地鐵隧道近距離下穿建筑物技術(shù)方案及三維數(shù)值模擬分析

研究目的:目前我國(guó)城市地鐵正在迅猛發(fā)展,其中遇到的問(wèn)題較多,本文以某框架結(jié)構(gòu)七層辦公樓為研究對(duì)象,針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工左線隧道拱頂下沉及地面沉降速率超過(guò)預(yù)警的現(xiàn)象,理論分析結(jié)合midas-gts數(shù)值模擬的方法,將\"建筑物-地層-隧道\"作為研究對(duì)象,分析礦山法小凈距隧道施工工序?qū)εR近建筑物影響,分析左右線施工順序?qū)ζ溆绊懖町愋?并提出相關(guān)工程技術(shù)措施。研究結(jié)論:(1)隧道施工使得建筑物處于受拉區(qū),結(jié)構(gòu)容易發(fā)生破壞,同時(shí)距離建筑物超出開(kāi)挖影響范圍時(shí),小凈距隧道開(kāi)挖先后順序影響不大；(2)距離建筑物較近,處于圍巖破碎區(qū)時(shí),先開(kāi)挖遠(yuǎn)離建筑物一側(cè)的隧道方案更優(yōu),同時(shí)要注意靠近建筑物一側(cè)及中間巖柱需采取加固措施；(3)本研究結(jié)果可應(yīng)用于地鐵盾構(gòu)施工領(lǐng)域,對(duì)盾構(gòu)近距離側(cè)穿建筑物具有一定的指導(dǎo)作用。

do:i10.3969/.jissn.1672-6073.2011.03.023 都市快軌交通#第24卷第3期2011年6月土建技術(shù) 近距離下穿運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的關(guān)鍵技術(shù) 周明亮 1 白雪梅 2 (1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司成都610031;2.北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司北京100037) 摘要深圳地鐵2號(hào)線福田至市民中心盾構(gòu)區(qū)間下 穿運(yùn)營(yíng)的地鐵4號(hào)線,結(jié)合盾構(gòu)法區(qū)間隧道工程實(shí)例, 對(duì)車(chē)站端頭井和既有隧道兩側(cè)土體加固技術(shù)、車(chē)站洞 門(mén)密封技術(shù)、近距離隧道掘進(jìn)模式和參數(shù)的選擇進(jìn)行 分析和說(shuō)明。 關(guān)鍵詞城市軌道交通下穿區(qū)間隧道盾構(gòu)法 礦山法深圳地鐵 中圖分類(lèi)號(hào)u455143文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a 文章編號(hào)1672-6073(2011)03-0089-06 1工程概況及特點(diǎn) 1.1工程概況 深圳地

深圳地鐵2號(hào)線福田至市民中心盾構(gòu)區(qū)間下穿運(yùn)營(yíng)的地鐵4號(hào)線,結(jié)合盾構(gòu)法區(qū)間隧道工程實(shí)例,對(duì)車(chē)站端頭井和既有隧道兩側(cè)土體加固技術(shù)、車(chē)站洞門(mén)密封技術(shù)、近距離隧道掘進(jìn)模式和參數(shù)的選擇進(jìn)行分析和說(shuō)明。

軟土地層近距離上穿既有隧道變形的數(shù)值模擬——針對(duì)上海市某地鐵隧道近距離上穿運(yùn)營(yíng)中的地鐵二號(hào)線，二者最小凈間距為1．33m，通過(guò)三維數(shù)值模擬得到在新隧道推進(jìn)過(guò)程中，地鐵二號(hào)線和地表都表現(xiàn)為隆起，二號(hào)線最大隆起量為7．29mm，地表最大隆起量為16mm；地鐵...

軟土地基上建筑物沉降的三維數(shù)值模擬分析——受場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制，很多建筑物采用高壓縮性的軟土作為天然地基，軟土地基的不均勻沉降會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)的安全。不均勻沉降受上部荷載、結(jié)構(gòu)剛度以及土層的不均勻性等因素的影響，傳統(tǒng)的分層總和法不能全面地考慮這些...

受場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制,很多建筑物采用高壓縮性的軟土作為天然地基,軟土地基的不均勻沉降會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)的安全。不均勻沉降受上部荷載、結(jié)構(gòu)剛度以及土層的不均勻性等因素的影響,傳統(tǒng)的分層總和法不能全面地考慮這些因素。因此需要一種更為有效的分析方法來(lái)預(yù)測(cè)建筑物的沉降情況。采用結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用的分析方法,對(duì)一棟傾斜的磚混建筑物進(jìn)行三維數(shù)值模擬分析。通過(guò)與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果相比較,證明該方法能很好地分析建筑物的不均勻沉降情況。

建立包括雙線盾構(gòu)隧道、凍土帷幕、聯(lián)絡(luò)通道以及泵房在內(nèi)的三維數(shù)值模型,模擬了地層凍結(jié)、聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖和支護(hù)的整個(gè)過(guò)程。分析了聯(lián)絡(luò)通道以及泵房開(kāi)挖對(duì)凍土帷幕、初支護(hù)和主隧道的影響。從而,確定了初支護(hù)及凍土帷幕的受力最不利位置和發(fā)生最大變形的位置,并提出相應(yīng)的控制指標(biāo)。

收稿日期：2012－06－25；修回日期：2012－12－13 作者簡(jiǎn)介：劉遠(yuǎn)亮（1980－），男（漢族），廣東人，廣東省建筑科學(xué)研究院工程師，地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)，博士，從事巖土工程數(shù)值模擬計(jì)算、巖土力學(xué) 和工程地質(zhì)等研究工作，廣東省廣州市先烈東路121號(hào)3號(hào)辦公樓206，liang801014@126．com。 基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地鐵隧道影響的 midasgts三維數(shù)值模擬分析 劉遠(yuǎn)亮 （廣東省建筑科學(xué)研究院，廣東廣州510500） 摘要：隨著城市地鐵工程的高速發(fā)展，地面建筑物基坑的施工將必然會(huì)對(duì)鄰近的地鐵隧道造成一定的影響，運(yùn)用 midasgts三維數(shù)值模擬計(jì)算軟件分析基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地鐵隧道的影響，對(duì)地層自重固結(jié)、基坑開(kāi)挖施工的整個(gè)過(guò) 程進(jìn)行模擬分析，計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比表明，該方法對(duì)實(shí)際工程有一定的指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞

廣州市珠江新城區(qū)旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)土建二標(biāo)盾構(gòu)左右線2次成功下穿運(yùn)營(yíng)中的地鐵一號(hào)線隧道,垂直距離最近處2.342m。介紹盾構(gòu)下穿處地鐵一號(hào)線的地質(zhì)條件、工程特點(diǎn)、難點(diǎn)以及盾構(gòu)施工引起地面和建筑物沉降的機(jī)理,重點(diǎn)闡述在未對(duì)地鐵一號(hào)線進(jìn)行加固保護(hù)的情況下穿越施工中所采取的主要措施,包括盾構(gòu)設(shè)備的全面檢修,掘進(jìn)施工中對(duì)推力、壓力、出碴量的精確控制,及時(shí)的同步注漿和二次注漿,適時(shí)的監(jiān)控量測(cè)等,這些措施有力的保證了地鐵一號(hào)線的安全。

第26卷第2期巖土力學(xué)vol.26no.2 2005年2月rockandsoilmechanicsfeb.2005 收稿日期：2004-06-17修改稿收到日期：2004-08-23 作者簡(jiǎn)介：畢繼紅，女，1965年生，教授，從事地鐵及隧道的研究工作。e-mail:jhbi@sohu.com 文章編號(hào)：1000－7598－(2005)02－0277－05 近距離地鐵施工的有限元數(shù)值模擬 畢繼紅，江志峰，常斌 （天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津300072） 摘要：在地鐵施工中受地形條件限制有時(shí)會(huì)遇到兩條單線隧道近距離施工情況，有的間距超出了規(guī)范的要求。以深圳市軌 道交通二期1號(hào)線續(xù)建

研究目的:以地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道工程為對(duì)象,采用三維有限元法分析盾構(gòu)隧道修建對(duì)臨近拱橋橋墩位移和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,并與無(wú)加固工況的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,論證采用旋噴樁加固地層的效果。研究結(jié)論:計(jì)算表明在不加固情況下,隧道修建將對(duì)橋墩沉降和拱結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生顯著影響。采用旋噴樁對(duì)地層進(jìn)行加固后,橋墩沉降能夠得到較好控制,其中最大沉降和最大不均勻沉降比無(wú)加固情況分別減少了38%和44%。同時(shí)隧道修建對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也得到顯著降低,與無(wú)加固工況相比,結(jié)構(gòu)內(nèi)力降低25%~40%。該加固方法能夠保證盾構(gòu)隧道修建時(shí)拱橋結(jié)構(gòu)的安全性。

在地鐵聯(lián)絡(luò)通道水平凍結(jié)法施工過(guò)程中,對(duì)已建的盾構(gòu)隧道、地下管線、地表建筑物等都將產(chǎn)生較大影響。以南京地鐵二號(hào)線莫愁湖站～漢中門(mén)站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房水平凍結(jié)法施工為工程實(shí)例,采用flac3d進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工過(guò)程中的凍結(jié)溫度場(chǎng)的發(fā)展變化、凍脹融沉引起的地表位移以及凍脹力引起的隧道內(nèi)力和變形等做了詳細(xì)的分析,得到了有參考價(jià)值的結(jié)論,為以后聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工提供依據(jù)。

深圳地鐵大—科區(qū)間預(yù)留2#接口線隧道是一個(gè)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的洞群系統(tǒng)工程。由于地質(zhì)條件差,且周?chē)h(huán)境條件限制嚴(yán)格,施工難度和風(fēng)險(xiǎn)極大,因此,對(duì)該工程進(jìn)行了施工優(yōu)化分析,建立了復(fù)雜的三維彈塑性有限元計(jì)算模型,并對(duì)該工程的施工過(guò)程進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)仿真分析,從理論上探討了所擬定的施工方案的合理性和可行性,并取得了一些有意義的成果,為該工程的順利施工提供了依據(jù)和指導(dǎo)。工程實(shí)踐表明,理論分析結(jié)果是合理可靠的。

深圳地鐵大～科區(qū)間渡線隧道工程是一個(gè)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的洞群系統(tǒng)工程,由于地質(zhì)條件差且周?chē)h(huán)境條件限制嚴(yán)格,施工難度和風(fēng)險(xiǎn)極大。對(duì)該工程進(jìn)行了施工優(yōu)化分析,建立了復(fù)雜的三維有限元計(jì)算模型,并對(duì)該工程的施工過(guò)程進(jìn)行了三維彈塑性仿真分析,取得了一些有意義的成果。工程實(shí)踐表明,分析結(jié)果是合理的

建筑結(jié)構(gòu)與城市地鐵交叉時(shí)；地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生一定的影響；合理選擇施工順序及設(shè)計(jì)方案是保證先期施工結(jié)構(gòu)安全的有效措施.通過(guò)地鐵盾構(gòu)區(qū)間對(duì)即將施工的某些建筑結(jié)構(gòu)的安全影響進(jìn)行分析；比較了與底板相連的樁基礎(chǔ)位于盾構(gòu)區(qū)間上方的原設(shè)計(jì)方案與優(yōu)化方案；使得上部結(jié)構(gòu)的安全能夠得到保障.

采用三維有限元方法對(duì)新建隧道盾構(gòu)下穿施工過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬,分析了新建隧道盾構(gòu)正交下穿施工對(duì)既有隧道位移、應(yīng)力的影響;進(jìn)而探討了不同的隧道覆土厚度、隧道間相對(duì)距離及土體強(qiáng)度下,新建隧道盾構(gòu)正交下穿施工對(duì)既有隧道位移的影響。結(jié)果表明:新建隧道盾構(gòu)正交下穿施工引起既有隧道位移方向朝向新建隧道方向發(fā)展,既有隧道位移以縱向沉降為主,沉降曲線符合正態(tài)分布;盾構(gòu)下穿引起的既有隧道正應(yīng)力變化較大;隧道覆土厚度、隧道間相對(duì)距離和土體強(qiáng)度對(duì)隧道間相互作用有較大影響,應(yīng)引起足夠的重視。

由于地質(zhì)條件的限制及地下空間的綜合開(kāi)發(fā)利用,在工程中有時(shí)不可避免地產(chǎn)生近距離交疊隧道。對(duì)于這種型式的隧道,新建隧道是在既有隧道完成之后修建的,新建隧道的施工勢(shì)必影響既有隧道結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),引起既有隧道變形。本文應(yīng)用ansys有限元程序采用三維彈塑性數(shù)值計(jì)算方法對(duì)某新建鐵路隧道下穿既有高速公路隧道的施工過(guò)程進(jìn)行了模擬,揭示了既有隧道結(jié)構(gòu)受力及位移隨新建隧道施工推進(jìn)的變化規(guī)律,可為今后此類(lèi)隧道的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

新建隧道近距離上穿施工會(huì)改變地層既有平衡應(yīng)力場(chǎng),引起地層應(yīng)力釋放,導(dǎo)致既有下臥隧道產(chǎn)生縱向隆起變形。提出了在新建隧道卸荷作用下估算既有隧道縱向變形的解析解答,既有隧道簡(jiǎn)化為擱置于pasternak地基上的euler-bernoulli梁,采用兩階段分析法分析求解。首先,通過(guò)mindlin彈性力學(xué)經(jīng)典解估算新建隧道開(kāi)挖卸荷引起在既有隧道位置處的豎向附加分布荷載;其次,建立在豎向附加荷載作用下的隧道縱向變形平衡微分方程,并基于有限差分原理,獲得隧道變形數(shù)值解答。經(jīng)與已報(bào)道的兩個(gè)工程實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為吻合,基本可以反映在新建隧道近距離上穿施工過(guò)程中既有隧道的縱向變形規(guī)律,從而驗(yàn)證其解析解答正確性。

以武漢地鐵積玉橋車(chē)站盾構(gòu)始發(fā)段工程為背景,綜合考慮始發(fā)井連續(xù)墻施工、基坑開(kāi)挖、端頭加固、土體分層、盾構(gòu)開(kāi)挖面泥土壓力、盾尾建筑空隙、盾構(gòu)壁后同步注漿等因素,采用有限差分軟件flac3d模擬始發(fā)段泥水盾構(gòu)施工。利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比模擬結(jié)果,分析本文提出的三維有限差分模型,驗(yàn)證了模型的可靠性,分析始發(fā)段盾構(gòu)施工引起土體的土體擾動(dòng)規(guī)律。

某雙線盾構(gòu)隧道近距離旁穿一幢12層高層建筑,為合理評(píng)估隧道施工對(duì)建筑物的影響,進(jìn)行了考慮盾構(gòu)動(dòng)態(tài)施工及排樁加固的的遠(yuǎn)端(左線)、近端(右線)以及雙線均開(kāi)挖后隧道橫斷面及建筑物沉降的flac3d數(shù)值模擬分析,并對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了沉降實(shí)測(cè)。數(shù)值模擬和實(shí)測(cè)結(jié)果表明:不采取加固措施,建筑物基礎(chǔ)靠近隧道側(cè)的最大沉降為5.2mm,最大水平位移達(dá)25.8mm;基地土體出現(xiàn)拉剪破壞;數(shù)值模擬分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果較為一致;若采用排樁加固,建筑物基礎(chǔ)靠近隧道側(cè)的最大沉降為2.4mm,最大水平位移不足10mm,基地土體未出現(xiàn)拉剪破壞;排樁加固能有效降低圍巖變形及地表沉降,有利于建筑物的保護(hù)。

上海軌道交通12號(hào)線龍華路站—龍漕路站區(qū)間隧道下穿千年古寺——龍華寺。為減少龍華塔的沉降和傾斜,施工前進(jìn)行了針對(duì)性的盾構(gòu)改制,增加了管片注漿孔數(shù);穿越施工過(guò)程中采取精細(xì)化管理、均衡施工;穿越后采用打拔管注漿加固的技術(shù)措施,保證了龍華塔的安全,順利完成了區(qū)間隧道的施工。

為保障基坑施工期間鄰近建筑物安全,制定了基坑內(nèi)加大支撐軸力及密度、先支撐后開(kāi)挖、基坑外止水帷幕、回灌井補(bǔ)充地下水等一系列建筑物保護(hù)措施,并通過(guò)建筑物沉降及變形監(jiān)測(cè)指導(dǎo)施工,最終較好地控制了建筑物沉降,保障了建筑物的使用功能及安全。