隧道下穿既有结构物引起的地表沉降控制标准研究

解决好隧道下穿既有结构物引起的地表沉降问题,对城市地下交通和高速铁路的建设具有重要的意义。在调研国内大量隧道下穿开挖引起的地表沉降控制标准和方法的基础上,根据隧道下穿公路、铁路、隧道和建筑物时引起的地表沉降的不同特点,结合隧道的施工、开挖面积、埋深和工程地质条件等因素,对隧道下穿不同的结构物提出不同的控制沉降措施和建议沉降标准。作者认为,目前的隧道下穿引起的地表最大沉降控制标准是不合理的,沉降控制标准应综合考虑既有结构物的特点、地质条件和施工特点等因素。

地铁盾构区间近距离下穿顶管隧道力学响应及沉降控制标准研究

为解决郑州地铁4号线盾构区间隧道近距离下穿既有交通工程顶管群隧道变形控制问题,采用数值分析和现场监测的手段,揭示了地铁盾构隧道下穿施工对既有顶管群隧道结构变形的影响规律,建立以数值模拟为基础、以隧道管节接缝允许张开量和结构线形允许最小附加曲率半径为控制目标的既有顶管隧道沉降控制标准,并通过现场监测印证了数值计算结果的正确性和沉降控制标准制定方法的可行性。研究表明:(1)盾构以37°交角斜穿施工时,上部顶管隧道纵向沉降曲线呈现非对称特征,且施工过程中结构沉降曲线出现了一定的平移和偏转现象;(2)相对于接缝张开量控制标准,基于顶管隧道允许附加曲率的沉降控制要求相对更为严格,建议下穿施工扰动下顶管隧道最大允许沉降值取27 mm。

基于人车路相互作用的路桥接合处差异沉降控制标准

针对路基和桥梁沉降量不同而造成路桥接合处出现桥头跳车的现象,为确定桥头跳车的定量指标,选取人体加权加速度均方根值作为桥头车辆行驶舒适性的振动指标。将路桥接合处纵断面沉降曲线拟合为指数型曲线之后,建立了路桥接合处路面不平整时域模型,并分析了桥头车辆行驶舒适性的影响因素。分析结果显示车速、路桥过渡段的最大差异沉降量和沉降区段长度对人体的行驶舒适性影响很大。根据分析结果,确定了基于人车路相互作用的路桥接合处差异沉降控制参考标准。研究结果可作为判断桥头是否跳车的依据,也可用于一般路基差异沉降标准的制定。

高速公路拼接拓宽工程沉降控制标准研究

根据拼接路基的变形特点,结合已有的工程实践经验,提出了采用新、老路基横坡的改变量及工后沉降量作为改扩建工程的控制标准。采用此标准,可有效控制通车后的工后沉降量及不均匀沉降,并节约软基处理费用。

基于地表沉降控制标准的隧道施工安全评估

研究目的:为评价浏阳河隧道施工下地表沉降的安全性,本文从围岩稳定、经验公式和相关规范角度探讨地表变形控制标准,进而建立三台阶工法和双侧壁导坑工法下的三维仿真模型,并同现场监测做对比分析。研究结论:浅埋隧道比深埋隧道的地表沉降控制标准更严格;围岩越坚硬,跨度、边墙高度越小,则允许的地表沉降越小,反之则越大;允许的沉降控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度;三台阶法和双侧导坑均能满足地表沉降安全性,考虑到工期的要求采用了三台阶法施工;现场监测结果比数值模拟的要小。

沉管隧道节段接头剪力键受力阶段与沉降控制标准研究

当沉管隧道节段下部的地基由于荷载或地层因素产生差异沉降时,剪力键是抵制节段接头张开与扭转的主要受力构件,也是接头防水的重要结构保证。文章在1∶4.69大比尺模型试验和有限元三维数值模拟中,将差异沉降作为可变荷载,对地基差异沉降下的沉管隧道节段接头剪力键受力规律进行了研究。试验及分析结果表明:在纵向与横向差异沉降下,沉管隧道节段接头剪力键的受力过程可以分为三个阶段。第一阶段为剪力键榫与剪力键槽间的缝隙及橡胶垫初步压缩阶段,应力增长速率较低;第二阶段为剪力键充分受力阶段,应力增长速率较高,当差异沉降达到一定量值后,节段接头会通过局部挤压或摩擦的方式帮助剪力键受力;第三阶段,剪力键进入屈服状态,此时剪力键仍能够继续受力,但已有微裂纹产生。根据剪力键在正常使用极限状态下的剪力值,所确定的沉管隧道节段允许纵向与横向差异沉降值分别为11.5 mm和11.1 mm。建议在沉管隧道沉放完成后,保留部分顶、底板位置的拉索,以提高节段接头剪力键的结构安全。

基于地表沉降控制标准的隧道施工安全评估

为评价浏阳河隧道施工下地表沉降的安全性,从围岩稳定、经验公式和相关规范角度探讨地表变形控制标准,进而建立三台阶工法和双侧壁导坑工法下的三维仿真模型,并同现场监测作对比分析。结果表明:浅埋隧道要比深埋隧道的地表沉降控制标准更严格;围岩越坚硬、跨度越小、边墙高度越小,则允许的地表沉降越小,反之则越大;允许的沉降控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度;三台阶法和双侧导坑均能满足地表沉降安全性,考虑到工期的要求采用了三台阶法施工;现场监测结果比数值模拟的要小,并分析了存在差异的原因。

佛开高速公路单侧拓宽工程差异沉降控制标准研究

将路面、路基和地基作为完整系统建立有限元整体分析模型,通过路面结构在差异沉降下的力学响应分析,建立了佛开高速公路单侧拓宽工程老路基施工期和拓宽路基工后差异沉降控制标准。有限元分析结果表明:施工期老路基差异沉降呈抛物线形分布,拓宽路基工后差异沉降呈"马鞍形"分布。可以取横向变坡率变化0.55%作为老路施工期差异沉降控制标准和拓宽路基工后差异沉降控制标准。

盾构隧道下穿高速铁路路基沉降控制标准研究

为了合理制定隧道下穿高速铁路的变形控制标准,采用现场调研和统计分析等方法,对高速铁路轨道、扣件及路基的相互作用关系开展研究,提出高速铁路路基沉降控制标准的制定方法。研究结果表明:1)轨道最大可允许变形由下穿点轨道扣件的最大可调整量、当前已用调整量和当前平顺度等数据确定;2)轨道变形控制标准根据下穿点周边环境及列车实际运行速度选取合适的安全系数,在最大可允许变形量的基础上进行折减;3)路基变形控制标准根据路基与轨道变形的相互关系确定。提出的轨道变形控制标准适用于高速铁路无砟轨道,路基变形控制标准适用于土质地层盾构隧道引起的路基变形。

基于流固耦合模型对京沪高速公路改扩建拓宽路基差异沉降控制标准的研究

对高速公路改扩建差异沉降标准进行研究,通过对既有道路观测数据分析,利用流固耦合模型对拼宽路基进行数值模拟,分析了新老路基差异沉降特性,提出京沪高速公路差异沉降控制标准:工后沉降不超过5cm,总沉降量不超过15cm,路拱横坡度增大值应不大于0.5%。

隧道工程下穿土质城墙沉降变形控制标准的理论研究

随着我国隧道工程技术的蓬勃发展,在建(构)筑物密集区、重要文物保护区内采用隧道形式穿越已成为可能,对于隧道建设者来说,如何在复杂环境下确保重要建(构)筑物的安全一直以来都是地下工程面临的重要课题,现有控制标准的研究主要围绕地基变形对上部结构的耐久性影响展开,而从结构自身材料及内力出发,对结构变形控制标准的研究较少。本次研究以山西某隧道穿越土质城墙工程为背景,针对城墙材料的特点结合弹塑性理论及Peck沉降槽原理建立起地层变形与结构内力之间的关系式,并推导出能够真实反映穿越建筑物受力情况的沉降控制标准,根据数值模拟及现场实测分析加以验证,为后续相似工程提供参考的同时也为其他研究人员提出一种新的思路。

隧道施工时地表沉降监测控制标准探讨

地表沉降是判断浅埋隧道地层稳定的一个重要指标。在分析地表沉降监测重要性和隧道埋深的关系基础上,阐述了地表沉降控制标准确定的原则;针对隧道无邻近结构物段,从地层围岩稳定、经验公式和相关规范的角度探讨地表沉降控制标准,并以武广客运专线浏阳河隧道为例子进行验证。结果表明,城市隧道变形控制标准要比山岭隧道更严格,浅埋隧道要比深埋隧道控制标准更严格;围岩越坚硬、跨度越小、边墙高度越小,则允许的位移越小,反之则越大;允许的变形控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度。

山区公路半填半挖路基沉降控制指标与标准研究

为了避免路基沉降导致路面结构破坏,对适用于山区公路半填半挖路基的沉降控制指标和标准进行了研究。首先,基于常泊松比假定,推导了三维Merchant模型的Prony级数表达式,并以ABAQUS为工具建立了半填半挖路基沉降计算模型。计算结果表明,半填半挖路基工后沉降曲线为"勺"形或"S"形,曲线形状的差异揭示了路基沉降的时空耦合效应。其次,基于路基工后沉降机制分析,提出了如下假定:半填半挖路基工后沉降曲线为中心对称的"S"形,对称中心两侧的曲线段为抛物线。通过沥青路面结构对抛物线形路基沉降的力学响应分析,揭示了路面结构附加弯拉应力与抛物线方程的二次项系数a具有线性关系,据此提出采用a值作为半填半挖路基沉降控制指标。最后,基于沥青路面结构在交通荷载和路基沉降共同作用下的破坏模式,提出了半填半挖路基沉降控制标准的确定方法。研究成果为合理控制半填半挖路基工后沉降提供了明确的技术依据。

公路双侧拓宽差异沉降控制标准研究

建立了能够考虑路面、路基和地基相互作用的弹塑性有限元整体分析模型,通过路面结构在工后差异沉降下的力学响应分析,提出了高速公路双侧拓宽工程差异沉降控制标准,分析了差异沉降曲线形态、面层和基层厚度对差异沉降控制标准的影响。研究表明:差异沉降曲线呈马鞍形分布时,拓宽路基差异沉降控制标准为工后变坡率不超过0.3%;差异沉降曲线呈倒钟形分布时,拓宽路基差异沉降控制标准为工后变坡率不超过0.45%。差异沉降控制标准随面层或基层厚度的增加而减小,保持面层与基层厚度之和不变条件下增加面层或基层厚度,差异沉降控制标准数值不变。

隧道施工公路路面沉降规律和控制标准研究

新建铁路大量出现下穿既有公路的交叉工程,隧道施工沉降将影响公路行车安全,急需建立下穿公路隧道施工沉降控制标准.本文根据公路运营安全平整度要求,揭示了公路维修标准平整度与隧道施工路面最大沉降值的关系;应用正交数值试验方法,提出了不同等级公路路面允许的隧道施工沉降值及沉降速率.

佛开高速公路软基路堤拓宽沉降控制标准研究

以在建的佛开高速公路拓宽工程为背景,分析在拓宽路基边载的作用下,新老路基的沉降变形规律。在此分析的基础上,根据新老路基路面结构路用性能以及变形稳定的要求,并结合现场观测资料,对软基上高速公路拓宽工程的沉降控制标准进行了研究。研究表明,对于拓宽工程软基应采用"三指标"的控制标准,即:拓宽路基施工期老路容许的横坡度变化率、新老路基工后容许横坡度变化率、拓宽路基的容许工后沉降量。

黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降控制标准

针对西安地铁5号线近距离下穿地铁2号线的工程实际情况,分析了既有地铁线路的安全判断准则、正常使用要求和服役状态,选取弯矩、曲率半径、容许应力、容许切应变与轨道变形作为新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降标准的控制因素,构建了既有地铁线路的力学模型,推导了既有地铁线路允许沉降计算公式,确定了黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路的沉降控制标准。分析结果表明:以既有地铁线路的弯矩、曲率半径、容许应力、轨道变形与容许切应变依次作为控制因素时既有地铁线路允许沉降分别为22.40、20.85、48.14、20.23、21.06mm,其他地区下穿工程经验允许沉降与国内相关规范允许沉降为20mm,因此,最不利控制因素即轨道变形的允许沉降接近既有相关允许沉降,建议黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降控制基准为20mm;对既有地铁线路沉降控制标准进行了分级管理,选取沉降控制基准的100%、80%和60%分别作为既有地铁线路的控制值(20mm)、报警值(16mm)与预警值(12mm),提出了下穿时既有地铁线路的预警体系;评价了新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降的安全级别,并给出了相应的处置措施,安全级别为Ⅰ级,即沉降不大于12mm时,新建隧道正常施工并做好监测,安全级别为Ⅱ级,即沉降为(12,16]mm时,加强监测并实时反馈,安全级别为Ⅲ级,即沉降为(16,20]mm时,停止施工,并启动应急预案,安全级别为Ⅳ级,即沉降大于20mm时,达到破坏级别,不允许施工。

高速公路改扩建梁桥新旧桩差异沉降控制标准研究

为了避免在高速公路改扩建项目中由于桩基的差异沉降引起上部桥体结构的破坏,以济青高速北阳河桥旧桥加宽工程为研究对象,分析新旧桩基间的差异沉降对上部桥体结构的影响,根据上部桥体结构的受力特征,提出新旧桩基差异沉降的控制标准。具体分析过程为分别施加1mm、2.5mm、5mm、7.5mm、10mm、15mm新旧桩基的差异沉降值,分析不同差异沉降对上部新旧桥体结构受力的影响,计算结果表明,新旧桥桩基差异沉降值越大,上部结构所承受的荷载越大,当新旧桩基的差异沉降超过5mm时,上部结构承受的内力增加明显,因此,提出新旧桩基差异沉降控制标准为5mm。

地铁盾构隧道下穿既有地铁车站变形控制标准探讨

为研究盾构隧道穿越已运营车站变形控制标准,并对既有车站结构进行安全性评价,以杭州某地铁盾构隧道穿越已运营车站为依托,参考地方标准及类似工程经验,通过分析长期运营监测数据初步探讨相应的变形控制指标;采用经典力学理论以多跨连续梁为模型,进一步分析基础变位作用下结构的受力行为,根据分析结果,提出以极限状态为原则的结构沉降控制标准;最后,运用Midas GTS有限元分析软件,建立三维数值模型模拟施工全过程,并在实际工程中进行监测反馈。研究结果表明,采用基础变位反分析得出既有车站结构沉降指标为-4~6 mm,严于技术标准及工程类比得出的相应指标,盾构穿越已运营车站最大沉降量为2.3 mm,沉降变形在允许可控范围内,验证了变形控制指标的有效性,确保了已运营地铁设施安全。

广州地铁西村站近接桩基沉降现场监测方法及其应用

以广州地铁西村站近接9组桩基施工为例,运用三维数值模拟技术,研究了近接桩基沉降现场监测方法,建立了西村站近接桩基沉降控制标准、监控量测管理等级和监控量测频率。对西村站9组近接桩基沉降现场监测值及计算值分析的结果表明:9组近接分区桩基沉降现场实测值与采取加固措施后的近接分区桩基沉降计算值基本一致,仅桩基X J27和X J31略有不同,现场实测值略大一些,桩基X J27由C区变为B区,桩基X J31由D区变为C区;桩基X J34沉降过大的原因主要是,加固措施的施工质量未达标以及开挖到桩基X J34相应位置时对围岩扰动过大;提出的广州地铁西村站近接桩基沉降现场监测方法是正确的。