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。

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。

“有限元-数学模型”融合驱动的地铁下穿既有桥梁变形预测研究

为探究地铁盾构穿越既有桥梁的影响,建立安全有效的变形控制体系,确定更加精准的施工过程变形预测方法。依托乌鲁木齐2号线盾构下穿人民路立交桥工程,采用MIDAS/GTX进行施工过程数值模拟并验证其准确性。通过数值模拟对改变土舱压力、地面预埋袖阀管注浆等方法进行安全控制措施的有效性分析。针对数值模拟+实测数据采用基于小波分析—自适应卡尔曼滤波组合模型进行变形预测,与实测数据及基于实测数据的模型预测值进行对比,探究最佳预测模型。结果表明:数值模拟与实测数据在盾构穿越后各墩台沉降误差及单/双线盾构通过后监测误差均不超过10%,初步验证数值模拟的准确性。利用数值模拟探究土舱压力、地面注浆等方法的有效性,并与实测数据对比进一步验证模型有效性。通过对基于数值模拟+实测数据的小波分析—自适应卡尔曼滤波组合模型预测结果与实测数据及基于实测数据的模型预测结果进行对比分析,发现基于数值模拟+实测数据的组合模型预测结果精度更佳,平均绝对误差与均方误差分别为0.10、0.01 mm,更加接近实测值,为类似工程提供参考。

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。

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。

盾构下穿北京地铁13号线望京西站站房基础变形及数值分析

随着盾构下穿既有构筑物的情形越来越多,盾构施工难免会对既有工程的安全使用和安全性造成一定影响。以北京地铁15号线关庄站—望京西站区间盾构隧道下穿13号线望京西站站房基础施工工程为实例,通过ANSYS有限元数值分析软件对土体注浆和未注浆工况下盾构下穿13号线望京西站站房基础的过程进行模拟,得出土体在注浆情况下既有结构的变形明显减小。将ANSYS有限元分析软件计算结果与现场监测结果进行比较,两者相差不大,验证了有限元分析软件的正确性,从而为今后盾构隧道穿越既有车站结构施工提供借鉴和参考。

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。

既有地铁结构覆土卸荷后变位及力学分析

卸除既有运营地铁结构上方或周围土体荷载,由于地基抗力势必引起地铁结构向临空方向变位,引起2个方面的问题:1)差异变形对轨道运营的影响;2)变形对地铁结构使用状态的影响。以车站上方开挖基坑为例,采用FLAC3D和SAP2000模拟,分析车站主体结构变形和内力发展规律,评价结构和运营安全受影响程度,为今后类似工程建设提供参考依据。

盾构隧道下穿市政桥梁的施工影响数值分析

以南昌市轨道交通1号线彭家桥站—师大南路站盾构区间下穿彭家桥为例,采用FLAC 3D软件对盾构隧道掘进进行模拟。通过数值分析方法,分析盾构隧道施工时的地层沉降、桥梁结构变形以及桥梁墩台基础的沉降(如桥台不均匀沉降、相邻基础沉降差等),预判盾构掘进施工对既有桥梁的影响,为施工措施的采用提供理论依据。

基坑施工对自身及既有地铁结构的影响分析

基坑施工会引起周围地层初始应力发生改变,造成基坑自身的变形,同时会导致紧邻的地铁结构受力和变形发生改变,严重时可能会对地铁运营的安全产生影响。因此,评估基坑工程对邻近地铁结构安全性的影响尤为重要。以某一地铁线路周边基坑工程的施工为例,采用大型有限元软件ABUQUS建立三维模型,模拟分析基坑施工对周边地铁结构位移变化情况,分析计算地铁结构的位移变化,以此来研究基坑施工对邻近既有地铁结构变形的影响。研究结果表明,基坑土方开挖导致土体自重应力释放,坑内土体产生回填变形,受围护结构内外侧水土压力差异的影响,导致基坑周边应力重新分布,地铁结构受应力变化的影响向基坑侧移动,出现最大位移位置为距离基坑最近处的基坑中部位置。通过对变形机理的分析,提出相应的控制措施,为今后的类似工程提供参考。

地铁盾构下穿地下结构物变形及应力计算分析

以常州地铁1号线盾构下穿十字形的中防花园商贸城为工程背景,运用Flac3D模拟研究其受施工影响下的结构沉降和应力分布情况及其安全性。研究表明,中防花园商贸城结构受盾构施工影响的沉降变化较为明显,商贸城结构在盾构掘进入口的位置沉降值最大,约为6.27 mm;商贸城结构的最大压应力为8.74 MPa,出现在隧道上方的支撑柱位置;最大拉应力为1.11 MPa,出现在商贸城侧墙拐角靠上位置;商贸城结构在盾构下穿施工的影响下其安全系数为1.41,总体上处于安全状态。

事故树分析法在地铁盾构施工地表沉陷事故中的应用

目前较多城市开始发展地下空间修建城市地铁,在地铁隧道施工过程中发生的地表沉陷事故累见不鲜,运用安全系统工程事故树分析法对地铁隧道盾构法施工中发生的地表沉陷事故进行分析和评价,分析发生地表沉陷的基本事件,运用结构重要度排序找出发生地表沉陷的主要原因,有针对性的提出对策措施,为控制地表沉陷事故的发生提供参考,为施工单位防止发生地表沉陷事故的安全管理提供依据。

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。