软土地区双线盾构下穿机场跑道沉降规律研究

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深入分析其对跑道沉降影响的规律特性。研究结论:(1)增大盾构隧道覆土厚度和管片周围深孔注浆圈厚度能有效地减小跑道沉降及差异沉降率,但对沉降的减小效果并非随注浆圈厚度增加而愈加有效;(2)双线隧道开挖完成后,道面横向沉降曲线呈现“V”形沉降槽,由于前后线施工叠加效果,最大沉降位置偏向后施工隧道一侧;(3)同一埋深下,后线施工对跑道最大沉降的影响小于前线隧道对跑道沉降的影响,且随着注浆圈厚度的增加,后线施工对跑道沉降的影响越来越小;(4)随着双线隧道先后掘进,机场道面的差异沉降率呈现先增大、再减小的趋势,后趋于稳定;(5)本研究结论可为软土地区双线盾构下穿机场跑道类似工程中的盾构埋深及深孔注浆设计提供参考依据、施工指导。

小净距隧道垂直下穿单层车站地震响应规律研究

为了研究隧道垂直下穿车站结构地震响应问题,设计制作了粉质黏土场地中小净距隧道垂直下穿单层车站模型。利用振动台试验结果验证后的数值模型,通过输入不同峰值加速度的地震波,研究地下穿越结构的应力、位移、变形及加速度响应规律。研究结果表明:横向地震作用下,隧道非对称穿越车站会影响车站的地震响应特征,应力、加速度、变形的最大值偏离中柱位置;车站、隧道的内侧应力约为外侧应力的70~80%;车站中柱依然是抗震薄弱部位。

圆砾地层中盾构地铁隧道近距下穿既有隧道的稳定性研究

利用大型有限元软件Midas GTS/NX建立近距下穿施工的三维模型,探讨既有轨道交通4号线和5号线在盾构施工中的位移变化。结果表明:①既有隧道各监测点在新建隧道中轴线附近位移变化速率最大;②最佳注浆加固厚度为0.04m左右。

瓯江引水工程隧洞近距离下穿既有运行引水隧洞施工技术

瓯江引水工程建设过程中,面临着交叉建筑物多、施工安全风险高、施工工期紧张等难题。为了按期保质保量完成隧洞施工,同时确保赵山渡引水隧洞的安全稳定运行,工程中采用1台双护盾TBM施工。通过制定周密详细的施工方案,隧洞下穿施工顺利完成,赵山渡引水隧洞安全稳定运行。从穿越前准备、穿越阶段以及穿越后控制,并提出掘进质量控制、检查验收、应急预案与施工组织3项质量保护措施。

香炉山隧洞横穿上鹤高速地表沉降监测成果分析

为了保证高速公路的安全正常运行,必须要掌握下穿隧洞施工对地层的扰动和支护结构的受力情况。结合滇中引水工程香炉山隧洞实体工程的现场监控量测,介绍了相关监测方案及其监测结果。成果显示:隧道施工过程中,围岩变形趋于稳定,钢拱架和二衬内力的安全系数均满足设计规范要求,说明隧道施工方案合理,工程结构稳定可靠,所用传感器有效完成相关监测任务。

泥水平衡顶管下穿城市道路地表沉降实测分析

在中国沿海富水地区,泥水平衡顶管法作为市政管线施工的一种主要方法,被广泛应用并逐步推广。但目前,对泥水平衡顶管下穿城市道路引起的地表沉降情况,研究较少。为此,以包头市希望园区再生水管线工程为背景,通过现场监测,对泥水平衡顶管下穿城市道路时的地表沉降情况进行研究,以期为其他工程提供参考。研究结果表明:顶管施工引起地表变形的根本原因,是施工对周围土体产生扰动,主要是千斤顶的挤压、刀盘的切削扰动,以及注浆压力。地表变形总趋势是先出现沉降,然后隆起,再快速沉降,最终趋于细小波动状态。顶管顶进过程中,位于顶管顶进轴线上的沉降变化最大,顶进轴线两侧的沉降变化相对较小。

浅埋长大输水隧洞下穿省道建设施工技术研究

云南省滇中引水工程楚雄段4标段下穿S218省道,位于省道正下方的最小埋深仅为20m。为最大程度减小隧洞施工对S218省道的影响,保证隧洞施工安全、质量和进度,提出了包括采用超前固结及洞周注浆、超前支护及加强初期支护等措施在内的浅埋长大输水隧洞下穿省道施工建设技术,并结合现场量测结果,分析了该技术的现场实施效果,以及该技术的效益情况。结果表明,该技术能提高滇中红层软岩的承载能力,同时恢复或构成完整的岩体结构,进而形成连续的结构体,有利于后期系统锚杆、锁脚锚杆加固时锚固力的传递,大幅度提高加固质量和效果,有效控制隧洞变形,同时实现较小超挖,大大提高施工效率和质量,节约项目成本。

基于支持向量机回归算法的盾构下穿市政管线参数优化研究

随着盾构法施工在我国城市地铁隧道建设的广泛应用,盾构施工将面临越来越复杂的施工场景,尤其是在城市生活区的施工中,将不可避免地穿越各类复杂的市政管线。以合肥某地铁盾构工程下穿市政管线为背景,通过建立数值模型,构建了基于支持向量机回归(SVMR)算法的机器学习模型,并通过优化算法反向求解得到了符合施工要求的盾构参数优化方案。研究结果表明,方法的有效性通过了数值模拟试验和工程实践的验证,能够基于已有的少量盾构参数,针对关键掘进参数如推力、刀盘转速等进行优化,并提出最优组合方案,以确保施工的安全与高效,可为类似工程提供参考。

铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究

研究目的：解决新建隧道近距离穿越既有隧道时，既保证新建隧道施工安全，又能使既有线正常运营的问题。研究方法：针对温福铁路琯头岭隧道下穿既有高速公路隧道工程的实际情况，结合国内外研究成果和国家现有规程，在分析既有隧道健全度及施工对策的基础上，对交叉点附近新建隧道的施工方案及既有高速公路隧道的监控量测措施进行了分析研究。研究结果：得出了几种施工技术和相应的参数、控制标准。研究结论：（1）近距离爆破振动施工可能会产生严重危害，必须引起高度重视，因此，琯头岭隧道穿越段施工之前，应对既有隧道衬砌强度、衬砌背后空洞分布、衬砌抗震性等进行必要的评估，制定爆破振动控制基准，进行合理的爆破参数研究。（2）在新建隧道掌子面推进到离交叉点3～4倍洞径时，应开始做好既有隧道内的监控量测，通过监测分析结果，合理调整开挖方法、爆破参数及起爆方式，确保既有隧道安全。（3）交叉段施工完成之后，对既有隧道交叉点附近隧道衬砌结构应重新进行安全性评价，确保既有隧道不会因时间推移而产生破坏。

下穿既有电缆隧道的地铁暗挖隧道稳定性研究

以北京地铁10号线二期终—火区间地铁暗挖隧道下穿2条电缆隧道工程为背景,通过地铁暗挖隧道施工的全程动态数值模拟,并基于现场初期支护收敛监测结果进行对比分析,研究砂卵石地层条件下地铁暗挖隧道初期支护收敛变形特点。结果表明:1)地表最大沉降为6.46 mm,地铁隧道数值模拟得到的最大收敛值为7.10 mm,实测最大收敛值为6.77 mm,地铁隧道初期支护变形控制在合理、安全的范围内;2)减小钢拱架间距和全断面注浆这2种技术措施对于提高地铁隧道初期支护及围岩的稳定性效果显著;3)先施工的右线隧道对周边环境引起的损伤大,后施工的左线隧道对周边环境引起的损伤小;4)先施工的隧道应设计更高的初期支护强度、全断面注浆等技术措施来保证隧道衬砌及围岩的稳定。

盾构长距离穿越房屋安全技术研究

苏州轨道交通2号线穿越古城区,从480幢各类房屋的正下方或侧面通过,其房屋多为无基础或简单条形基础,易受变形影响发生开裂、崩塌等;再加上2号线穿越粉土和粉砂层,地下水位较高,透水性强,盾构穿越时由于土体扰动极易发生流砂或板结现象,使开挖面失稳。虽然盾构隧道施工技术随着盾构性能的改进有了很大发展,但在上述特殊情况下成功穿越近邻的大量建筑物依然是全新的挑战。文章通过掘进速度,以及浆液材料和注浆量现场试验,确定了盾构穿越房屋时的影响范围,提出了盾构通过时的地表沉降控制标准,并给出了掘进速度、浆液材料组成与配比、注浆量及注浆时机的控制标准,为2号线的安全穿越提供了技术保障。

下穿砂土地层掌子面盾构推力大小的极限分析

研究目的:确定掌子面推力大小是保障周边土体稳定的重要前提,在下穿既有隧道工程中更为关键。基于极限平衡法和筒仓理论,考虑既有隧道的荷载作用,推导砂土地层中下穿既有隧道工况下掌子面盾构推力计算公式,通过数值模拟和实际工程验证公式的正确性。在此基础上讨论考虑既有线和不考虑既有线两种计算方式的适用性,最后分析土体内摩擦角、两线距离及覆土厚度等参数对掌子面极限推力的影响。研究结论:(1)筒仓理论适用于下穿既有线工程掌子面极限推力计算,推导所得公式计算结果更精确;(2)砂土地层中盾构下穿既有隧道时,掌子面盾构极限推力随着与既有隧道间距、覆土厚度增加而增大,随着土体内摩擦角增大而减小;(3)本研究成果为新建隧道盾构安全下穿既有隧道工程提供理论参考。

城市浅埋隧道下穿建筑物的微振动爆破技术研究

城市浅埋隧道下穿建筑物时,如何在不影响地表建筑物安全的前提下保证良好的掘进效率,控制爆破振动是关键。现以青岛地铁一期工程(3号线)下穿如家快捷酒店为背景,通过设计合理的掏槽型式、装药结构和爆破参数,成功地将地表振动速度控制在2.0 cm/s以内;结合毫秒爆破和孔外延期技术对爆破网路进行优化,将单个掘进循环的爆破次数从5次降低至2次,使爆破时间节省了1/3,取得了良好的经济与社会效益。

新建盾构隧道近距离下穿既有地铁线的安全控制技术

城市地铁盾构隧道下穿既有地铁线路施工,影响既有线路的正常运营和在建工程的安全施工,采取合适的施工措施至关重要。文章以成都地铁某新建盾构隧道下穿既有运营地铁线为工程背景,探讨了盾构下穿既有隧道的施工方法,开展了管棚试验,提出了风险设计处理措施,并针对潜在风险源制定了监控措施和监控方案。实际工程效果表明,盾构下穿既有线施工设计方案满足既有线相关规范及技术标准要求,可确保既有线运营安全需要;对于不同的下穿工程,应针对不同的风险源制定详细的风险防控方案,同时加强监控量测,科学指导反馈动态施工。

考虑盾壳与土体摩擦力的盾构下穿既有地铁隧道施工控制研究

摩擦力是盾构下穿对既有结构施工力学行为影响的重要因素。为明确盾构下穿过程中土舱压力、注浆压力、摩擦力对既有隧道变形的影响规律,给出合理的施工技术参数,考虑盾构自重及土压力分布特征,推导了摩擦力计算公式,分析了摩擦力分布特征,将此计算结果通过Fish语言写入FLAC 3D有限差分软件,结合实体工程,对盾构下穿既有地铁隧道施工技术参数进行了系统研究,并通过实测数据验证了研究成果的可靠性。研究结果表明:1)盾壳与土体之间的摩擦力沿盾壳四周不均匀分布,量值随土体内摩擦角、重度及隧道埋深的增大而增加;2)盾构下穿过程中,既有结构竖向位移表现为先隆起、后沉降,其中土舱压力、摩擦力是造成既有结构隆起的主要原因,隆起量随土舱压力、摩擦力的增大而增大;3)盾尾脱离后既有结构沉降主要受注浆压力、摩擦力的影响,沉降量则随注浆压力的增大、摩擦力的减小而减小;4)与不考虑摩擦力的数值计算模型相比,考虑摩擦力的模型计算结果与工程实测数据吻合更好,且既有2号线运营地铁隧道结构变形满足规范所要求的控制标准,验证了研究成果的合理性与适应性。

铁路隧道小角度斜交下穿公路隧道设计探讨

为探讨铁路隧道小角度斜交下穿公路隧道的设计难点,以贵广铁路四寨二号隧道下穿厦蓉高速公路瑞坡隧道为例,通过理论分析、数值模拟和现场监测的方法,选择了安全经济的设计方案。主要研究内容和结论如下:1)破碎围岩条件下小角度立交隧道的特点决定了下穿段影响范围较大,可利用Peck公式理论分析其影响范围;2)可由保证既有隧道结构安全来确定其沉降控制标准;3)可通过数值分析对初步拟定设计措施进行模拟验证,针对性地优化施工方法及工程措施。

穿黄隧洞盾构施工进度仿真研究

盾构法是穿黄工程中的核心技术,对盾构机进行施工仿真研究在国内外尚不多见。由于受地质条件、掘进参数等一系列因素的影响,在盾构机参数的选择上存在很多的不确定因素。针对南水北调穿黄隧洞黄河段的地质条件及泥水盾构机的施工特性,利用计算机系统模拟技术,提出用工程类比和正态分布随机数相结合的方法对盾构机掘进速度进行模拟,并计算工期、统计资源强度等。仿真结果与设计施工进度基本吻合,仿真效果较好,表明该仿真研究可为隧洞施工组织设计提供科学有力的分析工具,可作为现场参数调整的依据,对保障穿黄隧洞黄河段施工工作的顺利进行,提高穿黄工程的科学化管理水平都有一定的实用价值。

浅埋隧道下穿城镇减震控制爆破施工技术

隧道浅埋段下穿城镇如何在不影响地表居民生活、地表建筑物安全的前提下快速、高效施工,控制爆破震动是施工关键。现结合某浅埋隧道下穿城镇段减震控制爆破的成功应用及所取得的施工经验,详细论述采取小导洞爆破超前+扩挖层预留光爆层分区爆破的施工方法及组织,并通过爆破震动监测对施工中的控制爆破方案及减震爆破效果进行总结,以期对类似工程的施工提供借鉴。

立交隧道地质敏感度及结构适应性研究

针对立交隧道新建隧道下穿既有隧道工程,提出采用地质敏感度方法对该复杂工程进行研究。将国内十一省市上百座已建/在建的浅埋隧道或隧道浅埋段近似为立交隧道工程进行调查研究,通过大量数值模型计算,得出了不同埋深、不同地质条件下立交隧道新建隧道下穿既有隧道不同地质敏感区的敏感度阈值及相应的层厚阈值,针对敏感度分析结果提出相应的结构适应性方案,并进行适应性效果研究,结果表明研究成果与实际相符。此外,利用隧道调研结果,制定相应的结构适应性措施,并验证了结构适应性措施的效果及其合理性。

下穿既有地铁线的城市地下高速公路沉降控制技术研究

城市地下高速公路隧道下穿既有地铁线过程中,往往导致地铁线和地表发生较大沉降,为研究其沉降规律及控制技术,以智利圣地亚哥城市地下高速公路隧道下穿既有地铁线工程为背景,运用FLAC3D软件,对以侧壁导坑法施工,采用超前支护、无系统锚杆的初期支护、二次衬砌及临时加固相结合支护的施工过程进行仿真模拟,并对既有地铁线及地表的沉降进行分析。结果表明:地表最大沉降为35.9 mm,既有地铁线最大沉降为33.4 mm,横向轨道面最大不均匀沉降率为0.623‰,纵向最大不均匀沉降率为0.27‰,不均匀沉降率小于规定的沉降阈值(1‰),地铁线及地表的沉降量均控制在规范和地铁运营部门要求的范围内,可确保下穿施工期间既有地铁线的结构安全。