加压力在既有隧道轴线处产生的附加应力,将既有地铁盾构隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小势能原理并采用合理的位移试函数,建立计算方程来求解既有隧道的竖向位移值、盾构环之间的错台量、环间剪切力值以及这三者随着新建隧道掘进的三维变化过程.研究结果表明:用剪切错台模型和最小势能原理计算得到的既有盾构隧道竖向位移值与实测值较为吻合;既有盾构隧道竖向位移最大值处的隧道错台量接近0,在竖向位移曲线的反弯点处隧道错台量和环间剪切力值最大;随着新建隧道的掘进,既有隧道的竖向位移、错台量和环间剪力值不断增大,最后趋于稳定.

新建盾构隧道下穿施工对既有矿山法隧道的影响

考虑时空效应的新建盾构隧道下穿既有矿山法隧道的特征计算,对相关工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间新建盾构隧道下穿既有出、入段线矿山法隧道为例,应用有限差分软件,对盾构施工所引起的土体沉降和既有矿山法隧道内力变化进行数值模拟分析.结果表明:新建盾构隧道施工完成后,隧道围岩产生非均匀分布的位移,既有出、入段线矿山法隧道上、下土体的最大沉降量为11.51 mm,既有矿山法隧道衬砌结构内力变化不大.

新建盾构隧道近距离侧穿既有隧道相互影响分析

为探究新建盾构隧道近距离侧穿既有隧道的相互影响,以武汉市轨道交通5号线盾构施工平行侧穿既有2号线区间工程为背景,使用FLAC3D软件建立了盾构隧道与既有隧道的数值模型,研究新建盾构隧道施工对既有隧道变形的影响规律,分析新建盾构隧道在列车动荷载作用下的拱顶变形特点,并结合现场监测数据进行了验证。研究结果表明:距离盾构开挖掌子面越近,既有隧道拱顶的变形速率越大,反之变形速率较平缓;既有隧道两侧水平变形呈现向隧道内凸的趋势,且靠近盾构隧道一侧的变形量远大于对侧,但两者变形量均在预警值范围内;盾构开挖时会引起既有隧道靠近盾构隧道一侧的水平变形增大,并在后续注浆步骤完成后略微减小,随后维持稳定;新建盾构隧道在既有地铁列车动荷载作用下拱顶变形量变化较小。

列车动荷载在新建盾构隧道施工过程中对既有隧道及周围土层的动力响应分析

为研究既有隧道中的列车动荷载在新建隧道跨越既有隧道的背景下对既有隧道、周围地层及新建隧道的结构动力响应的影响,本文以长沙地铁六号线水农区间盾构上跨京广高速铁路浏阳河段隧道为例,采用有限元软件开展数值分析,研究列车动荷载作用下对既有隧道、周围地层及新建盾构隧道的动力响应分析。研究结果表明:列车动荷载开始施加时,既有隧道拱顶、既有隧道道床及地表的动位移波动较大,既有隧道拱顶、地表及新建盾构隧道的动加速度波动较大,随着列车运行平稳,各位置动力响应均趋于平稳;随着上覆土层距既有隧道拱顶距离的增加,土层的动位移逐渐减小,土层的动加速度逐渐减小而后趋于平稳;在新建盾构隧道与既有隧道相距较远,且新建盾构隧道与既有隧道所属地层地质条件相同时,列车动荷载对新建盾构隧道造成的动力响应很小,不会影响新建盾构隧道的运营安全。

新建隧道上穿既有隧道引起的剪切错台变形研究

采用剪切错台模型,研究新建盾构隧道上穿对下方既有地铁盾构隧道的影响。考虑新建隧道上穿时刀盘附加推力、盾壳摩擦力、注浆附加压力以及土体损失在既有隧道轴线处产生的附加应力,将既有盾构隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小势能原理并采用合理的位移试函数,建立计算方程来求解既有隧道的竖向位移值、盾构环之间的错台量以及环间剪切力值,同时对相关参数采用控制变量的方式研究其对既有隧道的影响。研究结果表明:本文方法计算得到的既有盾构隧道竖向隆起值与实测值较为吻合;既有盾构隧道竖向位移最大值处的隧道错台量接近0,在竖向位移曲线的反弯点处隧道错台量和环间剪切力值最大;随着新建隧道的掘进,既有隧道的竖向位移、错台量和环间剪力值不断增大,最后趋于稳定;两隧道的轴线交角越小,既有隧道的竖向位移值就越大;两隧道的净距减小时,既有隧道的隆起变形会更加明显。

盾构隧道并行施工对既有隧道影响的理论分析

新建盾构隧道施工过程对既有隧道的变形影响研究对既有隧道的保护具有重要的意义。应用复变函数保角映射理论和Schwarz交替法相结合的方法,首先推导浅埋新建盾构隧道施工过程对既有隧道变形影响的解析解,推导过程中考虑了地层初始应力场以及新建隧道施工过程中不同阶段的影响;接着,应用Matlab数学工具,编制了推导的解析解公式的计算程序,计算了新建盾构隧道施工过程中既有隧道的变形。结合上海人民路越江隧道工程的地质条件,分析了新建隧道开挖过程中盾尾注浆和盾尾脱出两个过程对既有隧道变形影响的附加应力及位移。结果表明,既有隧道变形受到两隧道净间距的大小的影响显著,随着净距的减小,既有隧道洞边径向变形急剧增大。新建隧道施工中盾尾脱开导致既有隧道洞顶变形最大,而盾尾注浆导致既有隧道右侧洞腰变形最大。不同洞径和相同埋深时,随着洞径的增大既有隧道受到新建隧道开挖的影响越大。相同洞径和不同埋深下,既有隧道受到新建隧道开挖影响的变化较小。

盾构穿越引起的既有盾构隧道纵向变形研究

研究既有隧道在新建隧道穿越时产生的响应,提出一种能准确预测既有隧道位移的计算方法。采用目前国内较为先进的转动错台模型,在考虑施工因素的附加荷载作用下,运用最小势能原理对既有盾构隧道在新建隧道穿越时的结构变形进行了分析预测。并分别选取了3个工程实例对新建隧道在不同穿越工况下本文方法的预测准确性进行了验证。研究结果表明:本文方法计算值与实测值较为吻合,能计算出既有隧道的竖向位移、环间的错台量、转角和剪切力,进而判断既有隧道结构的安全状态;既有隧道发生沉降时管片以错台变形为主,转动变形占比较小(约30%)。

砂卵石地层盾构上穿输水隧道变形控制技术研究

针对砂卵石地层中盾构穿越施工的地层变形控制问题,依托北京地铁新建17号线区间隧道上穿既有南水北调东干渠输水隧道工程,通过现场监测和数值模拟方法研究盾构上穿施工的合理掘进参数、特殊新型管片设计、施工前土体注浆预加固、施工后补注浆加固以及填充克泥效产品等措施的地层变形控制效果。研究结果表明:1)新建地铁盾构的施工引起表层土体沉降,先行线施工通过后应补注浆充足,否则后行线施工将导致地层沉降变形显著增大;2)深层土体的水平变形随着土层深度的增加由上到下逐渐减小,表层土体水平变形最大;3)下伏既有东干渠输水隧道结构主要发生竖向隆起变形,基本无水平变形,变形最大值位于交叉点位置;4)砂卵石地层中严格控制盾构掘进参数、注浆加固等措施,能够有效降低新建盾构隧道上穿施工对既有输水隧道结构变形的影响。