盾构隧道下穿既有建筑施工监控分析

以成都某轨道交通工程盾构下穿既有公安局工程为背景,提出洞内深孔注浆和地层注浆加固的控制措施,通过数值模拟方法建立三维地层结构模型,模拟盾构全开挖过程,探明盾构近接穿越过程中地层以及建筑物的受力特性。结果表明,地层沉降在开挖过程中持续增长,增长速率在掘进至建筑物下方时最大;在开挖下穿段,管片变形变化显著;“工”字形建筑物两端沉降相对更大且在靠近线路处沉降达到最大,建筑物倾斜变形在掘进至正下方时最为明显。结合施工监测数据,在掘进过程中应及时根据监测数据调整盾构参数,保证建筑物沉降量与变形速率均满足施工监测要求。

盾构下穿高速铁路隧道沉降变形控制标准研究

针对新建盾构下穿高速铁路隧道变形控制难的问题,以石家庄地铁4、5号线以及北京地铁8号线等3个典型的穿越高铁工程为依托,研究下穿高铁隧道沉降变形控制标准.首先,利用有限元软件Midas GTS NX构建精细化的无砟轨道-隧道三维有限元模型,计算盾构下穿整体现浇隧道、盾构法隧道及U型槽段引起的不同沉降工况下的结构内力值,得出满足裂缝宽度限值的结构允许变形值,并且计算了满足规范限值要求的CRTSⅡ型和CRTSⅢ型轨道结构的允许变形值.然后,利用Abaqus软件构建车轨耦合动力模型,计算不同列车速度和沉降工况下车辆的安全性和舒适性指标,得出轨道高低不平顺允许值.最后,汇总各结构的允许变形值,给出结构沉降变形控制标准.研究结果表明:从结构裂缝宽度限值、轨道10 m弦长高低偏差限值和动力学最敏感指标限值方面计算的既有结构允许变形值能够作为盾构下穿高铁隧道沉降变形的控制标准,可作为现行规范的支撑与补充.研究成果可为类似风险大、要求较严的高速铁路穿越工程项目提供隧道及轨道变形控制值参考.

盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基影响规律研究

针对城市地铁隧道下穿高速铁路的施工过程中,CFG桩复合路基对地层沉降的响应机理不明确、路基的沉降预测与控制理论缺乏的问题,依托郑州轨道交通8号线盾构区间下穿郑州东站咽喉区工程,提出CFG桩复合路基沉降预测方法 .基于地基加固理论,分析CFG桩对路基的加固效果,并通过物理模型试验,研究盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基的影响规律.研究结果表明:CFG桩可以大幅提升路基压缩模量,盾构隧道下穿不会影响CFG桩复合路基的整体性,复合路基的变形规律符合Peck沉降曲线;CFG桩复合路基能够将地层的等效内摩擦角提高约50%,降低约23%的地层沉降量;盾构隧道下穿引起CFG桩复合路基的沉降量最大值为1.65 mm,在盾构隧道掌子面距离路基中线10 m时地层开始发生显著沉降变形,其中83.6%沉降量发生在盾构穿越阶段;盾构远离阶段,路基沉降量仍会继续增大,建议沉降监测持续到沉降稳定.研究结果可为盾构隧道下穿高速铁路CFG桩复合路基的沉降预测和加固处理提供参考.

盾构隧道近距离下穿过街通道施工技术

工程盾构区间左右线均下穿呼和浩特市中山西路与锡林郭勒南路交叉路口正下方地下过街通道,连接通道采用1.5 m矩形预制钢筋混凝土管节顶进施工完成,下穿时两结构物之间最小净距离仅为2.5 m。采用通道内型钢支撑加固、通道内预注浆加固、盾构同步注浆、二次补注浆加固、全天候实时监测等措施,有效保证了盾构隧道、地下过街通道的结构安全,地面沉降控制在规范允许范围内,可为类似工程提供参考。

盾构地铁隧道穿越电缆隧道扰动规律研究

在邻近地下电缆隧道处进行地铁盾构施工,周围土体受到扰动,土体应力重分布进而导致电缆隧道产生位移,结构破坏变形。为研究盾构隧道穿越对电缆隧道的扰动规律,从盾构隧道和电缆隧道的空间位置关系、净距及电缆隧道的截面尺寸3个方面进行大量数值模拟,得出不同工况下的受力和变形曲线,在此基础上对电缆隧道的环形和纵向安全系数进行验算,并得到随间距变化二次衬砌与结构最小安全系数的关系曲线,从而提出了两种工况下施工安全保护距离。研究得出以下结论:(1)电缆隧道的竖向位移与纵向拉应力随间距的减小而增大,随截面尺寸扩大,电缆隧道承受的纵向拉应力随之扩大,产生的沉降值减小;(2)二次衬砌结构最小安全系数随间距的减小而减小,随截面尺寸的扩大而减小;(3)相同条件下,斜下45°平行侧穿的安全保护距离要小于垂直下穿工况,安全性更高。

地铁盾构近距离下穿城市下立交的环境影响分析

以无锡地铁3号线无锡火车站~广瑞站盾构区间下穿通江大道下立交为背景,采用Midas GTS NX软件模拟了盾构机掘进施工近距离穿越下立交隧道的全过程。通过数值模拟分析了盾构隧道施工引起的地表和下立交隧道的沉降变形规律,根据数值模拟结果,提出相应的施工控制措施,通过与最终监测数据的对比,验证数值模拟的可靠度。

富水卵砾石地层盾构下穿既有市政隧道影响性分析

以杭州市某连接通道预埋工程下穿既有市政隧道工程为背景,利用Midas GTS NX计算软件研究了富水卵砾石地层中,盾构隧道下穿施工对既有明挖市政隧道主体结构的变形影响。计算结果表明,左右线盾构掘进完成后,市政隧道最大水平位移值约为0.2 mm,最大竖向沉降值约为3.95 mm,变形可控。建议加强对市政隧道结构的监测,利用监测结果指导施工,优化施工参数,确保工程顺利实施。

地铁盾构隧道下穿铁路群设计方案研究

近年来,随着地下空间的进一步开发,全国各地轨道交通的大规模发展,轨道交通施工的外部环境越来越复杂,盾构隧道下穿既有铁路线路的现象愈发常见。盾构施工可能引起地面沉降和变形,铁路尤其是高速铁路运行对铁路路基有较为严苛的要求~([1])。在盾构隧道下穿铁路施工时,如何保证铁路运行安全成为一个值得研究的重要课题。本文以天津地铁某区间下穿铁路群为实例,进行下穿铁路专项设计研究,提出盾构下穿铁路的相关保护措施。

盾构隧道穿越既有铁路桥梁影响分析

以台州市市域铁路S2线为背景,对隧道施工过程中的重大风险源-隧道连续下穿既甬台温铁路永宁江特大桥、金台铁路永宁江特大桥的施工过程开展了三维数值模拟。台州市域铁路盾构外径为8.8m,盾构距桥桩的最小距离为10.65m,台州市市域铁路S2线隧道下穿既有桥梁的沉降控制变形要求在1mm以内,对穿越过程中的保护措施及隧道施工提出了较高的要求。数值计算结果表明:(1)在无保护措施的情况下,盾构隧道穿越过程中主要引起桥桩竖向位移。(2)隔离桩的设置对减少盾构穿越对桥梁的影响起到了显著作用。

某盾构区间近接下穿运营区间施工技术

以天津某新建地铁盾构区间近距离下穿运营区间工程为背景,采用数值计算方法对运营区间变形进行预估分析。根据运营区间位移变化规律,除常规注浆等施工处理措施外,对穿越段采用克泥效工法,实际监测数据分析发现:监测数据均小于预估分析值,且变化趋势基本一致;施工后沉降满足相关规范要求;克泥效工法措施能有效地控制变形。

盾构下穿施工对既有隧道变形影响模拟研究

随着城市地下空间的不断开发利用,地铁隧道线路网不断完善,新旧隧道交错而过的现象愈发增多。近距离盾构下穿施工可能会对既有隧道造成一系列不利影响。因此,为研究近距离隧道下穿施工对既有隧道的影响,以南宁某工程为例,通过数值模拟研究了新建隧道盾构下穿施工过程对既有隧道的变形规律影响。模拟结果表明:盾构下穿隧道施工引起既有隧道的变形以沉降变形为主,扭转变形为辅;随着新建隧道的不断推进,临近既有隧道6 m范围内沉降变化率最大,此时既有隧道最为危险,风险系数最大;新建隧道盾构施工穿越既有隧道后,由于时空效应既有隧道沉降会继续发育,直至达到最大沉降值13.0 mm;穿越过程中既有隧道扭转变形量先增大后减小,最后趋于稳定。

盾构下穿高铁路基变形规律模型试验研究

为了探究盾构下穿施工对高铁路基U型槽结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市轨道交通4号线下穿京石高速铁路路基为工程背景,基于几何相似比配制了地层和结构模型试验材料,设计了试验监测系统,采用φ1 200 mm小型盾构机进行了盾构隧洞顶距路基管桩底不同距离的2组室内模型试验。结果表明:随着距离盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为2倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道顶距离分别为0.5倍洞径和1倍洞径时沉降最大差值为10%;U型槽结构与相邻地层间产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于74%。建议管片拼装完成后采用保水性好且有一定早期强度的注浆填充材料,以控制沉降变形,同时进行地层深孔注浆,及时充填松动地层孔隙,增加地层密实度。

盾构机穿越地下连续墙引起既有车站振动的实测与分析

为探明盾构机穿越既有车站地下连续墙诱发的车站结构振动响应规律,通过现场实测的方法,监测盾构刀盘切削地连墙过程中引起的振动,并对振动影响进行评价。研究结果表明,停机状态下,背景振动的主频为30.8 Hz,磨墙过程中,刀盘产生振动主频为89.3 Hz,相比于背景振动,磨墙产生的振动加速度峰值和有效值至少增加一个数量级;振动波传递至车站显著衰减,加速度峰值最大衰减率能达到近98.35%;除了31.5 Hz,车站测点各频段的最大振级均小于规范控制值;盾构穿墙引起车站结构振动速度为1.3 mm/s,小于国内外规范给定的标准值。

地铁盾构区间下穿高铁桥梁变形控制优化研究

随着我国轨道交通的快速发展,出现了大量新建地铁穿越高铁桥梁的工程问题。本文以北京轨道交通13号线盾构隧道下穿京张高铁西二旗特大桥为背景,使用Flac 3 D软件研究盾构隧道施工对高铁桥梁的影响,穿越施工前设置隔离桩来控制西二旗特大桥的变形。结果表明:隔离桩可以有效隔断土层破裂面的发展方向并减小影响规模,对桥梁X方向和Y方向的变形具有良好的控制作用;桥梁墩台水平位移的计算值与实测值结果接近,且最终实测水平位移不超过规范规定的2 mm,控制效果良好。

基于随机场理论的下穿盾构隧道施工变形条件下列车动态响应

在以往的路基段铁路行车安全研究中,地基土的物理力学参数常被考虑为确定性的参数。为探究下穿地铁盾构隧道周围土层的随机场特征对地表既有铁路行车安全的影响规律,建立列车-轨道-盾构隧道-地基土耦合系统分析模型。基于随机场理论对地基土的物理力学参数进行随机赋值,并获得轮重减载率和车体加速度等车体动态响应指标的概率密度演化信息。基于概率密度演化理论开展下穿盾构隧道施工变形条件下地表运行列车动态响应分析。结果表明:盾构施工段范围内的地表沉降分布近似呈正态分布,地表沉降均值与标准差的最大值出现在盾构隧道中心线位置,而轮重减载率最大值出现在地表沉降最大值两侧曲线的下降段。随着车速的提高,车体垂向加速度概率密度等高线的分布宽度逐渐增大,当加速度上限曲线取最大值时对应的概率密度分布仍近似呈正态分布。当车速达到300 km/h时,轮重减载率的分布范围超过0.8的限值要求,而在300 km/h以下的行车速度条件下,车体加速度均满足规范要求的1.3 m/s^(2)的要求。为满足三倍标准差的99.74%的行车安全保证率,建议该区域的行车速度不应超过250 km/h。

地铁双区间下穿既有盾构隧道结构变形控制措施及效果分析

为解决城市地铁隧道极小间距下穿上方构筑物结构变形控制的工程难题,剖析了下穿工程风险特点并设定初步变形控制策略,通过精细化数值模拟研究地铁双区间下穿既有盾构隧道结构变形预测和控制效果。着重分析下穿工程段的关键风险和影响区域,基于现场监测数据验证了超前支护、优化开挖方法及盾构结构加强的联合控制措施的可行性。研究结果表明,地铁双区间中心截面周边±30m是控制施工扰动和盾构结构变形的重点区域,超前管棚具有纵向梁承载作用,深孔注浆具有横向拱承载作用,两者协同承载实现了较好的地层变形控制效果,使盾构结构变形控制在5.0mm以内,可为类似工程提供参考。

新建双线盾构隧道下穿既有隧道变形规律及控制技术研究

针对下穿工程的既有盾构隧道安全风险问题,依托苏州地铁3号线金鸡湖西站—东方之门站区间下穿1号线运营隧道工程,采用数值方法模拟新建双线盾构隧道下穿既有盾构隧道施工过程,分析新建盾构隧道引起地表沉降槽与纵向沉降、既有盾构隧道变形、新建盾构隧道拱顶沉降与水平收敛特性,得到以下主要结论:①既有隧道的存在,既会减少新建隧道开挖引起的地表沉降,也会减少新建隧道开挖引起的地表沉降纵向范围;②新建隧道引起地表沉降槽最大值位于新建双线隧道中心线上方;③既有隧道变形主要集中在新建隧道上方,呈对称分布。确定了施工掘进参数,形成了运营隧道保护,补偿注浆、盾体径向注浆、二次注浆和微扰动全断面注浆等既有隧道变形控制施工技术,有效保证了施工的顺利进行。

大直径盾构隧道下穿既有地铁隧道影响分析及控制

城市更新建设周期下既有密集区复杂约束下的盾构隧道建设规模不断攀升,大直径盾构隧道下穿既有地铁运营隧道始终是城市路网、地铁更新建设的典型难题,其施工工艺复杂、施工控制要求高,目前普遍缺少准确定量的分析方法以满足施工参数精细化控制要求及周边环境保护目的。依托上海北横通道下穿轨交10号线项目的实际工程,其最近下穿距离仅为7.5m,斜交角度约为76°,首先建立三维精细化数值模型分析了新建大直径盾构隧道施工斜交下穿既有运营地铁区间隧道的影响,通过与实测数据进行了对比分析,表现为较好的一致性;其次根据分析结果、实测数据及现场实际施工参数控制措施等,总结了盾构穿越前、中、后的经验,给出了大直径盾构下穿运营地铁线路施工过程中施工控制措施,可为类似施工提供经验参考。

地铁隧道盾构连续下(侧)穿不同基础形式建(构)筑物变形影响分析及应对措施建议

以某市地铁五号线某盾构区间连续下穿多栋建筑物为例,通过理论数值三维模拟,结合持续的变形监测数据,分析总结了地铁隧道盾构施工对下(侧)穿建筑物的影响规律。结果表明:临近建筑物区域其纵向沉降值大于其他区域;盾构下穿施工对不同建筑物的影响程度取决于其荷载大小与基础形式;盾构下穿建筑物时增大注浆压力有利于抑制上部建筑物的变形;同时也提出了盾构下穿不同基础形式建(构)筑物的应对措施建议。

盾构隧道穿越松散填土江堤的沉降放大效应及加固效果研究

为探究盾构隧道施工对长江大堤的影响,依托南京新济洲输水工程利用非线性高级本构模型建立了31组不同工况下的三维有限元模型,综合现场实测数据和Peck公式理论计算结果,研究江堤及地表最大沉降量之间的关系,揭示沉降分布规律和加固效果。研究结果表明:盾构隧道下穿松散填土江堤时,堤顶最大沉降显著大于地表最大沉降,松散填土江堤存在沉降放大效应;土层力学性质对沉降放大效应影响显著,江堤几何外形对其影响较小;类似工况下放大系数为0.976~1.295;堤身及隧道上方土体采用高压旋喷桩加固后,由于“架梁效应”堤顶沉降显著减小;加固体刚度和深度对加固效果影响较大,而加固宽度为隧道直径的4~7倍即可。综合以上研究结果提出相关施工建议。