Analytical solution for longitudinal deformation of shield tunnel induced by overcrossing tunnelling considering circumferential joints

This paper presents a new analytical solution for assessing the longitudinal deformation of shield tunnel associated with overcrossing tunnelling in consideration of circumferential joints.A simplified longitudinal beam-spring model(SLBSM)is established to model the longitudinal behaviours of shield tunnel,which can consider the opening and dislocation between segmental rings simultaneously.Then,the existing tunnel is treated as the SLBSM resting on the elastic foundation.The state equations including tunnel displacements and internal forces are constructed to solve the discontinuous deformation of circumferential joint-segmental ring.The feasibility of the proposed solution is verified through three well-documented cases.The predictions from the proposed method are also compared with other analytical methods.It is found that the proposed method can well capture the deformation of tunnel segmental rings and joints,where the rigid displacement mainly occurs in the segmental rings while the rotation and dislocation occur in the circumferential joints.Some dominant parameters are also analysed to explore the effects on existing tunnel deformation,including the rotation stiffness and shearing stiffness of joints,the skew angle and the clearance between new and old tunnels.

新建上跨公路隧道对既有下方铁路隧道结构安全影响分析

新建隧道大角度上跨施工易对下方既有隧道结构造成不利影响,为了确保既有隧道运营安全,需对新建隧道上跨后的既有隧道结构安全性进行评价。依托重庆至黔江铁路徐家堡隧道工程,借助有限元软件MIDAS分别构建地层结构模型和荷载结构模型,对新建隧道上跨修建后既有隧道围岩变形、结构受力及安全系数进行系统分析。研究结果表明:由于上方土体大量卸荷,下方既有隧道整体发生隆起变形,最大变形位于仰拱处,增量为1.173 mm,现场沉降监测验证了数值计算的合理性。新建隧道的施工破坏了既有隧道的承载拱效应,导致结构受力增加,但均小于安全限值;荷载结构法表明,公路隧道修建前后下方铁路隧道结构最小安全系数分别为7.05、4.73,说明公路隧道的修建对铁路隧道有一定影响,但仍在安全可控范围内。

大跨度曲线钢箱梁上跨双线铁路施工全过程性能监测研究

针对曲线钢箱梁上跨双线铁路施工安全风险高的问题,文章以宁马高速公路改扩建涉铁工程为依托,基于Midas Civil建立了钢箱梁推拉施工有限元模型,对施工过程桥梁结构进行了仿真计算分析,并实时监测了拖拉过程中钢箱梁的线形及导梁应力变化,研究了拖拉过程导梁的应力变化趋势和钢箱梁的变形规律。研究结果表明,监测数据和数值模拟数据的变化趋势一致,两种方法对比分析可有效反映结构受力状态。钢箱梁在拖拉施工过程中的不利状态为导梁上墩之前的最大悬臂状态和上墩阶段,保证导梁上墩前的合理施工状态是顺利完成钢箱梁拖拉施工的关键。

基于FLAC^(3D)的砂质淤泥质土层地铁施工影响因素分析

为分析叠交地铁施工中既有隧道变形的影响因素,依托苏州市轨道交通S1线工程S1-TS-05标段,针对在砂质淤泥质土层中盾构上穿施工导致的既有隧道的沉降与变形,采用数值模拟方法分析隧道几何参数、空间位置、地层参数等因素对既有隧道的影响,结合现场监测验证数值计算的准确性。研究结果表明:在砂质淤泥质土层盾构上穿施工中,既有隧道的位移和管片变形以竖向沉降为主,且沉降量随着盾构直径的增大而增大,随着覆土层厚度、新旧隧道净距、下穿角度,以及地层弹性模量的增大而减小。现场监测数据与模拟结果较为吻合,既有隧道位移与距叠交中心距离呈负相关关系。研究结论可为同类型地层条件下叠交地铁隧道盾构施工变形控制提供参考。

既有地铁线上跨基坑管幕MJS地基加固施工实例分析

以徐州新建彭祖大道下方的隧道开挖区间为研究对象,针对徐州的地质条件研究了该地下工程近距离上跨既有运营地铁2号线对2号线的影响,并且采取了管幕加MJS工法联合加固地基的施工方案,对既有地铁2号线进行加固保护和控制地表的沉降。通过有限元分析可以看出,管幕法联合MJS工法可以有效控制既有2号线的变形隆起数值,在一级放坡施工阶段,铺设管幕数值为3.92 mm,未铺设管幕数值则为6.45 mm,并且在铺设管幕的情况下开挖基坑的变形也得到了较好的控制,证实了联合两种方案可以有效地保护既有2号线和基坑的施工安全。最后以10 d为一个周期进行监测,数据呈现出正常的变化规律,监测的结果与施工工况、土质状况基本吻合。

高速铁路上跨既有高速公路大跨度连续梁施工技术研究

本文主要介绍了在新建成都至自贡高速铁路上跨内威荣高速公路(40+64+40)m连续梁施工中,由于该连续梁跨度很大且上跨既有高速公路,使得施工大安全风险高。为此项目部对该连续梁挂篮受力进行分析复核,同时做好安全防护措施。通过一系列举措,安全顺利地完成了该大跨度连续梁施工,保障了高速公路的通行安全。该上跨既有高速公路大跨度连续梁施工所涉及的相关技术也为后续类似施工提供了借鉴和参考。

上跨复杂航道大跨度悬臂连续梁施工技术研究

本文主要介绍了在苏台高速(二期)TJ05标屠家浜桥上跨杭运河二通道(60+100+60)m连续L梁施工中,由于该连续梁跨度很大且所处区域为复杂航道,使得施工难度大大增加,同时对航道通行存在很高的安全风险,而且对连续梁施工质量及线性控制也提出了很高要求。为此项目部对该连续梁施工中挂篮受力进行认真计算分析确保其满足施工要求,同时对连续梁施工中的各项工序进行严格把控,通过一系列措施,不但安全顺利地完成了该大跨度连续梁施工,保障了航道的通航安全,而且成形后的梁体质量及线性也满足相关要求。该上跨复杂航道大跨度连续梁刚构施工所涉及的相关技术也为后续类似施工提供了借鉴和参考。

大跨度钢箱梁上跨交通道路施工技术研究

本文主要介绍了在太原武宿国际机场空港配套工程项目跨太榆路高架桥施工中,由于该高架桥上跨交通主干道且梁体安装时需占用道路部分设施,不但施工组织繁琐复杂,施工周期长,而且对周边交通也存在较大的影响及安全风险。为确保该立交桥能够顺利完成施工,项目部通过对现场认真调查并制定详细的施工方案,同时对施工中的各项工序进行严格把控,通过一系列举措,不但安全顺利地完成了该立交桥钢箱梁的施工,最大限度地降低了对周边交通环境的影响,确保了车辆通行安全,而且梁体施工质量及线形也满足相关要求。该大跨度钢箱梁上跨交通道路施工所涉及的相关技术也为后续类似施工提供了借鉴和参考。

基于Midas Civil的钢结构人行天桥荷载试验和承载力评价

文章基于Midas Civil有限元数值分析模型,采用等效弯矩原理施加荷载,对东莞市虎门镇黄河时装城路段的钢结构人行天桥进行荷载试验检测,测试结构重要受力部位的应力应变情况和变形分布规律,并将试验测试数据与理论分析数据进行对比,结果表明:该钢结构人行天桥的应力应变和刚度均满足规范要求,验证了桥梁的极限承载能力状态和正常使用极限状态良好。

盾构近距离上跨施工对既有隧道的变形影响——以厦门地铁6号线某区间上跨地铁2号线为例

盾构近距离上跨既有隧道风险是工程设计所面临的难题,也是施工过程中的重难点。文章以厦门地铁6号线林埭站—马銮西站区间上跨既有2号线运营隧道为工程背景,首先从设计角度采用MIDAS有限元数值计算软件进行数值模拟与计算分析,对工程上跨方案进行评估;在确保满足控制要求的前提下,提出了相应的现场施工控制措施;最后结合实际施工情况,进行隧道结构沉降位移监测,总结了隧道结构位移的规律。结果表明,上跨过程既有隧道呈现先沉降、后隆起再稳定的变化规律,研究成果可为类似工程的设计和施工提供参考。

软土地层地铁盾构上跨既有隧道施工技术应用研究

随着城市轨道交通建设的高速发展,地铁盾构施工难免出现叠交情况,而软土地层地铁盾构小净距上跨既有隧道在施工组织过程中的应用成果相对较少。以天津地铁6号线二期工程出入段线隧道上跨海河教育园区站-南开大学津南校区站区间既有隧道为背景,系统阐述了深孔注浆、随行支撑台车、自动化监测系统、控制盾构掘进参数等关键技术,该技术的实际应用取得良好实践效果,相关经验可供类似工程参考。

层状地基新建隧道上穿引起盾构隧道纵向变形耦合分析

为准确预测新建隧道上穿作用下既有盾构隧道的隆起位移,考虑土体的天然成层性,提出成层地基中新建隧道上穿作用下盾构隧道纵向位移的解析解答。首先,分析盾构隧道与周围土体的相互作用,构建盾构隧道与土体的整体耦合平衡方程。其次,基于Mindlin解求得新建隧道开挖卸荷作用下下部成层地基土的隆起位移,结合耦合平衡方程得到盾构隧道的纵向位移解。最后,与3个上穿工程实测数据进行对比,对相关参数进行分析。结果表明:1)当既有隧道下部地基分层性不明显,前人基于弹性地基梁的预测方法与本文方法均能较好预测下部隧道的隆起位移;2)当地层具有明显分层时,所提方法预测结果与实测结果具有较好的一致性;3)增大新建隧道直径将导致既有盾构隧道隆起位移的增加和隆起范围的增大;4)减小新建隧道与下卧隧道之间的穿越净距将导致下部盾构隧道的隆起值增加;5)既有盾构隧道位于上软下硬地层之上时,其隆起范围小于上硬下软地层,但其隆起量大于上硬下软地层。

杭州市下沙地区某顶管上穿已运营地铁隧道的实例分析

本文以杭州下沙地区电力隧道顶管上穿已运营隧道为例,介绍了顶管上穿时隧道的变形特性及对隧道的保护措施。杭州下沙地区分布深厚的粉砂土,粉砂土具有透水性好、易液化等特点,粉砂土层中顶管施工容易引发漏水事故,同时会引起土体变形进而带动周边隧道变形。顶管上穿隧道时,应采取必要措施加固土体。本文电力隧道顶管与隧道净距2 m,距离较近,上穿位置采用MJS加固,顶管穿越时间应选择在夜间地铁停运时间段,防止可能发生的次生事故影响地铁乘客的生命财产安全。通过三维数值计算分析顶管施工对隧道变形的影响,得到顶管穿越时地铁隧道的沉降变形值,并与实测数据进行了对比分析。结果表明,隧道最大沉降的数值计算值为1.57 mm,实测数据最大值为2.3 mm,顶管上穿时,隧道变形以竖向隆起为主,隧道变形理论计算值与实测值较为接近。本工程采用实时的自动化监测手段,并制定了合理的控制隧道变形的措施,可确保工程安全。

软土场地上跨既有地铁隧道基坑施工控制与监测

近年来,随着城市地下空间的不断开发利用,基坑工程上跨地铁盾构隧道的情况越来越多。基坑工程的开挖会引起周围土层的应力场及位移场发生变化,从而使得地铁盾构隧道产生附加内力和变形,极大地影响了地铁的安全运营。本文以杭州某软土地区上跨地铁隧道的基坑作为研究对象,采用了分区、分块开挖、土体预加固、隧道两侧施工抗拔桩、钢锭压重、钢筋混凝土叠合底板等地铁保护措施。地铁监测数据表明:工程采取的地铁保护措施是可行的,地铁变形在控制范围之内。场地整平期间,由于下方土体未加固,上下行均有较大的隆起,且变化速率快。桩基施工阶段,通过试桩发现隧道两边三轴水泥搅拌桩施工时,隧道总体先上浮后下沉。非核心区土方开挖期间,盾构上下行均有少量上浮,水平收敛无明显变化;核心区开挖期间,盾构上下行有一定的上浮及缩径,地铁上方基坑分区作用明显。

大断面隧道小净距上跨既有隧道施工方案优化

成都市轨道交通17号线二期工程阳公桥站—龙爪堰站区间隧道上跨既有7号线盾构隧道采用交叉中隔壁法施工。通过数值仿真结合现场监测,分析大断面隧道以小净距上跨施工时既有隧道拱顶隆起与地表沉降的变化规律,并通过分析新建隧道初期支护厚度、钢拱架间距、单次拆撑长度对既有隧道拱顶隆起和地表沉降的影响,对原施工方案进行了优化。结果表明:先行开挖的两个导洞施工对既有隧道拱顶隆起与地表沉降影响明显;既有隧道拱顶隆起与地表沉降随钢拱架间距和单次拆撑长度增大而增大,随初期支护厚度增加而减小。建议新建隧道上跨施工时采用初期支护+二次衬砌+三次衬砌的复合衬砌结构,钢拱架间距取0.4 m,单次拆撑长度取6 m。

超近接上跨既有隧道施工影响分区及加固措施效果

为探明新建隧道施工的扰动影响范围以提出施工对策,从而保障既有隧道的安全运营,依托北京地铁新机场线上跨既有地铁10号线工程,采用FLAC^(3D)有限差分软件对不同埋深、净距下的既有隧道进行了施工仿真计算分析。基于既有隧道拱顶位移控制标准,即控制值2 mm和预警值1.4 mm,将扰动影响分域划分为强影响区、弱影响区和无影响区。根据施工影响分区及工程特点,提出了超前管幕和超前管幕+夹土注浆2种加固措施,并进行数值模拟分析。结果表明:超前管幕加固措施位移减小64.05%;超前管幕+夹土注浆加固措施位移减小70.23%。结合现场控制标准,近接施工采取超前管幕+夹土注浆加固措施能够保障新建隧道的施工安全性及既有隧道的运营安全。

MJS工法桩加固施工对运营隧道的影响研究

随着国内主要城市轨道交通的大规模建设,建成线路越来越多,运营里程成倍增加,地铁的安全运营对一个城市的重要性不言而喻。近年来,市政隧道上跨、下穿运营轨道交通的工程日益增多。上方基坑开挖卸载会使下方的盾构隧道产生形变,为抑制这种变形,软土地区采用MJS工法桩基底及门式加固的工程越来越多。利用徕卡TM50/60测量机器人及地铁自动化监测系统(GeoMos-CN),实时监测下方运营隧道的变形数据,研究加固施工引起既有盾构隧道的变形特性尤显重要。本文结合杭州某软土地区上跨地铁基坑工程的实测数据,分析MJS工法桩加固施工过程中不同工况下既有运营盾构隧道的道床沉降、水平位移、管片收敛的变形特性,总结隧道变形规律,以便及时发现安全隐患,进而有效地保障人民群众的生命财产安全,为后续同类工程实践提供参考借鉴。

异形钢箱梁人行连廊振动舒适度分析控制

针对异形钢箱梁人行连廊,提出一种精细化建模以及舒适度分析控制的方法。以深圳市福田区人行连廊工程为例,利用MIDAS FEA结构有限元分析软件,构建精细化分析模型,模型主要构件均采用板单元及实体单元模拟。利用精细化模型进行自振特性分析,得到结构的模态振型,依照《城市人行天桥及人行地道设计规范》(送审稿)进行初步舒适度判别。预设三种交通工况,得到三组不同的谐波动力荷载时程函数,对不满足频率要求的特定模态振型进行人致振动加速度计算。根据计算结果,对横桥向频率不满足要求的情况,通过微调主体结构刚度,使结构横桥向频率避开人致振动敏感频率峰值范围,减小动力荷载幅值,控制横桥向人行舒适度。通过设置调谐质量阻尼器的方式进行竖向舒适度控制,使其满足预设的舒适度指标。

新建高速公路桥梁上跨高速铁路隧道安全影响分析

在铁路隧道上方修建新的建(构)筑物,会导致铁路隧道周边土体应力重分布,从而导致隧道衬砌结构随之发生位移。某新建高速公路桥梁上跨南昆客专那了隧道,隧道内采用有砟轨道,为了保证那了隧道结构及轨道在新建公路桥施工及运营过程中的安全,采用数值分析的方法对桥梁上跨方案施工和运营引起铁路隧道结构变形、轨道变形及衬砌受力情况进行分析,分析结果表明:公路桥施工和运营对南昆客专那了隧道衬砌变形、轨道变形和结构受力的影响均满足规范要求,可供类似工程参考。

上跨营运线门式墩钢盖梁吊装施工技术

本文依托安九铁路安庆北特大桥46#-52#墩上跨高铁营运线门式墩钢盖梁吊装施工案例,详细介绍了钢盖梁吊装设备选型、设备运行场地处理、起吊点设置与验算、吊装工艺、钢梁与墩柱定位技术及施工安全管控措施。明确上跨高铁营运线门式墩钢盖梁吊装施工关键技术技术参数,为高精度安全吊装、施工质量控制及施工安全管控奠定了基础,为类似上跨营运线工程提供一定的参考。