小净距隧道垂直下穿单层车站地震响应规律研究

为了研究隧道垂直下穿车站结构地震响应问题,设计制作了粉质黏土场地中小净距隧道垂直下穿单层车站模型。利用振动台试验结果验证后的数值模型,通过输入不同峰值加速度的地震波,研究地下穿越结构的应力、位移、变形及加速度响应规律。研究结果表明:横向地震作用下,隧道非对称穿越车站会影响车站的地震响应特征,应力、加速度、变形的最大值偏离中柱位置;车站、隧道的内侧应力约为外侧应力的70~80%;车站中柱依然是抗震薄弱部位。

软土地区双线盾构下穿机场跑道沉降规律研究

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深入分析其对跑道沉降影响的规律特性。研究结论:(1)增大盾构隧道覆土厚度和管片周围深孔注浆圈厚度能有效地减小跑道沉降及差异沉降率,但对沉降的减小效果并非随注浆圈厚度增加而愈加有效;(2)双线隧道开挖完成后,道面横向沉降曲线呈现“V”形沉降槽,由于前后线施工叠加效果,最大沉降位置偏向后施工隧道一侧;(3)同一埋深下,后线施工对跑道最大沉降的影响小于前线隧道对跑道沉降的影响,且随着注浆圈厚度的增加,后线施工对跑道沉降的影响越来越小;(4)随着双线隧道先后掘进,机场道面的差异沉降率呈现先增大、再减小的趋势,后趋于稳定;(5)本研究结论可为软土地区双线盾构下穿机场跑道类似工程中的盾构埋深及深孔注浆设计提供参考依据、施工指导。

泥水平衡顶管下穿城市道路地表沉降实测分析

在中国沿海富水地区,泥水平衡顶管法作为市政管线施工的一种主要方法,被广泛应用并逐步推广。但目前,对泥水平衡顶管下穿城市道路引起的地表沉降情况,研究较少。为此,以包头市希望园区再生水管线工程为背景,通过现场监测,对泥水平衡顶管下穿城市道路时的地表沉降情况进行研究,以期为其他工程提供参考。研究结果表明:顶管施工引起地表变形的根本原因,是施工对周围土体产生扰动,主要是千斤顶的挤压、刀盘的切削扰动,以及注浆压力。地表变形总趋势是先出现沉降,然后隆起,再快速沉降,最终趋于细小波动状态。顶管顶进过程中,位于顶管顶进轴线上的沉降变化最大,顶进轴线两侧的沉降变化相对较小。

浅埋长大输水隧洞下穿省道建设施工技术研究

云南省滇中引水工程楚雄段4标段下穿S218省道,位于省道正下方的最小埋深仅为20m。为最大程度减小隧洞施工对S218省道的影响,保证隧洞施工安全、质量和进度,提出了包括采用超前固结及洞周注浆、超前支护及加强初期支护等措施在内的浅埋长大输水隧洞下穿省道施工建设技术,并结合现场量测结果,分析了该技术的现场实施效果,以及该技术的效益情况。结果表明,该技术能提高滇中红层软岩的承载能力,同时恢复或构成完整的岩体结构,进而形成连续的结构体,有利于后期系统锚杆、锁脚锚杆加固时锚固力的传递,大幅度提高加固质量和效果,有效控制隧洞变形,同时实现较小超挖,大大提高施工效率和质量,节约项目成本。

基于支持向量机回归算法的盾构下穿市政管线参数优化研究

随着盾构法施工在我国城市地铁隧道建设的广泛应用,盾构施工将面临越来越复杂的施工场景,尤其是在城市生活区的施工中,将不可避免地穿越各类复杂的市政管线。以合肥某地铁盾构工程下穿市政管线为背景,通过建立数值模型,构建了基于支持向量机回归(SVMR)算法的机器学习模型,并通过优化算法反向求解得到了符合施工要求的盾构参数优化方案。研究结果表明,方法的有效性通过了数值模拟试验和工程实践的验证,能够基于已有的少量盾构参数,针对关键掘进参数如推力、刀盘转速等进行优化,并提出最优组合方案,以确保施工的安全与高效,可为类似工程提供参考。

排水深隧盾构下穿既有隧道沉降变形与施工控制研究

为研究既有隧道结构在新建隧道盾构下穿过程中沉降变化规律及与施工控制方法之间的关系,依托深圳前海—南山排水隧道盾构下穿既有11号线工程开展既有结构变形监测,结合现场监测数据及工程实际情况,进行对重要施工因素的相关性分析,分析得到既有结构在下穿过程中沉降变化规律及与下穿施工控制方法间的关系。研究表明:1)排水深隧穿越过程中既有11号线隧道竖向变形规律与相应施工阶段、施工措施间存在明显对应关系;2)既有11号线隧道结构的沉降特点表现为在横向上不同部位沉降存在差异,但道床处未发生明显不均匀沉降,纵向上由于施工原因沉降曲线可表现为“V”形或“W”形;3)通过选取合理的土舱压力、注浆压力以及采取二次注浆、多次补注浆增强注浆效果的施工措施对控制结构沉降具有重要作用。

京张高铁八达岭长城地下车站建造及运营关键技术

因具有跨度大埋深大、洞室多密度大、古迹多环保严、人流大行车密等工程特点,八达岭长城地下车站建造面临密集洞室设计与施工组织、超大跨隧道修建、文物与环境保护、复杂地下车站运营组织等难题。为解决这些难题,所提出或形成的相关建造及运营关键技术如下:1)基于BIM的地下车站协同设计、层叠交错小净距洞室施工安全保障技术和复杂洞室群智能施工组织,实现了密集群洞空间最优化布局和复杂结构高效施工组织;2)通过超大跨隧道主动支护技术、“品”字形开挖技术、长寿命结构体系,实现了软弱围岩超大跨隧道安全快速施工;3)通过地下车站出口消隐设计、微震微损伤精准爆破量化控制、施工通风与粉尘处理以及清污分离排水系统,解决了风景区隧道下穿影响难题;4)通过深埋洞室群车站舒适环境构建、智能防灾疏散救援以及地下车站智能运营管理与智能能源管理,保障了复杂深埋地下车站旅客乘坐体验与生命安全,实现了车站高效运营和节能降耗。

新建隧道下穿施工引起既有铁路轨道变形的理论计算模型

新建隧道下穿施工将引起上覆既有铁路轨道产生不平顺,导致列车振动加剧,进而降低旅客乘车舒适性。为此,提出新建隧道下穿施工引起铁路钢轨变形的理论计算模型。首先,采用高斯分布公式预测新建隧道施工引起铁路路基顶面沉降;然后,将轨道视为无拉力弹性地基上的梁,推导路基沉降引起轨道挠曲变形计算式。通过与室内模型试验结果和现场监测数据比较,对提出的理论模型进行验证。探讨铁路线路与新建隧道间的水平夹角、钢轨抗弯刚度、路基顶面沉降槽宽度系数对钢轨挠曲变形的影响规律。该计算条件下,当路基沉降槽宽度系数小于2 m,新建隧道垂直下穿施工将导致上方有砟铁路轨枕产生局部空吊现象;增大钢轨抗弯刚度,可以减小钢轨挠曲变形幅值;增大铁路线路与隧道之间水平夹角,可以减小钢轨挠曲变形波长;增大路基沉降槽宽度系数,轨道挠曲变形幅值逐渐减小,并且波长逐渐增大。

市域铁路盾构隧道下穿南水北调工程若干技术问题探讨

以郑州机场至许昌市域铁路工程盾构隧道下穿南水北调中线干渠为例,研究下穿段盾构隧道结构、沉降规律、风险处置措施和轨道减振等设计关键问题,以指导盾构下穿施工。通过三维数值模拟分析盾构下穿施工对南水北调中线干渠的影响。考虑南水北调工程的重要性,设计中采取一系列确保总干渠安全的措施。盾构隧道安全、顺利穿越试验段,各项监测数据及指标满足预期,确保了盾构施工安全和南水北调中线总干渠安全。

富水强风化砂岩地层顶管隧道下穿既有铁路施工技术

为了解隧道下穿富水强风化砂岩地层施工对既有铁路的影响,依托某电缆隧道下穿广深铁路工程,通过理论分析、数值模拟与现场监测开展了相关研究,并分析了具体施工措施对隧道及地表变形控制的影响。结果表明:当不考虑地表列车荷载和地层富水时,开挖及顶进力为地表沉降、隧道变形的主要影响因素;当单独考虑列车荷载或地层富水弱化作用时,列车荷载会使得下穿段地表沉降和隧道拱顶沉降增大,而地层富水弱化对隧道进出口段沉降及下穿段底部隆起影响较大;当同时考虑列车荷载和地层富水时,隧道拱顶沉降及下穿段路基沉降均会大幅增加。对比分析现场监测、Peck公式预测和数值模拟计算结果,可知数值模拟结果与不考虑地层富水弱化时的Peck公式预测结果十分吻合,但由于其未考虑加固止水措施,地表沉降大于现场监测结果。电缆隧道下穿广深铁路现场施工严格执行现场监测和变形控制措施,将地表沉降值和隧道拱顶沉降值分别控制在6 mm和10 mm之内,隧道底部隆起控制在5 mm以下,可以保障项目的顺利实施与列车的运行安全,并为同类型工程提供一定的经验参考。

基于NSM分析双线隧道下穿对既有隧道影响

为探究新建双线隧道下穿对既有盾构隧道纵向位移的影响,采用Pasternak双参数弹性地基及Euler-Bernoulli梁模型,考虑新建隧道与既有隧道轴线夹角以及隧道开挖引发土体损失等因素,通过Loganathan-Poulos解和叠加原理计算新建双线隧道开挖引起周围土体自由场竖向位移,基于零空间法对既有隧道沉降变形进行求解。以深圳地铁9号线下穿地铁4号线为工程背景,将现场实测数据与零空间法的结果进行对比,进一步分析双线隧道水平距离、土体损失、新旧隧道轴线间夹角以及新建隧道埋深对隧道沉降的影响。结果表明:新建隧道双线间距在其外径7倍范围内时对既有隧道沉降影响显著,沉降量随间距增大而减小,沉降范围随间距增大而增大,沉降形态由“V”型向“W”型转变。当间距大于7倍新建隧道外径,沉降量与沉降形态均趋于稳定。此外,土体损失、新旧隧道夹角及新建隧道埋深对沉降的影响显著,沉降量随土体损失增大而增大,随新旧隧道夹角和新建隧道埋深的增大而减小。

浅埋暗挖法在下穿既有高速公路中的应用

结合厦门某公路隧道工程,对明挖、顶进、钢便桥及钢筋混凝土板结合浅埋暗挖法4种下穿方案进行了技术经济比选,选定钢筋混凝土板结合浅埋暗挖法方案,通过有限元软件对该方案进行数值模拟,结果显示该方案对高速公路通行及对公路、隧道的位移影响较小。

地铁矿山法隧道下穿铁路有限元分析及自动化监测研究

以长春市地铁2号线某区间矿山法隧道下穿京哈铁路为工程背景,采用FLAC数值模拟软件建立地层-结构模型,模拟区间隧道施工对京哈铁路路基结构的影响,评估区间隧道各施工阶段4种工况对京哈铁路路基结构的应力和变形状态的影响,结合下穿施工全过程自动化监测数据变化规律,分析设计参数的准确性和保护措施的效果。

大断面隧道采用“盖挖+托换”法零距离下穿运营地铁车站研究

目前,国内新建隧道下穿既有车站还是基于传统矿山法理念设计,该设计理念主要是为了抵抗来自拱顶及周边的围岩荷载,但零距离下穿车站已没有拱顶土荷载问题,边界条件已与传统矿山法发生了很大变化。虽然传统矿山法在实践过程中存在成功案例,但仍具有工期长、造价高、受力转换不清晰等弊病。论文针对传统矿山法存在的弊病提出了新的设计与施工方法,如支护及托换处理措施,进行了数值计算分析及现场监测结果分析,并在实践中成功应用。

铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究

研究目的：解决新建隧道近距离穿越既有隧道时，既保证新建隧道施工安全，又能使既有线正常运营的问题。研究方法：针对温福铁路琯头岭隧道下穿既有高速公路隧道工程的实际情况，结合国内外研究成果和国家现有规程，在分析既有隧道健全度及施工对策的基础上，对交叉点附近新建隧道的施工方案及既有高速公路隧道的监控量测措施进行了分析研究。研究结果：得出了几种施工技术和相应的参数、控制标准。研究结论：（1）近距离爆破振动施工可能会产生严重危害，必须引起高度重视，因此，琯头岭隧道穿越段施工之前，应对既有隧道衬砌强度、衬砌背后空洞分布、衬砌抗震性等进行必要的评估，制定爆破振动控制基准，进行合理的爆破参数研究。（2）在新建隧道掌子面推进到离交叉点3～4倍洞径时，应开始做好既有隧道内的监控量测，通过监测分析结果，合理调整开挖方法、爆破参数及起爆方式，确保既有隧道安全。（3）交叉段施工完成之后，对既有隧道交叉点附近隧道衬砌结构应重新进行安全性评价，确保既有隧道不会因时间推移而产生破坏。

下穿既有电缆隧道的地铁暗挖隧道稳定性研究

以北京地铁10号线二期终—火区间地铁暗挖隧道下穿2条电缆隧道工程为背景,通过地铁暗挖隧道施工的全程动态数值模拟,并基于现场初期支护收敛监测结果进行对比分析,研究砂卵石地层条件下地铁暗挖隧道初期支护收敛变形特点。结果表明:1)地表最大沉降为6.46 mm,地铁隧道数值模拟得到的最大收敛值为7.10 mm,实测最大收敛值为6.77 mm,地铁隧道初期支护变形控制在合理、安全的范围内;2)减小钢拱架间距和全断面注浆这2种技术措施对于提高地铁隧道初期支护及围岩的稳定性效果显著;3)先施工的右线隧道对周边环境引起的损伤大,后施工的左线隧道对周边环境引起的损伤小;4)先施工的隧道应设计更高的初期支护强度、全断面注浆等技术措施来保证隧道衬砌及围岩的稳定。

盾构长距离穿越房屋安全技术研究

苏州轨道交通2号线穿越古城区,从480幢各类房屋的正下方或侧面通过,其房屋多为无基础或简单条形基础,易受变形影响发生开裂、崩塌等;再加上2号线穿越粉土和粉砂层,地下水位较高,透水性强,盾构穿越时由于土体扰动极易发生流砂或板结现象,使开挖面失稳。虽然盾构隧道施工技术随着盾构性能的改进有了很大发展,但在上述特殊情况下成功穿越近邻的大量建筑物依然是全新的挑战。文章通过掘进速度,以及浆液材料和注浆量现场试验,确定了盾构穿越房屋时的影响范围,提出了盾构通过时的地表沉降控制标准,并给出了掘进速度、浆液材料组成与配比、注浆量及注浆时机的控制标准,为2号线的安全穿越提供了技术保障。

下穿砂土地层掌子面盾构推力大小的极限分析

研究目的:确定掌子面推力大小是保障周边土体稳定的重要前提,在下穿既有隧道工程中更为关键。基于极限平衡法和筒仓理论,考虑既有隧道的荷载作用,推导砂土地层中下穿既有隧道工况下掌子面盾构推力计算公式,通过数值模拟和实际工程验证公式的正确性。在此基础上讨论考虑既有线和不考虑既有线两种计算方式的适用性,最后分析土体内摩擦角、两线距离及覆土厚度等参数对掌子面极限推力的影响。研究结论:(1)筒仓理论适用于下穿既有线工程掌子面极限推力计算,推导所得公式计算结果更精确;(2)砂土地层中盾构下穿既有隧道时,掌子面盾构极限推力随着与既有隧道间距、覆土厚度增加而增大,随着土体内摩擦角增大而减小;(3)本研究成果为新建隧道盾构安全下穿既有隧道工程提供理论参考。

城市浅埋隧道下穿建筑物的微振动爆破技术研究

城市浅埋隧道下穿建筑物时,如何在不影响地表建筑物安全的前提下保证良好的掘进效率,控制爆破振动是关键。现以青岛地铁一期工程(3号线)下穿如家快捷酒店为背景,通过设计合理的掏槽型式、装药结构和爆破参数,成功地将地表振动速度控制在2.0 cm/s以内;结合毫秒爆破和孔外延期技术对爆破网路进行优化,将单个掘进循环的爆破次数从5次降低至2次,使爆破时间节省了1/3,取得了良好的经济与社会效益。

考虑盾壳与土体摩擦力的盾构下穿既有地铁隧道施工控制研究

摩擦力是盾构下穿对既有结构施工力学行为影响的重要因素。为明确盾构下穿过程中土舱压力、注浆压力、摩擦力对既有隧道变形的影响规律,给出合理的施工技术参数,考虑盾构自重及土压力分布特征,推导了摩擦力计算公式,分析了摩擦力分布特征,将此计算结果通过Fish语言写入FLAC 3D有限差分软件,结合实体工程,对盾构下穿既有地铁隧道施工技术参数进行了系统研究,并通过实测数据验证了研究成果的可靠性。研究结果表明:1)盾壳与土体之间的摩擦力沿盾壳四周不均匀分布,量值随土体内摩擦角、重度及隧道埋深的增大而增加;2)盾构下穿过程中,既有结构竖向位移表现为先隆起、后沉降,其中土舱压力、摩擦力是造成既有结构隆起的主要原因,隆起量随土舱压力、摩擦力的增大而增大;3)盾尾脱离后既有结构沉降主要受注浆压力、摩擦力的影响,沉降量则随注浆压力的增大、摩擦力的减小而减小;4)与不考虑摩擦力的数值计算模型相比,考虑摩擦力的模型计算结果与工程实测数据吻合更好,且既有2号线运营地铁隧道结构变形满足规范所要求的控制标准,验证了研究成果的合理性与适应性。