并行雙線突變大斷面地鐵隧道施工三維數(shù)值分析

目前,中國(guó)城市地鐵建設(shè)欣欣向榮,城市地下鐵道往往不以單孔隧道形式出現(xiàn),大多數(shù)采用水平雙孔平行隧道,在盾構(gòu)施工推進(jìn)時(shí),施工方式不同,對(duì)周邊環(huán)境的影響也就不同。本文以某城市地鐵平行盾構(gòu)推進(jìn)為實(shí)際工程背景,分析比較了四種不同施工方案所引起的地表沉降量,尋求其變化規(guī)律,為今后地鐵設(shè)計(jì)及施工給予一定的指導(dǎo)。

城市軌道交通在城市發(fā)展中起著非常大的作用,在建筑的表面和復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)中,必須在附近興建輕軌隧道的基礎(chǔ)上,利用有限元分析軟件進(jìn)行數(shù)值模型試驗(yàn)研究,考慮不同的土壤的參數(shù),計(jì)算樁孔的距離,研究附近的隧道開挖循環(huán)基礎(chǔ),橋墩沉降的影響,分析不同施工方法在不同的土壤隧道挖掘進(jìn)度不同類型的不同的類型,調(diào)整樁孔附近的距離和樁基距離.本文對(duì)雙線盾構(gòu)地鐵隧道施工地表沉降數(shù)值進(jìn)行了分析,希望能作為參考.

隨著城市化的不斷發(fā)展,大量的人涌入到城市當(dāng)中,導(dǎo)致人口的密度增大,交通擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重,加劇了環(huán)境的污染。充分利用城市地下空間,對(duì)緩解城市的壓力,確保交通的暢通具有重要作用。地下交通中的隧道開挖工作與公路隧道的開挖存在著較大的差異,具有較高的施工風(fēng)險(xiǎn)。本文將某地鐵項(xiàng)目施工作為主要研究?jī)?nèi)容,對(duì)斷面超小橫凈距雙線地鐵隧道施工控制技術(shù)進(jìn)行研究。

采用三維有限元數(shù)值計(jì)算的方法,對(duì)大斷面隧道挑頂施工過(guò)程中力學(xué)場(chǎng)特征和變化趨勢(shì)進(jìn)行研究,根據(jù)圍巖力學(xué)行為及分布規(guī)律,指導(dǎo)大斷面隧道挑頂施工并總結(jié)開挖支護(hù)安全施工技術(shù)。在大斷面隧道挑頂施工過(guò)程中,挑頂臺(tái)階上的支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密度直接影響隧道圍巖位移分布;斜井核心土的留設(shè)和加固可以有效改善洞室圍巖受力情況;挑頂施工過(guò)程中,在斜井中對(duì)正洞核心土進(jìn)行有效的注漿加固可以有效改善支護(hù)體系受力,減小應(yīng)力集中程度。

利用數(shù)值分析軟件ansys建立彈塑性有限元模型;考慮位于區(qū)間隧道軸線不同位置的鄰近樁基及不同樁長(zhǎng)情況,對(duì)區(qū)間隧道施工誘發(fā)鄰近樁基的變形進(jìn)行數(shù)值仿真試驗(yàn)分析,同時(shí)分析隧道開挖后土體與樁體參數(shù)等因素對(duì)鄰近樁基變形的影響。數(shù)值仿真試驗(yàn)結(jié)果表明:地鐵隧道開挖后樁體發(fā)生傾倒變形,樁端與洞軸線的相對(duì)位置及樁端土性對(duì)樁基變形有明顯的影響,有樁側(cè)隧道周圍向洞內(nèi)的水平位移比無(wú)樁側(cè)的水平位移小,且隨樁長(zhǎng)增加,兩者差別增大。

本文以某地鐵隧道工程為例,選取該隧道的典型區(qū)段為研究對(duì)象,運(yùn)用有限元ansys軟件建立三維模型,對(duì)隧道整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的模擬。分析結(jié)果表明:隨著隧道開挖進(jìn)尺的不斷加深,隧道地表沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力等出現(xiàn)增大的趨勢(shì)；數(shù)值模擬結(jié)果與工程實(shí)際比較相符；應(yīng)力和變形的數(shù)值均在允許的范圍之內(nèi)。

本文以某地鐵隧道工程為例,選取該隧道的典型區(qū)段為研究對(duì)象,運(yùn)用有限元ansys軟件建立三維模型,對(duì)隧道整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的模擬.分析結(jié)果表明:隨著隧道開挖進(jìn)尺的不斷加深,隧道地表沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力等出現(xiàn)增大的趨勢(shì);數(shù)值模擬結(jié)果與工程實(shí)際比較相符;應(yīng)力和變形的數(shù)值均在允許的范圍之內(nèi).

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)條件差且周圍環(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

通過(guò)對(duì)大連地鐵隧道復(fù)雜圍巖地段圍巖和支護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,得到了鋼支撐、噴射混凝土等支護(hù)構(gòu)件的受力和圍巖位移收斂狀況,建立相應(yīng)的模型,進(jìn)行了有限元數(shù)值分析,并對(duì)測(cè)試與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明:在復(fù)雜圍巖地段,采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控量測(cè)與有限元仿真模擬相結(jié)合的方法可為隧道襯砌設(shè)計(jì)和施工的安全可靠性提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo),可為類似工程研究提供參考。

以南京地鐵1號(hào)線許府巷站—南京站區(qū)間隧道為背景,采用有限差分程序flac3d,對(duì)盾構(gòu)在富水飽和粉細(xì)砂、粉砂夾細(xì)砂地層中掘進(jìn)施工進(jìn)行數(shù)值模擬,考慮了隧道開挖、地下水位、土倉(cāng)壓力、同步注漿等因素影響,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)地表沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。

依托北京地鐵十號(hào)線花園東路站—八達(dá)嶺高速站區(qū)間隧道的施工建設(shè),通過(guò)實(shí)地取樣、電鏡掃描、室內(nèi)直接剪切和壓縮試驗(yàn)等方法研究了注漿與未注漿加固土體的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)的差異性,探討了非飽和土體注漿加固機(jī)理,并將相關(guān)指標(biāo)應(yīng)用到計(jì)算模型的參數(shù)取值中.結(jié)合以上研究成果和現(xiàn)場(chǎng)勘察資料,利用三維有限差分軟件flac3d建立反映地層實(shí)際分布狀況的數(shù)值分析模型,分析了未注漿與注漿后施工隧道圍巖內(nèi)的應(yīng)力、豎向位移情況,對(duì)比分析了沉降實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),得出后續(xù)數(shù)值模擬施工步序,為施工步序優(yōu)化提供了依據(jù).

以某地鐵區(qū)間隧道側(cè)穿高架橋樁基為研究背景,運(yùn)用有限差分軟件flac-3d,結(jié)合工程地質(zhì)條件,模擬大斷面淺埋暗挖隧道側(cè)穿高架橋樁基的施工過(guò)程,分析開挖進(jìn)尺、開挖順序及隧道埋深對(duì)樁基的內(nèi)力及位移產(chǎn)生的影響并得出結(jié)論.

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,且周圍環(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。

在地鐵隧道開挖施工中,圍巖受力情況非常復(fù)雜,一直處于加、卸的反復(fù)變化中,并且上一步的開挖會(huì)直接影響著后續(xù)所有的開挖步驟.該文簡(jiǎn)單介紹了地鐵隧道施工中的開挖卸荷效應(yīng),并將其劃分成了4個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬,最后分析了開挖面支護(hù)力以及支護(hù)、注漿時(shí)機(jī)對(duì)模擬結(jié)果的影響,以期為地鐵隧道的開挖施工提供一定的參考資料.

以某市地鐵一號(hào)線隧道洞室的開挖工程為背景,采用flac3d軟件,通過(guò)模擬研究隧道洞室開挖施工對(duì)相鄰建筑地基基礎(chǔ)的影響,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,回歸得到一合適的測(cè)壓系數(shù)。結(jié)果表明:當(dāng)測(cè)壓系數(shù)取值為0.25時(shí),采用flac軟件進(jìn)行數(shù)值模擬能較好地符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況；采用混凝土支護(hù)樁和預(yù)應(yīng)力錨索組合防護(hù)措施,能顯著降低隧道洞室施工對(duì)相鄰建筑地基的影響。

以武漢市軌道交通4號(hào)線二期復(fù)興路站—首義路站區(qū)間雙線隧道工程為背景,對(duì)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真分析,通過(guò)分析得到在設(shè)定的土艙壓力下,盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)地表變位主要在盾構(gòu)機(jī)前方2d及后方3d的范圍內(nèi)產(chǎn)生(d為管片外徑),呈現(xiàn)前隆后沉的變形特征;盾構(gòu)開挖及盾尾空隙產(chǎn)生的地表沉降值分別為總沉降值的12%和62%,兩者是導(dǎo)致地表沉降的主要因素,建議通過(guò)合理設(shè)置盾構(gòu)土艙壓力及實(shí)施盾尾同步注漿來(lái)限制"前隆后沉"地表變形,以盡可能減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。此外,左線隧道后續(xù)掘進(jìn)使先行貫通的右線管片彎矩減小,且彎矩絕對(duì)最大值由拱頂轉(zhuǎn)移至拱腰。雙線隧道貫通時(shí)左線管片拱頂、拱腰及拱底彎矩值均大于右線,建議在管片配筋設(shè)計(jì)時(shí)予以重視。

新建盾構(gòu)隧道近距離上跨施工引起地表沉降受到多種因素的影響,導(dǎo)致工程實(shí)踐中最常用的地表沉降估算方法peck公式具有一定局限性,與實(shí)測(cè)值相比存在較大誤差。以佛莞城際線fgzh-1標(biāo)段雙線盾構(gòu)上跨既有廣州地鐵7號(hào)線施工工程為背景,構(gòu)建三維彈塑性有限元模型,分析復(fù)合地層雙線盾構(gòu)上跨既有隧道掘進(jìn)誘發(fā)地表沉降規(guī)律,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),在傳統(tǒng)peck方程中引入修正系數(shù)(地層最大橫向沉降值修正系數(shù)α1,地層橫向沉降槽寬度修正系數(shù)α2),對(duì)經(jīng)典peck方程進(jìn)行適用性修正。研究表明:當(dāng)α1介于0~1.2、α2介于0.4~1.6之間可獲得吻合較好的預(yù)測(cè)曲線。本研究可為復(fù)合地層雙線盾構(gòu)上跨既有隧道施工周圍環(huán)境的保護(hù)提供理論依據(jù)。

1 地鐵隧道施工風(fēng)險(xiǎn)分析與控制 目前國(guó)內(nèi)地鐵常用的施工方法主要包括：明挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法、 頂管法和沉埋法。實(shí)踐表明，淺埋暗挖法由于避免了明挖法的大量拆遷占地和 改建現(xiàn)象，受自然天氣影響小，減少對(duì)周圍環(huán)境的粉塵污染和噪聲影響，以及 對(duì)城市交通的干擾小，十分適用于在人口及建筑密集的繁華城市內(nèi)施工。因此， 國(guó)內(nèi)正在修建地鐵的城市在市區(qū)內(nèi)大多數(shù)采用淺埋暗挖法施工，尤其在北京、 廣州、深圳三地。 目前淺埋暗挖法支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍以工程類比法為主，輔以量測(cè)手段的現(xiàn)場(chǎng) 監(jiān)控設(shè)計(jì)法和計(jì)算為依據(jù)的理論分析設(shè)計(jì)法。而地下支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一門經(jīng)驗(yàn) 性很強(qiáng)的學(xué)科，造成施工條件存在較大的不確定性，而導(dǎo)致地層失穩(wěn)或過(guò)量變 形等工程病害問(wèn)題，這將危及地面和周圍建筑物以及交通、通訊、供水、供電、 煤氣管線等各種城市生命線的安全。正是由于地鐵工程項(xiàng)目具有一次性、投資 大、周期長(zhǎng)、要求高等特點(diǎn)，其施

為了研究礦山法隧道注漿效果對(duì)圍巖安全變形的影響程度,了解注漿在富水段所應(yīng)起到的止水、加固作用,并分析注漿手段、注漿參數(shù)和工藝水平等因素對(duì)注漿效果的好壞所起到的影響,現(xiàn)以地鐵2號(hào)線的一段復(fù)雜地質(zhì)段隧道施工過(guò)程為研究背景,采用數(shù)值方法模擬隧道圍巖加固不同效果,結(jié)合實(shí)際開挖過(guò)程,分析不同加固效果下沉降的差異,并對(duì)控制沉降的手段進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示在易發(fā)生流漿的富水軟弱圍巖段使用雙液漿和嚴(yán)格把控注漿工藝管理水平產(chǎn)生良好作用,以數(shù)值計(jì)算和實(shí)際開挖效果能夠得到這樣的結(jié)論:采用合適的注漿手段和嚴(yán)格的管理制度能夠在開挖過(guò)程中控制水土流失并達(dá)到最佳的加固效果。

淺埋地鐵暗挖法施工技術(shù)己日趨成熟,工程地質(zhì)條件等的不確定性以及施工環(huán)境的影響,在隧道開挖過(guò)程中各個(gè)工序會(huì)出現(xiàn)不同的風(fēng)險(xiǎn).通過(guò)分析各個(gè)工序中可能會(huì)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素,利用風(fēng)險(xiǎn)分析方法對(duì)各個(gè)工序危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)先分析,達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)的目的.

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快,城市人口也越來(lái)越多,這就給城市交通到來(lái)了前所未有的壓力,為了緩解城市交通擁堵的狀況,許多城市都開始投入大量資金建設(shè)地鐵隧道,地鐵隧道的施工是一項(xiàng)技術(shù)難度較高的工作,要求在施工過(guò)程中做好監(jiān)控量測(cè)等各方面的工作。本文就針對(duì)地鐵隧道施工監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行了分析和研究。

地鐵隧道施工過(guò)程的數(shù)值模擬與工法比選