软土地层浅埋暗挖矩形大断面隧道施工力学响应特征

[目的]为探究在城市软土地层中安全有效地施工浅埋暗挖矩形大断面隧道的技术方法,以实现施工过程的安全性控制。[方法]以某地铁区间隧道工程为例,提出4导洞开挖和“中导洞”先行6导洞两种开挖方案。利用有限差分软件建立三维数值仿真模型,模拟了隧道施工过程并详细分析了隧道施工过程中的地层竖向位移和初期支护内力变化。通过与现场监测数据分析对比,验证了所提工法的合理性与有效性。[结果及结论]在导洞开挖阶段,隧道顶部和底部的地层竖向位移最为显著,且相邻导洞的开挖对位移影响有限。采用6导洞开挖方案,与4导洞开挖方案相比,底部最大位移值显著减少了21.5%,同时在施工过程中,底部的竖向位移速率也降低了6.1%。特别是在中导洞施工期间,地层竖向位移变化速率是侧导洞变化速率的1.2倍左右,这表明中导洞对地层的影响更为显著。6导洞开挖方案在控制施工期间地层变形和结构受力方面更为有效,特别是在中导洞施工阶段,需要特别关注并加强监控和支护措施。

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。

软土地区矩形隧道地表施工沉降的Peck公式修正

根据昆明某软土地区矩形隧道施工的实测数据,对Peck经验公式进行修正,得到修正后的Peck公式。根据浅埋暗挖法施工特点,提出修正的Peck公式分为左线和右线表达式,引进参数α_L和α_R对2类表达式中的开挖宽度D进行修正;同时引进参数β_R和β_L对左线和右线表达式中沉降槽的宽度系数i进行修正。经过修正后的Peck公式能很好地预测软土地区矩形隧道地表施工沉降。

类矩形盾构隧道数值模拟研究及若干施工因素分析

地表变形和管片抗浮是浅埋类矩形盾构隧道施工的重要控制指标。为了探究某些施工因素对地表变形和管片抗浮的影响规律,依托宁波轨道交通3号线项目,通过有限元软件ABAQUS进行的数值模拟,对浆液结石体弹性模量、应力释放率、隧道压重等施工因素进行了分析。结果表明,浅埋类矩形成型隧道地表变形表现为沉降,地表沉降量随着浆液结石体弹性模量增大而变小,随着应力释放率增大而变大;通过压重控制地表沉降效果很小,应采用抗剪强度高、比重大的同步注浆浆液控制管片上浮;合理地调节各施工因素可有效控制地表沉降和管片上浮。研究成果可为类似工程施工因素优化和地表变形控制提供参考。

软土浅埋暗挖矩形隧道地层变形规律研究

文章以厦门嘉禾园湖光路暗挖地下通道为工程背景,采用有限元数值模拟方法,研究了不采取预加固措施条件下软土浅埋暗挖矩形隧道地面和地中变形规律,通过分析地面横(纵)向变形,得出了隧道开挖引起的地面横(纵)向变形规律及曲线形态,并结合变形方向、变形速率及变形量,对地面变形进行了分区;通过分析地中横(纵)向沉降和水平变形,得出了地中横(纵)向沉降及横(纵)向水平位移随不同深度的变化规律及曲线形态。研究成果可为软土浅埋暗挖矩形隧道预加固机理研究、设计参数选定等提供借鉴。

某矩形大断面地下通道超浅埋暗挖工程设计与施工

文章以通过下穿繁忙道路下的2个矩形大断面超浅埋暗挖工程为例,介绍采用锁扣管棚预加固、全断面注浆、型钢拱架支护、分大断面为小断面错位开挖等一系列超浅埋暗挖法设计与施工技术。表明在城市不宜明挖的条件下,采用超浅埋暗挖矩形大断面地下通道有较大的技术优势,并提出:1)采用锁扣管棚是本工程成功的关键,设计时应充分考虑各种工况,设计计算可采用弹性支点法,在入口1H(H为洞高)范围内,管棚内力及支反力变化较大,应仔细考虑,而其后为一般开挖段,内力及支反力均趋于稳定;2)施工前对地下管线进行详细探查尤为重要;3)长距离锁扣管棚施工难度较大,钻进工艺由原来钢管全程双线约束,改为一线一点约束,管棚施工可以顺利进行。

大断面矩形顶管隧道施工引起的地面沉降分析

针对郑州市下穿中州大道的双线矩形顶管隧道,通过现场实测对双线隧道施工过程中地面沉降变化规律和分布特征进行分析。研究结果表明:大、小矩形顶管隧道施工对地面沉降的影响范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 4倍和1. 5倍,对刀盘前方土体的扰动范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 3倍和3. 0倍;管节脱离矩形顶管机尾7 d后地面沉降趋于稳定;倒锥形壳体锥度设置过大、前后壳铰接处漏浆和土仓压力设置不合理是诱发地面沉降的关键因素。

考虑管-土/泥浆接触状态的浅埋大断面矩形顶管隧道摩阻力计算方法研究

研究分析顶管-土体/泥浆的接触状态,进而结合全土柱地层压力理论和摩擦学理论,建立考虑管-土/泥浆接触状态的浅埋大断面矩形顶管隧道摩阻力计算方法,并开展工程实例验证与应用。研究结果表明:本文所建立的考虑管-土/泥浆接触状态的矩形顶管隧道摩擦力计算方法的理论计算结果与实测结果较吻合,该方法具有可靠性,可用于指导实际工程的设计与施工;受顶管姿态、泥浆套质量影响,顶管管壁接触存在完全管-泥浆、完全管-土和管-土/泥浆共存3种接触状态,在实际施工中,以管-土/泥浆共存接触状态为主;顶管顶进初期,受端头井地层加固及泥浆套形成质量等因素影响,界面接触模式应按管-土接触考虑,管壁摩阻力大;在富水地层中,泥浆套质量受地下水渗流作用影响显著,泥浆易稀释、流失,减阻效应减弱。

城市浅埋矩形隧道减震层厚度对减震效果的影响分析

为研究减震层厚度对减震效果的影响,以某城市浅埋双连拱矩形隧道工程为例,利用数值模拟软件ABAQUS对比分析50,100,150 mm 3种厚度减震层的减震效果。结果表明:施设50 mm厚减震层时,边墙收敛减小14.90%,最大、最小主应力最大值分别减小13.96%和9.59%,最大剪应力减小3.22%,最小安全系数最小提高23.13%;施设100 mm厚减震层时,边墙收敛减小6.63%,最大、最小主应力分别减小14.70%和11.90%,最大剪应力减小4.56%,最小安全系数最小提高41.39%;施设150 mm厚减震层时,边墙收敛减小4.65%,最大、最小主应力最大值减小幅度较大,其中最小主应力最大值减小了14.03%,最大剪应力减小6.17%,最小安全系数最小提高42.72%;施设100 mm厚减震层优于50 mm和150 mm厚减震层。研究成果可为城市浅埋双连拱矩形隧道的减震设计提供参考。

浅埋小间距矩形顶管掘进姿态控制技术探讨

为解决采用结构分割转换工法(CC工法)建造的某地下停车场小间距隧道群矩形顶管施工中顶管机出现栽头及掘进姿态控制困难的问题,结合项目施工过程的姿态监控数据,对产生栽头及姿态偏差的原因进行理论分析,提出相应的控制技术,并采取现场试验的方法进行效果验证。结果表明:1)顶管机栽头现象的原因主要有顶管机体重心偏差、漏浆、姿态预留不够、后靠不稳; 2)通过设备和管节定位处理、洞门密封处理、增加始发姿态预留量、后靠稳定性控制等措施可有效防止顶管机栽头; 3)始发阶段采取洞门预留、破除等控制措施,掘进阶段控制掘进速度并辅以"E"型导向槽进行轴线控制等措施,可有效控制顶管机顶进姿态; 4)通过采取调整铰接油缸行程差、主推油缸行程差及姿态偏差方向的土压等姿态纠偏技术措施,取得了良好的施工效果。

超浅埋暗挖矩形隧道设计

南京地铁鼓楼站D2出入口通道，覆土厚仅1．3—1．6m，且通道上方有电缆线、给水管等。结合该工程对明挖顺作法和浅埋暗挖法两种方案进行了比较，拟采用浅埋暗挖法。介绍了其结构设计及计算，施工方法及措施要点。该通道已顺利完成，既未影响中央路的正常交通，而且地面沉降、结构变形、工期、防水均满足要求，且其设计施工经验已成功用于其他车站出入口通道的施工。

浅覆土大断面矩形顶管施工管节内力演化规律研究

针对施工期地下工程的监测技术整体已经较为成熟,但对顶管工程管节内力演化规律的相关研究还较少。以往的研究成果认为:①管道不直接承受土压力作用,注浆压力起控制作用;②纵向钢筋受力与管节内力有关,在不同部位表现的受力性质不同;③环向钢筋受力由多种因素控制,其水平一般不高。上述结论主要是基于理论分析得出的,实测数据较少,且结构的受力水平受到埋深等因素的影响,内力的演化规律应视具体工程条件而定。本研究根据陆翔路—祁连山路顶管工程的现场监测数据,对上述结论进行了对比和修正,提出了浅覆土条件下矩形顶管施工期的内力演化规律。

浅埋矩形顶管施工引起的地层沉降变化规律

以苏州轨道交通5号线某车站过街通道工程为例,应用现场监测及对比分析的方法,研究城市浅埋矩形顶管施工造成的地表沉降变化规律。研究结果表明:浅埋式矩形顶管顶进过程中地表变形经历了微扰动沉降、迅速沉降、注浆抬升、固结沉降四个阶段;顶管施工沿顶管轴线方向引起土体沉降的范围大致为距掘进面7.5 m以内区域;顶管施工造成的地表沉降范围横向宽度大致为顶管截面宽度的3倍。将现有理论预测公式与实测数据对比,结果表明:Peck公式以及随机介质理论均可用于预测浅埋矩形顶管施工造成的地表沉降。对既有案例进行对比统计,通过量纲一化分析得到沉降槽分布规律。

浅覆土矩形顶管施工对邻近基桩的影响规律研究

为研究因顶管施工的挤土效应对邻近高架桥基桩水平变形的影响,以无锡地铁青石路段1号地铁出入口为例,采用MIDAS GTS软件模拟浅覆土条件下矩形顶管顶进施工,计算在不同的顶管顶进距离、基桩与隧道间净距,以及不同的顶管开挖面顶进压力、管节与土体间摩阻力条件下的基桩水平变形。结果表明:1)矩形顶管顶进施工时会造成邻近基桩发生沿顶进方向和垂直顶进方向的水平变形,且以沿顶进方向的水平变形为主;2)不同于其他矩形顶管工程,浅覆土条件下基桩受顶管施工的影响范围约为隧道外4D(D为矩形顶管长边尺寸),基桩的水平变形随着净距的减小而增大,且当净距小于2D时,其水平变形呈非线性快速增加;3)相对于开挖面顶进压力,管节与土体之间的摩阻力对基桩的影响更大,其水平位移变化可分为线性增长和非线性增长2个阶段。

Hoek-Brown强度准则下浅埋矩形隧道围岩压力的极限分析

采用切线技术将非线性Hoek-Brown强度准则引入到极限分析中,基于虚功率原理得到了围岩压力的上限解析解,并且采用优化技术得到了围岩压力的优化解。通过得到的围岩压力对浅埋矩形隧道的稳定性进行了分析,结果表明:随着侧压力系数的增大,拱顶围岩压力减小,而边墙围岩压力增大;地质强度指标增大,拱顶以及边墙围岩压力都减小;扰动因子或孔隙水压力系数增大,拱顶以及边墙围岩压力均增大。

类矩形盾构超浅覆土接收施工技术研究

类矩形盾构隧道具有空间利用率高、覆土浅等优势,在城市轨道交通工程中的应用越来越广泛,但随着盾构覆土越来越浅,类矩形盾构面临着超浅覆土接收施工技术难题。在类矩形盾构超浅覆土接收施工过程中,若施工参数设置不当,则易造成类矩形隧道变形、上浮、盾构姿态偏差较大、地表沉降较大及洞门渗漏等现象。基于此,文章依托宁波市轨道交通4号线某出入段工程,分析并总结了类矩形盾构超浅覆土接收施工关键技术措施及参数,为后续类似类矩形盾构施工积累工程经验和提供相关技术参考及依据。

我国隧道及地下工程发展现状与展望

分析我国隧道及地下工程的现状,包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水工隧洞、市政隧道和地下能源洞库等。总结近年来我国隧道及地下工程在各个方面的技术发展与创新,包括:勘测与地质预报、设计方面、施工方面、防灾救灾与通风照明、风险控制与运营管理、防水排水新材料与新工艺应用等方面。重点对施工技术方面的技术发展与创新进行了较为详细的阐述,包括:浅埋暗挖技术,盾构、TBM装备与施工技术,单护盾TBM,敞开式TBM,矩形顶管技术,盾构始发、到达零覆土技术,岩溶隧道处理技术,高地应力隧道变形控制及岩爆处理技术,钻爆法机械化作业线,瓦斯隧道问题,沉管隧道技术等。最后,对我国隧道及地下工程的发展进行展望,认为:特长隧道将成为我国隧道建设的"新常态",地铁工程将持续发展,城市铁路将逐步地下化,城市地下公路会悄然兴起,城市排蓄水工程深层隧道方案值得推广,地下空间开发利用与地下管廊工程将由原来的"单点建设、单一功能、单独运转"转化为"统一规划、多功能集成、规模化建设"的新模式,地下能源洞库将成为必然,南水北调西线工程值得期待,三大海峡通道的建设势在必行,互联互通的国际通道建设其隧道工程将会很多,也会遇到诸多挑战。总之,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步和更为广阔的发展空间。

浅埋暗挖大跨度矩型隧道地表沉降控制技术

主要介绍了深圳市中信地下商场工程项目中,浅埋暗挖大跨度矩形隧道控制地表沉降所采取的施工方法和技术措施。

输电隧道浅埋矩形顶管在砂类土下的数值模拟分析

以内蒙古电力勘测设计院有限责任公司设计的呼和浩特市攸攸板变电站220 kV线路接入工程为分析对象,通过ANSYS有限元软件对浅埋电缆隧道矩形顶管在砂类土地质条件下的受力及变形情况进行数值分析,得出在砂类土地质条件下,浅埋电缆隧道矩形截面顶管在顶进过程中对土体的影响范围约为2倍的顶管截面尺寸。在顶管顶进过程中,顶管管节沿顶进方向洞口处的变形最大,且沿顶进方向的应力最大,该结论可为顶管设计及施工提供指导。

基于MIDAS软件探究顶管始发渗漏破环影响机理

文章依托无锡地铁4号线青石路站1号出入口通道段矩形顶管施工工程,对浅埋矩形顶管隧道始发过程中关键风险进行研究,基于MIDAS软件,建立顶管始发渗流应力耦合模型,针对顶管始发破除端头洞门时产生洞门涌水现象进行模拟,分析地下水向隧道涌入时渗流应力分布规律,研究了顶管始发期间渗漏水灾害对始发井、围护结构及周边环境的影响,可为类似工程提供设计参考。