试析基桩施工对邻近盾构地铁隧道变形的影响

现代城市的发展中,大量建筑都采用基桩结构承力,而当该工程项目和临近的盾构地铁隧道间距较小时,则容易对该结构的稳定性造成不利影响,最主要的影响为隧道结构变形。本文研究了桩基施工对临近盾构地铁隧道变形量方面造成的影响,之后探讨了在基桩结构施工过程中,引起的隧道变形量控制方法,从而严格保障盾构地铁隧道的安全程度。

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。

有变形缝工况下地铁左右线盾构并行下穿对既有明挖公路隧道变形及应力的影响

[目的]为确保有变形缝工况下地铁盾构隧道并行下穿既有明挖公路隧道工程的顺利实施,须对该工况下既有明挖公路隧道的变形情况及应力特征进行分析。[方法]建立了济南济泺路下穿黄河隧道工程中市域轨道交通S2线左右线盾构隧道并行下穿既有明挖公路隧道的精细化模型,分析了既有明挖公路隧道车道结构底板的z向(竖向)沉降、x向(水平向)位移及车道结构底板的应力变化情况。选取有无变形缝2种工况,对2个施工步完成后测线的x向位移和z向沉降变化情况进行对比。进一步选取工程中的2号变形缝,分析施工过程中2号变形缝两侧的结构沉降差和变形缝的应力状态发展历程。[结果及结论]与无变形缝工况相比,有变形缝工况降低了既有明挖公路隧道结构的整体性,改变了其变形及受力特征;变形缝始终受到拉应力及剪应力的影响;有变形缝工况下,变形缝两侧沉降随地铁盾构掘进呈现出明显的变化,地铁盾构掘进至该变形缝正下方时,沉降达到最大值。

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。

富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道施工技术研究

[目的]富水卵漂石地层盾构下穿既有地铁线路施工过程中,易导致既有地铁线路上方土体不规则沉降超出控制范围,进而可能引发地下水喷涌和地面塌陷问题。为此,需要对富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道的施工技术进行研究。[方法]以新建成都地铁17号线凤溪大道站盾构下穿既有地铁4号线为案例,在阐述工程概况的基础上,选取了4个地面沉降测点和4个深层土体沉降测点,分析了盾构掘进过程中地层的沉降变化规律。采用MIDAS GTS软件建立了三维有限元模型,对采用38 m超长管棚与斜向注浆相结合的加固施工进行模拟,对4号线隧道预加固效果进行了分析。基于此,明确了地面跟踪注浆的时机,进一步分析了地面跟踪注浆的效果。[结果及结论]该加固措施有效提高了4号线结构底部土体的整体性,改善了4号线结构的受力状况,有效控制了4号线的结构沉降。

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。

小净距盾构隧道侧穿地铁车站对地表沉降及刀把段结构侧墙变形的影响

为研究小净距盾构隧道侧穿地铁车站对地表沉降及刀把段结构侧墙变形的影响规律,依托长沙轨道7号线云环区间段,对盾构施工引起的地表沉降和刀把段侧墙位移进行持续监测,采用有限元软件,分析在袖阀管注浆加固条件下侧墙的变形和应力特征,研究不同地层损失率条件下地表和侧墙的变形规律及不同侧墙厚度条件下侧墙的应力规律。结果表明,袖阀管注浆加固土体能有效减小由盾构施工引起的侧墙变形和应力;地表沉降和侧墙位移随着地层损失率的增加呈递增的趋势;侧墙厚度设置为800 mm时,侧墙所受拉应力可以控制在C40混凝土抗拉强度标准值之内。

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。

地铁单线盾构隧道管片衬砌合理厚度的探讨

地铁单线盾构隧道的管片衬砌是保障隧道安全和稳定的重要构件。在本文中,我们通过对盾构隧道工程中的管片衬砌的相关理论和实际应用进行了研究和分析,探讨了地铁单线盾构隧道管片衬砌合理厚度的问题。首先,介绍了盾构隧道的基本原理和管片衬砌的作用。然后,对盾构隧道工程中的影响管片衬砌厚度的因素进行了综合分析。接着,通过数值模拟和实际工程案例的分析,提出了管片衬砌合理厚度的选择方法和标准。

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。

基于深度学习的盾构隧道表观病害自动检测方法

为实现高精度像素级地铁盾构隧道表观多病害检测,提出一种基于深度学习的语义分割模型SU-ResNet++.首先,设计基于残差单元结合注意力机制的编码器SE-ResNet50进行预训练,并将其作为U-Net++的主干网络设计新型神经网络模型;其次,通过原始数据采集、数据预处理及人工标注,构建具有4 500张图片的盾构隧道表观多病害数据集;最后,将所提出的方法通过数据集进行训练、验证和测试,并应用于实际工程检测,实现了高精度像素级的病害语义分割.实验结果表明,所提出的SU-ResNet++算法适用于盾构隧道病害数据检测,可以自动准确地识别病害类别及形态,病害识别精度相比传统语义分割模型有明显提高,并且满足实际工程需求.

软土地区河道开挖对下方地铁隧道变形的影响及其控制措施

[目的]地铁盾构隧道因上方河道开挖卸荷产生隆起变形,可能会影响地铁隧道的正常运行。为此,应就软土地区河道开挖工程对下方地铁隧道的变形影响进行研究,并制定地铁隧道变形控制措施。[方法]介绍了案例工程的概况,采用有限元方法对其实测数据进行分析,验证了土体本构模型及参数的合理性。基于具有典型软土特征的宁波地区地层剖面和土层参数,建立了土体简化模型,依次分析了河道开挖宽度变化对下方地铁隧道变形的影响、河道开挖深度变化对下方地铁隧道变形的影响、软土层埋深对地铁隧道变形的影响。介绍了门架式土体加固措施及门架式梁板加固措施两种变形控制措施,将考虑了控制变形措施的计算模型与基准模型的有限元计算结果进行了比较分析。[结果及结论]在土体加固和河道开挖阶段,下方地铁隧道变形分别表现为沉降和隆起;河道开挖断面面积相同时,减小河道的开挖深度、增加河道开挖宽度,有利于减少下方地铁隧道变形;地铁隧道竖向位移主要由其下方土体回弹变形产生;门架式梁板加固措施对于地铁隧道隆起变形的控制效果明显。