盾构下穿高速铁路隧道沉降变形控制标准研究

针对新建盾构下穿高速铁路隧道变形控制难的问题,以石家庄地铁4、5号线以及北京地铁8号线等3个典型的穿越高铁工程为依托,研究下穿高铁隧道沉降变形控制标准.首先,利用有限元软件Midas GTS NX构建精细化的无砟轨道-隧道三维有限元模型,计算盾构下穿整体现浇隧道、盾构法隧道及U型槽段引起的不同沉降工况下的结构内力值,得出满足裂缝宽度限值的结构允许变形值,并且计算了满足规范限值要求的CRTSⅡ型和CRTSⅢ型轨道结构的允许变形值.然后,利用Abaqus软件构建车轨耦合动力模型,计算不同列车速度和沉降工况下车辆的安全性和舒适性指标,得出轨道高低不平顺允许值.最后,汇总各结构的允许变形值,给出结构沉降变形控制标准.研究结果表明:从结构裂缝宽度限值、轨道10 m弦长高低偏差限值和动力学最敏感指标限值方面计算的既有结构允许变形值能够作为盾构下穿高铁隧道沉降变形的控制标准,可作为现行规范的支撑与补充.研究成果可为类似风险大、要求较严的高速铁路穿越工程项目提供隧道及轨道变形控制值参考.

黄土隧道下穿地表既有建筑物沉降变形控制研究

黄土隧道在施工过程中容易出现较大变形,尤其当黄土隧道下穿地表既有建筑物时,暗挖施工必然会引起地表建筑物的沉降或变形。依托西延高铁赵家塬隧道下穿创新创业基地办公楼工程,运用有限元软件Midas-GTS进行数值模拟,分析隧道开挖、支护过程对办公楼沉降变形的影响。研究表明:在开挖面接近办公楼正下方时,办公楼沉降变形速率逐渐增大;在开挖面到达办公楼正下方时沉降变形速率达到最大,办公楼沉降值约占总沉降值的70%;在隧道穿过办公楼之后,办公楼沉降速率逐渐减小并趋于收敛。与洞内支护结构变形情况对比,办公楼的最大沉降值更接近相应的规范控制标准值,在施工中应加强对办公楼沉降变形的监控量测。

高液限黏土质砾路基碾压参数影响分析

高液限黏土质砾作为混合多相特殊路基填料,具有天然含水率高、亲水性强、施工难以压实等不良工程特性,如何通过控制碾压参数来确保路基的压实质量成为高液限黏土质砾能否直接作为路基填料的关键问题。为此,以西南地区某高速公路典型的高液限黏土质砾为研究对象,系统研究了与高液限黏土质砾路基结构设计和填料需求相匹配的压实施工技术,提出了基于路基平衡含水率和长期性能的高液限黏土质砾路基压实质量控制标准与碾压参数。研究结果表明:通过控制压实机械、碾压方式、碾压遍数、松铺厚度、碾压含水率等碾压参数,高液限黏土质砾可直接用作下路堤填料;高液限黏土质砾路基的压实度控制标准应不低于85%,碾压含水率宜控制在35%以内;压实机械以14 t的中型压路机为宜,碾压方式以静压或静压+弱振为主;碾压遍数不少于3遍,应在填料明显软弹前停止碾压;松铺厚度不宜超过25 cm。路基在经历约6个月自然沉降期后趋于稳定,工程质量可以得到保证。研究成果可为高液限黏土质砾的合理有效利用提供理论和技术支撑。

拓宽公路差异沉降问题的研究现状与成果综述

为系统地了解拓宽公路工程中差异沉降问题的研究现状和成果,有序梳理1997—2021年间的576篇相关文献,总结拓宽公路差异沉降问题研究的发展历程、主要研究内容和实际工程案例。归纳拓宽公路差异沉降的影响因素,提出按照内因、外因、直接因素和间接因素进行分类的方法;整合各因素对差异沉降曲线的影响规律和特征,建立差异沉降双向变化型、单向局部变化型和单向整体变化型三种曲线概化模型;总结差异沉降对路面结构层应力的影响规律;确定新旧路面拉应力的控制层位置,建立差异沉降控制标准计算的概化思路;整理差异沉降减控技术的种类,比较各减控技术的适用性和优缺点。基于研究现状,展望新旧路基顶面差异沉降的研究方向。

盾构隧道结合洞桩法修建地铁车站地表沉降控制标准分析

在盾构隧道基础上结合浅埋暗挖法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾。北京地铁14号线试验段采用外径为10 m的土压平衡盾构修建,试验段上的车站结合PBA法(洞桩法)扩挖而成。综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料和规范,以及数值模拟方法,对大断面盾构隧道结合洞桩法修建地铁车站的施工过程进行地表沉降分析。结合北京地铁车站地表沉降控制基准值和现有地铁车站地表沉降统计数据,提出较为合理的地表沉降控制标准,并按照三级控制的管理方法,分级分步进行地表沉降控制,研究结果对指导工程施工有一定的参考价值。

基于路面破坏响应的差异沉降控制标准

针对高速公路路基差异沉降引起的路面破坏问题,经过路面结构力学响应分析,建立差异沉降控制标准,对路基施工质量进行控制,防止路面开裂。通过对路面结构有限元模型施加初始位移边界条件,模拟差异沉降对路面结构的影响;对不同差异沉降作用下路面结构附加应力进行分析,综合考虑路面材料抗弯拉强度与结构层抗疲劳破坏性能,提出了基于路面破坏响应的差异沉降控制标准。结果表明:只考虑路面材料抗弯拉强度时,以变坡率0.23%作为沉降控制标准;考虑结构层抗疲劳破坏性能时,以变坡率0.58%作为差异控制标准,综合考虑二者共同影响时,以变坡率0.37%作为差异控制标准,相应的路基横向与纵向沉降控制值分别为4.5 cm和7.5 cm。

PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站地表沉降控制

北京地铁14号线试验段采用土压平衡盾构修建,并结合PBA(Pile-Beam-Arch)法小规模暗挖拓展区间隧道形成地铁车站.这种工法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾,但没有经验可以借鉴.综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料和规范及数值模拟方法,对PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站的过程进行地表沉降分析.结合北京地铁车站地表沉降控制基准值和现有地铁车站地表沉降统计数据,提出地表沉降控制标准,并按照三级控制的管理方法,分级分步进行地表沉降控制,研究结果对工程施工有一定的参考价值.

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。

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.

基于实测数据的黄土高铁隧道三台阶法变形控制基准研究

为更加准确地确定黄土隧道开挖过程中不同黄土类型的变形控制基准,以宝兰客运专线安定隧道等6座隧道中的47个拱顶沉降实测数据作为研究的样本,根据土层的形成年代及成分,将其分为Q2黏质黄土、Q2砂性黄土、Q3砂性黄土及Q4砂性黄土4类,通过研究得到其全位移的回归曲线。数据表明:1)在一定范围内的含水率对最终沉降值影响并不明显,而基底承载力、埋深这2个因素和最终沉降量关系极为密切;2)对4类黄土的最终沉降的预测值进行分类分析,得到黄土隧道初步的变形控制基准Q2黏质黄土为110 mm、Q2砂性黄土为170 mm、Q3砂性黄土为300 mm、Q4砂性黄土为300 mm的结论,再根据埋深和地基承载力进行修正,形成的控制基准在目前在建的银西铁路隧道中得到了较好的验证。

海堤施工期变形控制标准的研究

变形控制是确保软土工程安全施工的重要手段,变形控制标准在路堤工程中研究较多,但在海堤工程研究却为鲜见。基于某海堤的实测资料对海堤工程的变形控制标准进行了研究,对沉降速率、水平位移速率及两者的比值分别进行了分析,提出了相应的控制标准。研究结果对于海堤工程施工过程中变形控制标准的建立及指导类似工程的施工具有重要意义。

地铁盾构隧道下穿高压LNG(液化天燃气)管线距离要求及沉降控制标准探讨

随着城市地铁及城镇高压液化燃气管线建设规模及范围的不断扩大,新建地铁隧道下穿高压LNG管线的案例越来越多,而目前国家和地方相关规范、规定对下穿高压LNG管线距离要求及变形控制标准存在不统一的情况。本文通过对规范的梳理、理论计算和案例分析等方法,总结了地铁盾构隧道下穿高压LNG管线距离要求及与实际施工水平相符的沉降控制标准计算公式,可为相关方案的制定提供理论依据。

高速公路软基路堤沉降速率控制

文章基于实测沉降时间过程的双曲线模式和一维太沙基固结理论,推导了在等载条件下的沉降速率计算式,提出了高速公路路基预压期沉降速率控制标准。在此基础上,讨论了超载条件下,沉降速率控制标准的修正,并给出了沉降速率放大系数。

基于路面应力分析高速公路拓宽工程差异沉降控制标准

结合佛(山)开(平)高速公路拓宽工程,运用有限单元法分别模拟计算了高速公路拓宽工程新老路基发生差异沉降时沥青混凝土路面、水泥混凝土路面两种路面结构的应力状态,对差异沉降引起的路面结构层不同位置、水泥稳定碎石层中的附加拉应力和剪应力进行分析,并提出了新老路基差异沉降控制标准。

西霞院电站软基承载力及沉降计算分析研究

针对西霞院电站软岩硬土地基的特点,设计通过对多种规范的分析,确定了对电站深基坑地基承载力修正及沉降计算采用的方法,针对软基提出了电站安全运行沉降控制标准;通过工程类比法,对沉降计算结果进行了进一步分析;观测资料显示,电站基础沉降变形满足设计要求,表明设计采用的计算方法是合适的。

超深基坑工程周围地表沉降与围护结构稳定控制基准研究

为建立合理的基坑工程监测变形控制基准值,以天津站枢纽超深基坑为研究对象,根据基坑特点与环境控制要求,参照现行相关规范和规程,采用工程类比法和基于监测数据分析,提出了天津站基坑工程控制基准建议,即地表沉降控制基准值建议为30～35 mm,围护结构的水平位移控制基准值建议为60～75 mm,支撑内力和土压力控制基准值建议分别采用65%f和60%～70%f(f为轴力或荷载设计值),以期为类似工程控制基准的制定提供参考。

盾构法隧道管片环缝面不平整对结构受力影响研究

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。

地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降的控制标准

基于浅埋暗挖隧道施工引起地表沉降的时空效应和沉降机理分析,综合运用模糊聚类分析方法对北京地铁5号线和10号线24个区间隧道的1497个地表沉降测点的数据进行统计分析,得出了地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降值的分布规律和地表沉降槽宽度参数反弯点距离、地层损失率的一般特征,给出了地表沉降槽曲线反弯点距离与等效轴向埋深的关系,提出了较为合理可行的地标沉降控制标准,并提出预警、报警、极限3级控制的管理方法.研究成果为认识地铁区间浅埋暗挖隧道地表沉降及地表沉降控制标准制定等具有一定的参考价值.