盾构地铁隧道穿越电缆隧道扰动规律研究

在邻近地下电缆隧道处进行地铁盾构施工,周围土体受到扰动,土体应力重分布进而导致电缆隧道产生位移,结构破坏变形。为研究盾构隧道穿越对电缆隧道的扰动规律,从盾构隧道和电缆隧道的空间位置关系、净距及电缆隧道的截面尺寸3个方面进行大量数值模拟,得出不同工况下的受力和变形曲线,在此基础上对电缆隧道的环形和纵向安全系数进行验算,并得到随间距变化二次衬砌与结构最小安全系数的关系曲线,从而提出了两种工况下施工安全保护距离。研究得出以下结论:(1)电缆隧道的竖向位移与纵向拉应力随间距的减小而增大,随截面尺寸扩大,电缆隧道承受的纵向拉应力随之扩大,产生的沉降值减小;(2)二次衬砌结构最小安全系数随间距的减小而减小,随截面尺寸的扩大而减小;(3)相同条件下,斜下45°平行侧穿的安全保护距离要小于垂直下穿工况,安全性更高。

行车作用下盾构隧道下穿框架桥梁耦合动力学特征

为分析行车作用下盾构隧道下穿既有铁路框架桥梁结构的耦合动力学影响,基于铁路大系统动力学与有限元理论,建立列车-有砟轨道-框架桥梁-土体-盾构隧道耦合动力学模型,研究不加固地层和加固地层开挖完成后所引起的既有铁路框架桥梁结构的沉降变形规律,引入ABAQUS■-MATLAB■联合仿真、时变耦合和多步长动力迭代求解策略,对盾构隧道下穿和行车作用耦合效应下既有铁路结构的动力响应进行数值仿真,分析和评估耦合效应下的列车动力学行为和行车性能。研究结果表明:相对框架桥梁不对称下穿,盾构隧道导致结构沉降变形呈不对称分布,左线先行开挖引起的沉降大于右线的沉降;加固地层能够减小盾构开挖引起的沉降变形和车致振动位移,但会增大车致振动加速度及框架桥梁应力;盾构开挖对列车运行造成附加影响,系统动力响应、车辆运行安全性和平稳性指标都与运行速度呈正相关,速度超过120 km/h后有跳轨风险;在速度为160 km/h时,车体振动附加影响增幅可达到136.03%。在施工过程中,应注意加固开挖造成的车致振动加速度增大现象,同时应当考虑降速通过盾构隧道下穿区段。

基于随机场理论的下穿盾构隧道施工变形条件下列车动态响应

在以往的路基段铁路行车安全研究中,地基土的物理力学参数常被考虑为确定性的参数。为探究下穿地铁盾构隧道周围土层的随机场特征对地表既有铁路行车安全的影响规律,建立列车-轨道-盾构隧道-地基土耦合系统分析模型。基于随机场理论对地基土的物理力学参数进行随机赋值,并获得轮重减载率和车体加速度等车体动态响应指标的概率密度演化信息。基于概率密度演化理论开展下穿盾构隧道施工变形条件下地表运行列车动态响应分析。结果表明:盾构施工段范围内的地表沉降分布近似呈正态分布,地表沉降均值与标准差的最大值出现在盾构隧道中心线位置,而轮重减载率最大值出现在地表沉降最大值两侧曲线的下降段。随着车速的提高,车体垂向加速度概率密度等高线的分布宽度逐渐增大,当加速度上限曲线取最大值时对应的概率密度分布仍近似呈正态分布。当车速达到300 km/h时,轮重减载率的分布范围超过0.8的限值要求,而在300 km/h以下的行车速度条件下,车体加速度均满足规范要求的1.3 m/s^(2)的要求。为满足三倍标准差的99.74%的行车安全保证率,建议该区域的行车速度不应超过250 km/h。

考虑地层变形规律的盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性建模分析

目前研究中的盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性建模方法建模效果较差,本文考虑地层变形规律提出一种新的盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性建模方法。首先分析地层变形规律,从地层受压期、地层下沉期以及地层微稳定期3个阶段出发,得到变形阶段示意图,计算地层损失率,根据地层损失率得到轨道-路基-土体有限元模型,通过盾构隧道沉降系数确定模型为横向地层变形状态或纵向地层变形状态。再分析安全系数,得到盾构隧道下穿高速铁路桥梁承载力,选取冲击力、摩擦力以及负荷力,计算桥梁扰动性程度,建立盾构隧道下穿高速铁路桥梁段扰动性模型。最后根据扰动模型判断盾构隧道下穿高速铁路桥梁的扰动状况。该扰动模型具有很强的判断能力,对于盾构隧道下穿高速铁路状况分析有积极意义。

富水砂卵石地层中矿山法隧道近距离下穿既有盾构隧道技术研究

北京地铁8号线三期工程某隧道,采用矿山法施工,因需要近距离下穿既有10号线某盾构隧道,所以对其设计施工方案进行了比选,推荐采用“全断面深孔注浆+锁扣管幕加固”方案。施工后通过数值计算及现场监控量测,得知既有盾构隧道变形值在评估要求值范围内。该施工经验可为同类工程提供借鉴。

盾构隧道下穿高铁路基中水平旋喷桩加固施工及效果分析

文章基于实际工程背景,对盾构隧道下穿高铁路基施工过程中采用水平旋喷桩加固地层的施工方案进行了设计,该方案中包含了对施工过程中对水平旋喷桩成桩直径的预测方法,为旋喷桩施工过程中控制和调整桩体直径具有一定的指导意义。文中采用FLAC3D软件对不加固和水平旋喷桩加固后地层竖向变形、高速铁路路基沉降变化和地层塑性区进行了数值计算。对比不加固和加固后地层变形结果发现,采用文中的水平旋喷桩加固措施能大幅度提高高铁铁路下方地层的承载能力,并能有效的控制盾构隧道下穿高铁路基过程中的地层沉降水平。

南京地铁七号线西善桥出入场线隧道开挖变形规律研究

以江苏省南京市地铁七号线西善桥出入场线盾构区隧道开挖工程为背景,针对上软下硬地层、浅埋深、大纵坡等施工条件,设计符合施工特点的变形监测方案,分析开挖引起的地表和隧道变形规律。结果表明,针对地质条件的复杂性及数据波动的影响,应对隧道施工进行长期监测,较大的注浆压力和隧道浅埋深情况会造成地表隆起现象。

盾构下穿城市隧道技术研究

盾构区间施工穿越规划建设城市隧道风险高,难度大,规划城市隧道优先于盾构施工,城市隧道施工时采用三轴搅拌桩进行过轨区加固、盾构施工过程中采用通过监控量测不断调整掘进速度、盾构机姿态等措施,确保施工安全、质量和进度要求。

盾构隧道下穿加油站安全影响分析

盾构隧道下穿加油站会引起加油站结构的变形及附加应力,可能影响其安全。针对某道路盾构隧道下穿加油站工程,通过理论计算、有限元仿真分析及工程类比研究,分析沉降影响。研究结果表明,在盾构隧道下穿加油站时,该加油站的油库存在竖向位移,其累计沉降值为5.90 mm,未超过油库基础沉降差允许的标准,该加油站结构安全。

盾构下穿施工对高铁连续梁桥沉降和变形的影响

以南京地铁机场线盾构隧道近距离穿越高速铁路连续梁桥为背景,通过现场监测和有限元计算,研究盾构下穿施工对桥梁上部结构的影响。研究结果表明:由于盾构隧道所处的地层较好、埋深较大,且盾构隧道施工对于地层的扰动较小,所以盾构隧道施工对于桥梁下部结构的影响很小;由盾构隧道施工引起的梁体附加变形很小,均满足控制要求;盾构隧道施工引起的桥梁附加内力既对桥梁的受力起到好的作用也有不良作用,且附加力的量值很小,不会对桥梁的正常使用产生影响。

大坡度小曲率盾构施工对既有地铁隧道的影响

本文研究大坡度小曲率半径隧道盾构施工过程导致的既有隧道变形问题。以郑州某延长线隧道大坡度小曲率半径下穿既有隧道为工程背景,采用三维有限元方法,建立了大坡度小曲率隧道盾构下穿施工前、穿越中、穿越后及完全穿越4种工况下的计算模型。研究分析发现:随着盾构施工的推进,地面沉降及隧道沉降值逐渐增大。既有隧道断面底部沉降最大,顶部沉降最小,同时由于新建隧道坡度和曲率的影响,两侧沉降呈现出不对称的情况,产生一定的扭转效应。在完全穿越前,由于隧道坡度和曲率的影响,导致的隧道断面沉降出现不对称的情况,靠近盾构掘进方向的位置处隧道沉降更大,施工中应提前对隧道底部和两侧进行监测。穿越完成后,呈现出一定的对称性,扭转效应基本消除,但由于坡度的影响,隧道两侧沉降峰值位置有所差别。研究成果对于施工安全与施工监控具有重要的借鉴意义。

洞桩法在广州地铁中的应用及下穿既有隧道可行性评估

洞桩法是浅埋暗挖法的一种,已经在全国多个城市的地铁建设中得到了广泛的应用。然而由于广州地区地下水位埋深较浅的原因,洞桩法并没有太多的应用先例,累积的设计经验也相对欠缺。广州地铁某中心城区站因周边环境复杂、设计限制条件多,无法采用明挖法施工,同时站体对应土层透水性弱,所以初步设计拟定采用洞桩法施工。因此,就设计过程中碰到的一些关键问题进行了论述,提供了应对的思路和方法,可为类似工程提供有益的参考。

地裂缝场地盾构隧道下穿施工对既有管廊的影响研究

地裂缝场地内盾构隧道下穿既有管廊结构的施工建设面临严重安全风险。文章以通过f3地裂缝场地的西安地铁5号线盾构施工下穿昆明路地下综合管廊为工程背景,采用有限元数值模拟与理论解析法,分析了地裂缝场地内盾构隧道下穿施工对上部既有管廊的影响,揭示了地裂缝场地内盾构隧道下穿施工引起管廊结构位移与应力的变化规律。结果表明:盾构隧道从地裂缝场地下盘至上盘下穿管廊施工时,引起管廊的变形相对于无地裂缝场地时增大30.9%;管廊结构在地裂缝附近出现应力降低区(即影响带),其影响范围为上盘约4 m、下盘约16 m,应力降低区以外的管廊结构侧壁应力与无地裂缝场地时相比增加1倍以上,而底部应力增加40%左右;地裂缝的存在对管廊结构的影响表现为变形叠加放大、地裂缝带附近应力降低和影响带之外应力增加等。

基于上覆机场跑道安全的盾构隧道拱顶沉降控制基准研究

针对下穿机场跑道盾构隧道施工中的跑道沉降监测和预警的问题,运用力学方法分析了机场跑道结构的受力及变形特征,结合Peck沉降槽修正计算公式和材料力学第一强度理论,提出了跑道下部土体沉降槽限值和拱顶控制基准值的计算方法和流程。研究表明机场混凝土跑道面层同下部土层刚度差异较大,可将跑道面层简化为弹性地基梁,得到机场跑道的弯矩、挠度、剪力最大值计算公式;由于跑道面刚度较大,借鉴建筑物刚度对Peck公式修正的方法考虑跑道面刚度对Peck理论计算公式影响并修正,结合第一强度理论提出跑道下部土体与拱顶变形控制基准值的计算方法和流程。基于仙霞西路下穿虹桥机场绕滑道工程,按照计算流程计算得到了跑道下部土体沉降槽限值为5.74 mm;根据跑道沉降与拱顶沉降的关系,进而得到隧道拱顶沉降控制基准值下限值为17.39 mm、上限值为13.67 mm。