建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收关键技术研究

建筑物下方常规矿山法地铁隧道盾构接收无地面注浆加固及井点降水条件,为避免地表及建筑物变形过大且确保盾构接收无水条件,提出超前大管棚+两道端头墙+洞内回填砂浆+洞内潜埋井降水的盾构接收方案。以成都地铁5号线科园站—九兴大道站区间建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收工程为背景,运用有限元方法分析研究建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收地表及建筑物的沉降变形规律,并辅以现场实测手段验证。研究结果表明:基于洞内回填砂浆体及潜埋井降水的盾构接收方案地表沉降极值为3.81 mm,小于地表沉降控制值,且距矿山法隧道端头墙约35 m范围盾构掘进对地表沉降影响显著,施工期间应加强监控量测;盾构接收段正上方建筑物沉降极值为8.52 mm,亦小于建筑物沉降控制值,地表及建筑物沉降极值均位于盾构隧道轴线正上方,且现场实测值与计算值基本吻合,该洞内盾构接收技术方案合理可行且安全可靠。

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。

地铁区间盾构下穿对地表建筑物的影响分析

以某区间盾构下穿单层停车场为依托,基于有限元分析软件Plaxis 3D,针对地铁盾构区间下穿停车场施工对停车场结构及桩基础产生的位移和应力进行数值分析模拟,并结合地面沉降变化,进而评估区间盾构下穿既有建构筑的安全性及可行性,保证轨道交通项目的顺利实施,对于类似的工程亦具有一定参考价值。

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。

地铁盾构并行下穿既有明挖隧道加固方案研究——以济南黄河隧道北岸段地铁下穿明挖公路隧道为例

为解决公轨合建水下隧道分离后,地铁隧道长距离并行近接下穿明挖隧道过程中面临的变间距下穿扰动、地层脱空的问题,以济南黄河隧道北岸段地铁下穿明挖公路隧道为依托,建立考虑可张开地层-结构界面和结构变形缝的精细化三维仿真模型,探究不同加固方案下盾构施工对地层脱空及既有结构的影响。结果表明:1)相比于无加固措施,采用立柱桩加固后,最大地表沉降减少52%,沉降曲线峰值叠加效应得到有效控制;2)采用立柱桩配合三轴搅拌桩加固,盾构下穿过程中既有结构底板横向最大差异沉降减少43.4%,最大沉降降低47.0%;3)无加固措施下,盾构掘进导致既有隧道结构底板与地层之间脱空效应明显,最大脱空位移达1.44 mm,相比于三轴搅拌桩加固,采用立柱桩加固更能有效减少结构底板脱空;4)无加固措施下既有结构最大拉应力增量超限(1 MPa),采用单一三轴搅拌桩加固有增大既有结构注浆范围内拉应力增量趋势,而采用立柱桩配合三轴搅拌桩加固,可有效减少50%的既有结构拉应力增量。盾构并行下穿既有结构时,相比显著强化单一加固措施,综合考虑地层位移控制(防脱空)和结构应力控制的加固措施更加安全有效。

相邻深大基坑同期施工相互影响及对邻近既有地铁结构影响研究

随着城市建设的发展,相邻深大基坑同期施工的情况愈发常见,然而其协同施工措施、同时开挖的相互影响及其对邻近既有地铁结构的耦合影响规律尚缺乏研究。以实际工程为背景,借助有限元方法,探究相邻深大基坑不同协同施工方案工况下围护结构变形的相互影响,以及对既有地铁结构的变形影响规律,为类似工程提供参考。研究表明,同期施工对基坑围护结构的影响主要体现在相邻方向上,且会大幅减小相邻侧墙体的变形;同期施工的相互影响效果应结合周围场地环境和基坑几何形状特点进行分析;采用不同的施工协调方案,在完工后两基坑围护结构的整体变形以及相邻既有地铁结构的变形差异很小;两基坑同期施工使既有地铁车站产生较大的水平变形,而竖向沉降较小;应考虑采取一定措施减小车站与隧道交接处的相对位移;两基坑同期施工对既有临近地铁结构的变形总体影响大致等于两基坑单独开挖时的影响效果的叠加。

盾构穿越类型对既有隧道变形与损伤影响

变形与损伤是评价结构影响的两个不同类型的指标。在穿越工程中,隧道保护标准几乎都采用以隆沉大小、差异沉降以及曲率半径等为主的变形类保护指标,因此研究这两类指标之间的关系和符合程度,对隧道保护指标的合理判定具有重要的现实意义。以徐州地铁1号线典型标段区间隧道为例,基于新建隧道不同穿越类型下对于既有隧道的影响,对变形和损伤两类指标进行分析。结果表明:隆沉位移的绝对值与损伤因子并无直接关系,而隧道曲率和环面相对扭转则对损伤因子的开展影响较大,且当曲率符合规范时,拱底损伤因子发展仍有可能引起地铁隧道运营期渗漏,建议在评价运营期盾构隧道时加入损伤指标。

类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构力学性能模型研究

目的:类矩形无立柱盾构隧道结构能适用于隧道渡线段,但缺乏该新型结构的针对性力学性能分析模型,故有必要对此开展研究。方法:基于无立柱盾构隧道原型结构试验结果,初步分析了钢结构管片在设计运营工况下的整体变形及位移特征。进一步采用等效刚度均质环模型和梁-弹簧模型对结构的受荷响应进行了模拟,其中梁-弹簧模型的计算参数通过接头足尺试验来标定。将2种模型的计算结果与足尺试验结果进行对比,分析了不同模型的优劣,给出了不同模型的适用范围。最后,结合力法原理和2种计算分析模型对类矩形无立柱衬砌结构的变形机理进行了分析,探究钢结构管片不同部分的变形贡献。结果及结论:等效刚度均质环模型及梁-弹簧模型均可用于类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构的计算分析,其中梁-弹簧模型对于钢结构管片力学性能的模拟更加精确,尤其是在变形方面;等效刚度均质环模型对于钢结构管片响应的模拟精度稍差,但是用于结构设计仍然能保证足够的安全储备。针对结构变形机理的分析表明,类矩形无立柱盾构隧道结构的收敛变形主要来源于管片本体及接头两部分,其中接头变形约其占2/3。

泥岩地层大跨度暗挖密贴下穿既有线车站沉降的分析研究

某地铁商务区站暗挖密贴下穿既有线车站工程要求既保证既有线的安全运营,确保既有结构不被破坏,还需对既有车站结构进行叠合加强。施工过程中,在矩形断面暗挖导洞采用型钢拱架支撑,及时对地层产生支护作用,同时采用跟踪注浆技术达到在施工过程中及施工后控制沉降的目的;此外,开挖过程中严格控制施工步序,采用信息化施工。监测结果表明,本工程暗挖施工对既有车站变形的控制效果总体良好,既有结构及轨道沉降均未超出目标控制值;既有线轨道最大沉降约4mm,成功实现安全下穿既有线的目标。本案例成功经验可为类似下穿既有线工程提供借鉴。

多结构物下穿上跨同一既有地铁盾构隧道变形控制研究——以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为例

为解决既有地铁盾构隧道的上下层次先后进行工程建设带来的反复扰动变形大、结构开裂渗漏等一系列问题,指导设计合理的变形控制方案,以深圳市岗厦北综合交通枢纽工程为依托,下层次的暗挖电缆隧道十字交叉近接下穿采用预加固、辅助工程措施、开挖支护关键技术,上层次的地下商业空间平行上跨采用数值模拟不同降水深度、纵向分段跳舱长度、基底加固方案,并通过信息化监测探究上下层次进行工程建设对近接既有地铁盾构隧道的变形影响规律。研究结果表明:1)暗挖电缆隧道20 m范围内受扰动影响较大,可采用长度大于20 m的管棚预加固措施控制变形值。2)提高暗挖电缆隧道拱架的刚度和增加锁脚锚杆数量是降低既有地铁隧道变形的有效措施。3)预加固注浆压力宜控制在0.5 MPa,既有盾构隧道上浮在+2 mm范围内。4)上层次的地下商业空间平行上跨施工开挖至接近既有地铁盾构,大面积卸载在时空效应下会引发上浮变形突变,应缩短结构分段长度及暴露时间。5)降水施工应采取逐级降水达到既有地铁盾构隧道底部的深度,可合理平衡降水引起的土体固结沉降与土方开挖引起的隧道上浮。6)暗挖电缆隧道下穿扰动影响的30 m范围内,地下商业空间平行上跨施工对既有地铁盾构隧道产生的实际变形较数值模拟变形显著,且随着扰动距离增大对既有结构变形影响程度减小。

自动变形监测系统在地铁结构变形监测中的应用

地铁作为现代城市交通的重要支柱,其结构安全与稳定对于城市居民的出行至关重要。随着地铁建设规模的不断扩大,地铁结构变形监测逐渐成为地铁工程领域的关键课题。在这一背景下,该研究旨在探讨地铁结构变形监测中自动变形监测系统的应用,以期为提高地铁工程的安全性和可靠性提供有益的借鉴。该研究主要探究地铁结构变形自动监测系统的应用效果,采用文献对比法和理论分析法进行研究。首先,论述地铁结构变形监测的必要性;其次,分析地铁结构变形监测中自动变形监测系统技术;最后,结合实际案例,如太原地铁沿线形变监测和深圳市福田区地铁线区间隧道结构监测项目,深入探讨自动变形监测系统在地铁结构变形监测中的应用效果和技术实施手段,为地铁工程监测领域提供参考和借鉴。

基坑开挖对盾构隧道影响的三维数值分析

当开挖基坑位于隧道附近,由于基坑开挖导致影响范围内的土体应力释放,打破了土体原有的应力平衡,致使基坑底部隆起,进而使基坑开挖范围内的土体发生位移,从而带动周围隧道产生移动。以武汉地铁7号线北延工程天阳路站至腾龙大道站区间风井基坑为例,采用三维有限元数值模拟的方法,模拟了基坑开挖引起的盾构隧道变形和内力的变化,分析得出了采取分段分区施工方案能够明显改善基坑开挖引起的盾构管片的水平、竖向位移以及内力变化,结合现场实际穿越过程中的监测数据,与数值模拟结果基本一致,说明施工方案合理可行。

盖挖逆作地铁车站施工对周边建(构)筑物变形影响研究

盖挖逆作法对于位于城市交通繁忙地段、无敞开工作面的地铁车站有极大的应用前景。盖挖逆作地铁车站施工无可避免地会对周边建(构)筑物产生影响,不利于车站本身和周围人员的安全。为此,文章结合深圳地铁11号线华强南站工程实例,根据施工工况对周边建(构)筑物变形监测数据进行分析,研究车站施工对周边建(构)筑物的变形影响,并据此提出相应的变形控制施工建议,以期为类似工程提供参考和借鉴。

地铁隧道盾构法施工全过程风险分析

由于地铁隧道盾构法施工工程中勘察、设计、施工等方面存在大量的风险因素,其不确定性、复杂性都增加了风险分析的难度,一般的风险分析方法不能较好地评估地铁隧道盾构法施工工程风险。本文提出了基于模糊综合分析的地铁隧道盾构施工风险评估方法,以初步统计的地铁隧道盾构法工程质量安全事故数据和专家调研数据为基础,首先构建地铁隧道盾构法施工的风险清单,然后采用模糊对数概率和模糊对数损失率的概念对风险事件进行定量分析,再求出风险事件的风险值及风险等级隶属度,最后确定地铁隧道盾构法施工工程的总体和每个风险事件的风险等级,该方法的结果与上海市地铁隧道盾构法施工风险水平现状相一致评,其结果可为下一步风险预防和控制提供科学依据。

无锡地铁深基坑支护结构受力变形特性研究

地下工程的建设对无锡地区深基坑的设计、施工和监测技术提出了重大挑战。无锡地区尚无本地区的基坑工程设计规范,而且在深基坑的实践过程中也不时发生基坑倒塌、围护结构位移过大、基坑漏水等事故。针对无锡地区独特的地质条件,分析了深基坑支护结构的受力变形特性,探讨适合无锡地铁基坑支护结构的计算方法。结合无锡地铁一号线市民广场站基坑监测数据,总结了地下连续墙的变形规律,并对无锡地区地基水平抗力比例系数m值进行反演,确定了合理的计算参数,为今后无锡地区的地铁基坑设计提供了参考依据。

地铁盾构隧道整环衬砌结构三维有限元分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS建立地铁盾构隧道整环衬砌结构的三维有限元模型,计算分析衬砌环在试验荷载工况下的荷载—变形关系曲线、变形过程中隧道管片的内力发展过程;计算分析试验荷载工况下衬砌环直径变形量发展至一定收敛限值时,进行钢板加固,并继续计算完成荷载-变形全过程关系曲线、变形过程中隧道管片的内力发展过程。通过与试验结果的对比分析,有限元计算结果与试验结果两者的变化规律是一致的;计算结果在反映结构应力/应变分布规律方面有重要参考作用。

盾构施工临近建筑物变形影响因素关联性分析

基于大量工程实践和资料对建筑物变形安全影响因素进行分析,基于实际数据样本利用粒子群和支持向量机算法,得到影响因素与建筑物变形特征之间的关联模型,并对模型进行验证,利用蒙特卡洛模拟算法仿真模拟得到大量仿真样本,利用卡方关联分析方法和灰色关联算法对各影响因素的关联度进行挖掘,了解各个影响因素与建筑物变形特征之间的关联性程度,进一步得出需要重点控制的建筑物变形的关联影响因素,为临近建筑物的保护控制提供决策参考。

基于有限元分析计算设计灵敏度和网格更新的三维形状优化算法

该文提出一种用于含涡流电磁装备三维形状优化设计的新算法。在三维涡流场有限元分析的基础上,推导了复数形式的设计灵敏度和伴随向量计算公式。根据刚体弹性形变原理及其有限元分析,提出了形状优化计算过程中三维有限元网格更新的新方法,该方法适用于各种形状优化系统,足以获得良好的网格质量和光滑的设计表面。该算法将性能分析、最速下降法与灵敏度计算以及网格更新有效结合,构成集成化设计系统,并成功地用于电磁屏蔽钢板和变压器油箱屏蔽的最优形状设计。

某工程建设对成都地铁2号线隧道的安全性影响评估

成都市某工程地下结构部分上跨已运营的成都地铁2号线盾构隧道,其基坑上跨段地质条件复杂,且有部分地下两层基坑已施工完成。针对该工程深基坑与邻近地铁隧道之间的相互影响分析,应用有限元建立了岩土-结构整体计算模型,对工程基坑及上部结构施工对隧道安全性的影响进行了评估。为减小基坑变形对地铁的影响,从安全可靠、经济合理的方面出发,提出了针对措施及建议,供类似工程参考。

上跨地铁基坑开挖对区间隧道变形影响的监测与数值分析

以厦门第二西通道A3标段上跨地铁一号线明挖基坑工程为背景,研究基坑开挖过程对地铁区间隧道变形的影响。依据监测数据对不同开挖工序下的隧道结构的竖向位移和水平相对收敛进行分析,建立基坑支护体系与土体的三维有限元模型,并将结构竖向位移的模拟结果同监测数据进行了对比。分析结果表明,地铁区间隧道与基坑中央的距离与其隆起量成负相关,开挖土体与区间隧道的距离与其隆起量成负相关,开挖底层土所引起的相对收敛量大于其余工况,结构的相对收敛变化速率和开挖土体与隧道距离成正相关,模拟结果与监测数据略有差异,但两者变形规律基本一致。