探地雷达在超大直径盾构穿越软土地区市政道路的应用与研究

超大直径盾构掘进穿越城市河流时,一般可通过预注浆对河道两侧和基础结构周边软土进行加固,由于对地下土层情况未知,预注浆达不到理想效果。由于地面存在加固结构,在地下土层沉降时通过水准测量监测很难发现地下土层情况,初期病害得不到及时处理;在地面下部出现脱空时,如果不能及时发现,就会造成坍塌;在地面出现沉降或坍塌时很难辨别病害范围,后续处理时很难判断注浆加固和填筑是否满足要求;以工程实例一、实例二为背景,详细阐述探地雷达通过无损探测技术解决以上问题。表明该技术具有较强推广力,技术成果可供类似工程参考。

杭州某软土基坑工程开挖对地铁的影响研究

随着我国的城市化建设进程不断加快,对于城市地下空间的开发规模也逐步增加,涉及到的基坑工程也逐步向着更深更大的方向发展,针对基坑支护设计的要求也越来越高。为了研究软土地区深基坑开挖施工对邻近或上盖地铁隧道的影响,本文以杭州市滨江区某地铁上盖项目为例,详细介绍了其基坑特点及基坑支护设计方案,并采用了Plaxis有限元软件建立三维模型,模拟基坑施工全过程,最后结合基坑开挖引起的既有隧道的水平位移、竖向位移和水平径向收敛现场监测数据,分析了基坑开挖过程中对邻近地铁隧道的影响,并总结归纳了施工过程中造成地铁隧道变形报警的原因。研究分析表明,本项目保护区范围地铁设施变形与模型计算结果相比存在差异,基坑开挖应分层分段分块对称开挖,附属设施两侧土方需平衡开挖。

软土地区邻近地铁隧道深大基坑的设计与施工

依托上海某邻近运营地铁区间隧道的深大基坑工程,阐述了基坑的整体设计思路、施工风险点及应对措施。通过采用分区卸荷的整体方案、坑内被动区土体加固、地下连续墙加深隔断微承压水含水层、带自动轴力伺服系统钢支撑等方式,将基坑开挖期间地铁隧道位移控制在允许范围内。工程的顺利实施为此后类似工程提供了设计、施工经验。

饱和软土地层中管幕法隧道施工风险分析

上海市中环线虹许路—北虹路下立交工程设计采用管幕结合箱涵顶进—有中继间的推进工法施工,是我国第一次引进管幕工法施工,也是世界上在饱和软土地层中施工的最大、最长的管幕法工程,其工程规模大,工艺新颖,工程地质条件差,存在很大的施工风险。运用风险分析方法,分析了饱和软土地层中施工管幕法隧道时在管幕顶进精度、管幕顶进阻力、地表沉降(隆起)、管幕损坏、管幕水密性、管幕锁口连接以及箱涵开挖面稳定、箱涵损坏、箱涵方向控制、管幕下沉、箱涵安全出洞、地面变形控制等方面存在的风险,得出了工程的总体风险水平,并提出了相应的防范措施。

软岩隧道挤压型大变形非线性流变属性及其锚固整治技术研究

针对隧道高地应力软弱围岩洞室施工开挖变形与围岩失稳以及衬护结构设计问题,阐述开展岩土流变学研究的必要性以及对软岩挤压型大变形非线性流变问题的研究内容和方法,介绍隧道围岩挤压型大变形的定义、变形特征,及国际上隧道围岩挤压大变形的判定。介绍隧道围岩挤压型大变形非线性流变理论、相应的专用设计软件研制及其工程应用,主要介绍有关的研究内容及其创新性方面;以广义Komamura-Huang流变模型为基础,建立一种能较完整地反映围岩二维、三维大变形非线性流变全过程的Komamura-Huang"弹-线黏弹-非线性大变形黏塑性"流变模型,并在ABAQUS软件基础上进行专用软件的二次开发,将其应用于兰新铁路兰武客运专线乌鞘岭铁路隧道岭脊段围岩5~#断层带中,后又应用于甘南木寨岭高速公路隧道和云南滇中红层引水隧洞2处软岩围岩挤压大变形隧道,采用大尺度让压锚杆/预应力长让压锚索进行了整治研究,并分别进行了二维和三维非线性大变形黏弹塑性数值模拟分析。指出有待进一步深化研讨的若干问题。总结针对软岩挤压型大变形沿用现行刚性支护方案的不合理性和失效教训。提出管控/约束隧道围岩大变形持续发展的让压支护锚固技术措施——一种新型大尺度让压锚杆/预应力让压锚索,介绍让压锚具的受力机制及构造,强调其10个关键性设计施工参数。以兰州木寨岭高速公路隧道围岩挤压型大变形非线性流变分析与采用让压锚杆进行工程整治的试验段情况为例,对该隧道围岩挤压大变形进行二维数值模拟,并对施作让压锚杆进行工程整治的主要有关设计参数进行分析计算。"边支边让、大尺度让压锚杆"方法已先后在几处工程中得到了成功实施,取得了应有的经济效益,其工程技术收益应更受业界关注。

西南某大型引水工程关键地质问题初步研究

西南某大型引水工程地处我国青藏高原南缘,输水总干渠长达660 km,跨越3个一级大地构造单元,地质构造背景与地震地质条件复杂。为论证工程的可行性,结合工程可行性研究阶段成果,对线路区穿越活动性断裂建筑物的抗震与抗剪断问题、隧洞涌水突泥与地下水环境影响问题、深埋隧洞关键地质问题、软岩等特殊岩土工程地质问题等进行了初步研究。结果表明,这些关键地质问题在部分线路段较为突出,但均可通过工程措施予以解决。对后续深化研究工作提出了相关建议。

超浅埋大断面滨海软土隧道施工工法研究

拱北隧道为一座滨海软土隧道,开挖断面达340 m2,采用超前管幕预支护下的多台阶分部开挖方案。采用ANSYS软件对五台阶15分区方案和四台阶8分区方案的隧道结构受力规律及安全性进行了数值研究。研究结果表明:1)采用五台阶15分区方案和四台阶8分区方案都能够满足结构安全要求,但在临时支撑拆除过程中,2种方案的施工安全性差异较大;2)四台阶8分区方案在下半断面临时支撑拆除后、三次衬砌尚未施作时,下半断面边墙及仰拱处的初期支护和二次衬砌受力较大,施工安全性较低;3)各部开挖后应及时施作初期支护,并应尽快施作第2层衬砌结构,以减小拱顶下沉和地表沉降。

软土地基大直径地铁盾构隧道运营期衬砌结构受力特性现场测试研究

为了解大直径地铁盾构隧道衬砌结构的受力性能,基于广州轨道交通4号线南延段大直径地铁盾构隧道工程,采用水土压力计和钢筋应力计传感器对衬砌结构运营期间的外荷载和钢筋应力进行现场测试,得到衬砌结构外荷载和内力的响应规律。通过衬砌结构计算模型理论值与现场测试结果的比较,说明衬砌结构计算模型的合理性。研究结果表明:1)衬砌结构顶部的水土总压力实测值和上覆土柱的重力基本一致;2)衬砌结构底部的水土总压力呈现中间小、两边大的分布形态,计算模型中可在衬砌结构下部半圆周范围内布置土弹簧模拟衬砌结构的实际受力情况。

基于神经网络的大断面软土隧道收敛安全监测的预测方法

在软土隧道的施工工程中,隧道的收敛变形是一个十分复杂的过程,影响因素很多,为了能够合理地模拟隧道施工后的收敛变形,指导隧道的安全施工,采用BP神经网络方法以时间和里程2个方面为出发点,对软土隧道的收敛变形进行预测。以哈尔滨市保健路打通工程为实例,证明了利用BP网络的预测结果能够很好地指导软土隧道的施工,精度更准确,对实际工程有更好地指导意义。

软土地区浅埋暗挖大断面隧道拱顶沉降实测分析

软土地区的浅埋隧道由于土层软弱,易产生较大变形和坍塌。为解决隧道开挖时的围岩变形及开挖工法选择问题,依托紫之隧道第1标段暗挖段工程,对洞内拱顶沉降、拱腰收敛和仰拱隆起进行实测,对实测数据的规律与影响因素进行分析。研究结果表明:1)CRD工法在淤泥质软土中与四台阶法在强风化泥质粉砂岩中测得的拱顶沉降都较大;2)拆除隧道支撑会引起较大的拱顶沉降,其比例占总拱顶沉降的14.63%;3)隧道在淤泥质软土中开挖时会发生椭圆化变形,二次衬砌完成后,由于隧道基底承载力不足,隧道产生了整体沉降;4)降雨会使上部土体超载,并弱化围岩的强度,导致拱顶沉降加大;5)土质条件与施工工法的变化都会明显影响拱顶沉降,在隧道变形要求严格的区域或淤泥质软土中,采用CRD工法开挖风险仍较大。

软土地区大覆土明挖隧道沉降变形规律研究

针对软土地基大覆土明挖隧道的工程特点,考虑深基坑开挖卸荷导致下卧土层压缩特性较大变化以及软弱地基加固对隧道沉降产生整体影响等诸多因素,采用二维有限元计算,对有无地基处理情况下,隧道修建和覆土回填对隧道沉降的影响规律进行分析,研究结果表明:基础桩的施加使得结构沉降减小了约90%。在软土地区,在原有软弱地基上修建隧道,若不进行地基处理,会引起较大沉降和不均匀沉降,造成结构受力偏大甚至产生裂缝危害结构安全。而在这种软弱地基中,因基础桩与底板相互接触,同时基础桩底部插入了中风化花岗岩层,故隧道所受力可通过基础桩直接传递到持力层,大大减小了软弱土层的压缩,从而保证结构安全。

粘弹性基础上的长细梁大挠度模型及其应用

针对软土-隧道体系这样复杂的三维结构,现阶段还没有已成形的模型可以应用,在理论分析上存在较大困难;而在整段已运营地铁隧道中进行大型现场试验,也并无先例可循,使得试验系统需要输入的很多数据不好估计范围。针对以上问题,建立了软土-隧道动力学模型,该模型采用了粘弹性基础上的大挠度长细梁,选取了与实测段一致的尺寸,考虑了不同的支座边界条件,用Mathematic编制程序,计算出模型的前十阶自振频率和前三阶振型,计算结果可用于与实测数据对比。

滨海软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及加固范围研究

为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、被动破坏形式及地表变形的影响。结果表明:随着加固土层厚度t的增加,地层受开挖扰动的区域逐渐缩小,地层显著位移区域由地表收缩至开挖面前方土体,破坏形式由整体破坏转为局部破坏,t=0.20D(D为隧道直径)相比t=0时地表沉降(隆起量)减少70%~80%,地表最大变形点沿纵向的位置基本一致,均在开挖面前方约0.5D处;随着t的增加,开挖面支护压力可调节范围增加,t=0.20D时相比t=0时可调节范围增加了32.5%,这使得实际施工过程更有利于维持开挖面的稳定性;结合经济及加固效果两方面考虑,实际工程进行地层加固时取加固土层厚度t=0.20D为较合理的方案。

加固厚度对软土地层大直径盾构隧道抗浮的影响

为研究软土地层隧道工程中软土地基的加固厚度对隧道上浮量的影响,以珠海市横琴杧洲隧道为依托,采用小应变硬化模型(HSS模型)作为软土本构模型,在PLAXIS 3D软件中建立了软土地层大直径盾构隧道的有限元模型,计算并对比了不同环形加固厚度下的隧道上浮量、河底土体位移和隧道周围土体的受扰动范围。结果表明:未对软土进行加固时,数值模拟得到的土体位移与二维理论推导的结果吻合较好;软基地层预加固处理能使加固土体与隧道整体抗浮,有效抑制隧道局部的上浮变形;软土加固厚度为0.10D(D为隧道外径)时,河底上浮量和隧道上浮量分别比未加固时减小了32.8%和36.4%,隧道上浮量和地层受扰动区域随加固厚度增加逐渐减小;该工程中隧道环形加固厚度大于0.20D时,计算得到的管片上浮量控制在30 mm以内,河底最大上浮量控制在20 mm以内;根据管片接头错台量和隧道上浮量的关系得到可控制管片接头偏差在5 mm以内,满足规范中管片拼装和验收时接头允许偏差量的要求。

软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

为得到能真实反应软土地基大直径盾构隧道结构受力特点又能保证衬砌结构安全的设计模型,结合广州轨道交通4号线南延段大直径地铁盾构隧道结构现场实测结果,采用ANSYS软件研究适用于软土地基大直径盾构隧道衬砌结构设计的计算模型。基于反分析得到的设计模型,对水平侧压力系数、地基弹簧刚度、管片厚度、管片接头位置、管片分块数量等影响大直径盾构隧道衬砌结构受力特性的因素进行敏感性分析。结果表明:1)采用地基弹簧模拟底部反力并通过调整弹簧的范围可得到既能真实反映衬砌结构受力特性又能保证结构安全性的计算模型; 2)衬砌结构受力对侧压力系数和管片厚度敏感,对地基刚度不敏感; 3)接头位置变化和管片分块数量主要影响布置地基弹簧范围内的管片受力。

深厚软土地层紧邻地铁深大基坑分区设计与实践

宁波绿地中心项目处于深厚软土地层,基坑面积约41000 m^2,挖深15.9~18.1 m,周围环绕着地铁站,地段隧道,桥梁和地下车道,周围环境复杂。结合基坑特点,基坑支护结构设计采用'分区顺作'+'板式支护'+'多道支撑'的支护体系方案。为了减少基坑开挖对周围环境,特别是地铁隧道的影响,该项目采取了多种技术措施。详细介绍了基坑分区思路、轴力补偿钢支撑、隔离桩等设计思路。实施结果及监测数据表明,采取的技术措施取得了很好的实施效果,整个施工过程达到了安全可控的目标,亦为类似工程提供参考。

软土大直径泥水盾构隧道施工期上浮的控制措施

大直径盾构公路隧道在近工作井区段覆土较浅,施工期易产生上浮现象。借助以往软土地区泥水盾构隧道的设计经验,通过分析影响隧道上浮的物理环境和工艺操作,得到可能产生隧道上浮力的主要因素为地下水、同步注浆浆液、盾构姿态调整、地基回弹、泥浆后窜;间接影响隧道上浮趋势的主要因素有覆土厚度、地下水位、结构尺寸和材料重度、上覆土压缩特性、掘进速度和管片接头刚度。隧道抗浮的主要措施有增加上覆土临时压重、优化盾构施工参数与姿态控制、打设门式抗浮结构、改善注浆工艺及浆液性能、二次注浆、加强管片纵向连接等。

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞主要工程地质问题

香炉山深埋长隧洞是滇中引水工程总工期控制性工程,隧洞总长62.596 km,最大埋深1450 m,具有线路长、埋深大、勘察研究范围广、地质构造背景与岩溶水文地质条件复杂、地下水环境影响敏感等工程特点。勘察期通过大范围线路比选和综合勘察测试研究,逐步选定了隧洞线路并基本查明其工程地质与水文地质条件,对隧洞高地震烈度区抗震与穿越活动性断裂抗断问题、涌突水(泥)与地下水环境影响问题、高地应力与硬岩岩爆及软岩大变形问题、高外水压力问题及穿越煤层、膨胀土特殊岩土工程地质问题等进行了深入分析,为隧洞工程设计、施工提供了可靠的技术支撑,为类似深埋长隧洞的相关研究提供参考。

软土地层大断面矩形隧道结构施工力学行为监测与分析

为确保软土地层大断面矩形下穿隧道施工时的安全,以昆明轨道交通3号线区间浅埋暗挖隧道为依托,采用中导洞法,将全断面分成6个导洞按照先中间后两侧、先上面后下面的顺序施工,并采用现场监测和理论分析的方法对隧道支护结构受力进行全过程监控与分析。监测分析结果表明:在矩形隧道顶部与侧面设置超长大管棚条件下,隧道初期支护内力变化较小,因受不同导洞开挖扰动影响,隧道结构底部出现受拉现象,导洞(2)(中下导洞)、导洞(4)(左下导洞)和导洞(5)(右上导洞)对整体结构安全起决定性作用,需要重点监控;最大围岩接触应力出现在导洞(4)(左下导洞)底部,隧道4个角的围岩应力明显大于其他部位,需要加强隧道底部基础注浆,以提高地基承载力;临时支护应力受不同导洞开挖影响出现明显的波动,很好地反映各导洞施工过程中围岩应力释放的特征。

大断面软弱土层浅埋暗挖隧道土体预加固模拟分析

针对大断面软弱土层浅埋暗挖法隧道施工,首先介绍四部CRD法暗挖施工工序及主要工艺参数,基于现场土体开挖和沉降变形大的不利状况,分析原因提出六部优化CRD法施工技术措施,并采用数值模拟计算分析隧道轮廓线外不同加固范围5种工况下隧道开挖变形与受力分布规律;最后建议给出合理的土体加固范围。