大斷面地下通道結(jié)構(gòu)施工對既有下臥盾構(gòu)隧道影響研究分析

新建盾構(gòu)隧道施工過程對既有隧道的變形影響研究對既有隧道的保護具有重要的意義。應用復變函數(shù)保角映射理論和schwarz交替法相結(jié)合的方法,首先推導淺埋新建盾構(gòu)隧道施工過程對既有隧道變形影響的解析解,推導過程中考慮了地層初始應力場以及新建隧道施工過程中不同階段的影響;接著,應用matlab數(shù)學工具,編制了推導的解析解公式的計算程序,計算了新建盾構(gòu)隧道施工過程中既有隧道的變形。結(jié)合上海人民路越江隧道工程的地質(zhì)條件,分析了新建隧道開挖過程中盾尾注漿和盾尾脫出兩個過程對既有隧道變形影響的附加應力及位移。結(jié)果表明,既有隧道變形受到兩隧道凈間距的大小的影響顯著,隨著凈距的減小,既有隧道洞邊徑向變形急劇增大。新建隧道施工中盾尾脫開導致既有隧道洞頂變形最大,而盾尾注漿導致既有隧道右側(cè)洞腰變形最大。不同洞徑和相同埋深時,隨著洞徑的增大既有隧道受到新建隧道開挖的影響越大。相同洞徑和不同埋深下,既有隧道受到新建隧道開挖影響的變化較小。

本文結(jié)合北京輸水隧洞下穿地鐵15號線，運用三維模擬分析軟件ansys，建立盾構(gòu)施工過程的模型，對盾構(gòu)推進及變形進行仿真模擬，系統(tǒng)分析研究了盾構(gòu)施工過程中引起既有盾構(gòu)隧道的變形情況，得出盾構(gòu)穿越施工時已建隧道隨進尺開挖的沉降規(guī)律及施工影響特點，并根據(jù)實測反饋數(shù)據(jù)進行了對比分析，為合理確定施工方案和已建隧道施工技術(shù)保護措施的選擇提供可靠的依據(jù)。

本文以北京地鐵亦莊線某區(qū)間明挖基坑側(cè)穿既有盾構(gòu)隧道工程為例，研究了基坑施工對既有盾構(gòu)隧道的變形影響

采用二次元彈性fem法,建立了某地下盾構(gòu)隧道開挖有限元模型,模擬了隧道開挖過程對地上管理塔的影響,通過管理塔基礎(chǔ)的變形量來定量確認管理塔在盾構(gòu)隧道開挖過程中的安全性,結(jié)果表明,管理塔基礎(chǔ)變形量小于限制值,管理塔在隧道開挖過程中是安全的。

依托武漢地鐵3號線盾構(gòu)隧道下穿合武線鐵路工程,采用三維數(shù)值計算方法模擬盾構(gòu)施工全過程,分析盾構(gòu)掘進對鐵路箱涵結(jié)構(gòu)變形及地表沉降的影響規(guī)律.研究結(jié)果表明:盾構(gòu)施工導致既有箱涵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生以沉降為主的附加變形,沉降最大值出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)底板處;盾構(gòu)掘進過程中,地表變形呈先隆起后沉降的規(guī)律,盾構(gòu)開挖面到達分析斷面前后各1倍洞徑距離范圍內(nèi)地表變形波動較大;箱涵變形值隨隧道埋深的增大呈減小趨勢,當埋深增加到一定程度后,軌面沉降仍大于限制值,需采取合理的地層加固措施,以減小施工對既有結(jié)構(gòu)的影響.

采用三維有限元方法對平行盾構(gòu)隧道施工進行模擬,分析新隧道動態(tài)掘進時既有隧道位移、變形和內(nèi)力的變化規(guī)律。模型中考慮了盾構(gòu)機與管片襯砌相互作用,管片襯砌結(jié)構(gòu)的橫觀各向同性性質(zhì)。計算結(jié)果表明,既有隧道在盾構(gòu)機附近主要產(chǎn)生縱向上的不均勻沉降和側(cè)移,在盾構(gòu)機后方主要產(chǎn)生橫斷面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。新隧道的修建還將使既有隧道受到“側(cè)向加載“效應,使其橫斷面內(nèi)的彎矩減小,軸力增大,且左、右側(cè)受力不再對稱。既有隧道縱向受力出現(xiàn)先受壓、后受拉的特征,且在遠離新隧道側(cè)將出現(xiàn)最不利應力狀態(tài)。分析表明盾構(gòu)機頂進力、注漿壓力和地層損失對既有隧道的影響較大,施工中應嚴格控制,而頂進反力的影響相對較小。該工作為類似工程的施工提供參考。

以雙線盾構(gòu)隧道下穿既有市政隧道施工為研究對象,在有效模擬盾構(gòu)施工頂推力和脫環(huán)瞬間應力釋放的基礎(chǔ)上,考慮土體、既有結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)機體、新建結(jié)構(gòu)多體的相互作用,研究了單線和雙線貫通對地層變形、既有隧道內(nèi)力和變形、圍護樁變位以及盾構(gòu)隧道自身內(nèi)力的分布特征。研究表明:盾構(gòu)下穿時,既有矩形市政隧道水平向附加拉應力主要出現(xiàn)在隧道底板,豎向最大附加拉壓應力出現(xiàn)在兩管盾構(gòu)隧道中心上方隧道邊墻底部位置;在盾構(gòu)隧道正常施工條件下既有隧道是安全的。

建立了盾構(gòu)掘進三維有限元模型,針對不同的盾構(gòu)推進力和同步注漿未及時起到支撐作用的施工工況,采用數(shù)值模擬和室內(nèi)相似模型試驗方法進行了盾構(gòu)隧道近接下穿地下大型結(jié)構(gòu)施工的影響研究。研究結(jié)果表明,盾構(gòu)掘進對地下結(jié)構(gòu)周圍土體擾動有限,不會產(chǎn)生隧道整體漂移。抗拔樁對地下結(jié)構(gòu)的支撐作用明顯,使得地下結(jié)構(gòu)底板的拉應力和壓應力交替出現(xiàn),從而減小了應力量值。新建隧道和既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力是安全的,不需進行特殊設(shè)計。建議在近接地下結(jié)構(gòu)之前10m處,調(diào)整盾構(gòu)機姿態(tài),放慢掘進速度,并將推進力控制在10000kn以內(nèi),以確保施工的安全進行。

以上海北橫地下通道下穿蘇州河段基坑為例,在保證蘇州河正常防汛功能條件下,為減小基坑開挖對鄰近隧道的影響,采用有限元方法進行數(shù)值模擬,判斷在采取相應保護措施下基坑開挖對鄰近隧道的影響程度,以此作為基坑設(shè)計的依據(jù).

某項目鄰近既有地鐵盾構(gòu)隧道,針對基坑施工對地鐵盾構(gòu)隧道的影響展開研究。首先,根據(jù)地質(zhì)條件和工程特點,通過數(shù)值模擬分析施工對既有地鐵線路的影響,預判地鐵結(jié)構(gòu)的變形量及變形特征,并參照相關(guān)規(guī)范提出控制指標;然后制定監(jiān)測方案并組織現(xiàn)場監(jiān)測工作;最后,通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值分析結(jié)果進行比較分析,從而綜合判斷基坑開挖對既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明,在正常施工條件下,既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形均在控制范圍之內(nèi);隨著基坑開挖卸載,既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)道床有隆起趨勢,基坑開挖至設(shè)計深度后,變形趨于收斂,而隨著主體結(jié)構(gòu)的施工變形有所回落。

應用三維有限元程序,考慮地下通道非柔性結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)縫的存在,結(jié)合某城市地下通道之下的隧道暗挖實例,模擬隧道斷面分步開挖、超前加固、初期支護、接近既有結(jié)構(gòu)施工的復雜空間過程。有限元分析過程顯示:采用三維有限元法模擬隧道施工對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的影響,可得到與實際施工更為接近的結(jié)構(gòu)沉降與應力結(jié)果,從而為隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更準確的依據(jù)。同時模擬分析還表明:通道頂部地表和底板的沉降非常接近,可依據(jù)通道底板的拉應力增量,參考通道結(jié)構(gòu)在隧道施工前的應力狀態(tài)評價通道安全。

以某盾構(gòu)隧道上方近距離基坑開挖為背景,建立了基坑開挖對鄰近盾構(gòu)隧道襯砌內(nèi)力影響的二維數(shù)值分析模型,對實際施工工況進行模擬,動態(tài)地分析了施工過程中基坑變形及開挖對盾構(gòu)隧道襯砌內(nèi)力的影響,研究結(jié)果表明:基坑開挖對下臥盾構(gòu)隧道有較大影響,需在施工中加強對盾構(gòu)隧道的監(jiān)測與控制,基坑框架和內(nèi)墻對于改善盾構(gòu)隧道位移和內(nèi)力有明顯的作用。研究結(jié)論可為優(yōu)化設(shè)計和施工提供了有益的參考。

為研究基坑對鄰近既有地鐵盾構(gòu)隧道的影響,本文以上海桃浦路-真南路下穿立交＂區(qū)基坑工程為案例,通過有限元數(shù)值模擬,對既有地鐵盾構(gòu)隧道的雙基坑工程施工進行仿真分析,得到基坑卸荷對鄰近既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形和穩(wěn)定性的影響規(guī)律,可確保其安全正常運行,可為類似基坑工程設(shè)計和施工提供參考.

針對地下過街通道上穿地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道所設(shè)計采用的wss法注漿加固措施，通過對整個施工過程進行模擬研究，預測分析由于cbd通道的施工擾動，使盾構(gòu)區(qū)間隧道產(chǎn)生的位移變形情況，評估由于地下通道的開挖對地鐵10號線國貿(mào)站-雙井站區(qū)間盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的影響，以及wss工法在地下工程近接施工中的加固效果．

地下通道上穿既有地鐵盾構(gòu)隧道的數(shù)值分析——針對地下過街通道上穿地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道所設(shè)計采用的wss法注漿加固措施，通過對整個施工過程進行模擬研究，預測分析由于cbd通道的施工擾動，使盾構(gòu)區(qū)間隧道產(chǎn)生的位移變形情況，評估由于地下通道的開挖對地鐵10號線國...

為確保超近距離下臥既有盾構(gòu)隧道的安全,以實際工程為背景,采用結(jié)構(gòu)分析、理論計算和監(jiān)控量測等方法,針對基坑開挖施工對下臥既有盾構(gòu)隧道的保護技術(shù)進行了研究,主要包括：1）結(jié)合上部基坑開挖施工工況,利用計算軟件分析不采取措施時下臥隧道的內(nèi)力轉(zhuǎn)換及變形,發(fā)現(xiàn)隨著基坑開挖施工,管片結(jié)構(gòu)內(nèi)力雖先增大后減小,但增大的幅度有限,對安全不起控制作用,下臥隧道的安全主要受變形控制;2）為有效抑制基坑開挖施工引起的超近距離下臥既有盾構(gòu)隧道的變形,分別研究隧道內(nèi)設(shè)置抗浮錨桿、隧道側(cè)設(shè)置隔離樁、隧道內(nèi)增設(shè)臨時支撐及配重等技術(shù)措施對抑制隧道變形的作用,發(fā)現(xiàn)隔離樁＋臨時支撐＋配重措施效果最好,隔離樁措施次之,抗浮錨桿措施效果最差;3）根據(jù)研究成果,提出下臥隧道保護設(shè)計方案,并應用于工程實際,以期能為類似工程提供參考.

隨著我國城市化的進程不斷的深化,城市軌道交通的發(fā)展越來越迅速。新建軌道交通線位不可避免的會與已經(jīng)建成的國有鐵路線路相互交叉,因此,如何有效的減小新建軌道交通建設(shè)對既有國有鐵路的影響已經(jīng)成為一個工程界較為矚目的問題。根據(jù)某新建軌道交通區(qū)間下穿既有的國有鐵路線路來研究盾構(gòu)施工過程中地層損失率和掌子面所處位置對既有鐵路隧道的影響。

盾構(gòu)隧道施工對鄰近地下管線影響分析——采用彈性地基梁理論及管線一土一盾構(gòu)相互耦合的flac3。數(shù)值方法，結(jié)合實測結(jié)果，分析深圳地鐵益田站至香蜜湖站區(qū)間盾構(gòu)隧道施工對3m直徑電纜管線的影響。分析表明：盾構(gòu)隧道左線施工后，管線變形符合gauss分布，右線施...

盾構(gòu)隧道施工對鄰近地下管線影響分析

采用彈性地基梁理論及管線—土—盾構(gòu)相互耦合的flac3d數(shù)值方法,結(jié)合實測結(jié)果,分析深圳地鐵益田站至香蜜湖站區(qū)間盾構(gòu)隧道施工對3m直徑電纜管線的影響。分析表明:盾構(gòu)隧道左線施工后,管線變形符合gauss分布,右線施工后變形不再符合gauss分布,主要變形段內(nèi)的變形增大很多,最大變形點位置也發(fā)生改變;右線施工后,管線的縱向受力得到改善;管線及地表變形不超過規(guī)定值,最大應力不超過容許應力,說明該段隧道施工沒有影響電纜管線的運行安全。與實測結(jié)果的比較表明:彈性地基梁法可用于估算管線的最大變形,flac3d數(shù)值方法可較準確模擬盾構(gòu)隧道對管線的影響。

運用同濟大學曙光軟件,采用荷載結(jié)構(gòu)法和盾構(gòu)隧道修正慣用法,以廣州地鐵黃沙車站上建設(shè)物業(yè)商住發(fā)展項目為研究背景,計算了隧道外壁側(cè)向土壓力、水位降、土層基床系數(shù)和隧道上方超載四種因素不同組合工況下的隧道結(jié)構(gòu)受力,分析了基坑施工對緊鄰地鐵盾構(gòu)隧道的影響。研究結(jié)果表明,影響緊鄰盾構(gòu)隧道受力的最主要因素為隧道外壁側(cè)向土壓力釋放程度,當外壁側(cè)向土壓力由靜止土壓力進入主動土壓力狀態(tài),將導致隧道彎矩增大143%,并致使管片開裂,環(huán)縫接頭張開增量1.36mm,影響隧道正常使用,在其它不利因素共同作用下,將危及隧道結(jié)構(gòu)安全。

采用三維數(shù)值計算方法,分析了軟土地區(qū)基坑開挖對坑底已建隧道的影響。計算結(jié)果表明：應先對坑底已建隧道地基加固,后放坡開挖,且在放坡開挖時需要進行分區(qū)、分塊,對基坑內(nèi)部土體也要分層、分塊開挖;基坑內(nèi)分段開挖的長度不宜大于10m;施工時的旋噴壓力控制在20mpa以內(nèi);鉆孔灌注樁的嵌固深度應不小于10m。