地鐵交疊隧道夾角隧道施工影響數(shù)值分析

以北京地鐵8號線二期工程什剎海站—南鑼鼓巷站區(qū)間盾構(gòu)交疊段工程為背景,采用flac3d數(shù)值分析方法,在確定了合理的地層損失率基礎(chǔ)下,充分考慮了盾構(gòu)管片、分步開挖等因素影響,分析預(yù)測后建盾構(gòu)隧道重疊施工對下方已建隧道的縱向和橫向變形的影響。

根據(jù)青島某區(qū)間隧道在復(fù)雜的地質(zhì)條件下,下穿既有區(qū)間隧道的情況,使用flac3d軟件分析了隧道在原開挖支護參數(shù)下的圍巖及隧道二襯結(jié)構(gòu)的位移變化規(guī)律,并以此提出了相應(yīng)的改進措施,結(jié)合改進后的圍巖塑性區(qū)云圖和下部隧道關(guān)鍵部位位移變化規(guī)律證實了加固措施的可行性,對類似工程具有借鑒意義。

在分析交疊隧道盾構(gòu)法施工地表變形規(guī)律的基礎(chǔ)上,采用進化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了地表變形智能預(yù)測模型,由此預(yù)測盾構(gòu)推進中下一步地表變形以給變形控制提供依據(jù).通過對上海地鐵明珠二期交疊區(qū)間隧道上下行線施工地表變形的預(yù)測,表明進化智能預(yù)測具有較高精度,預(yù)測和實施的相關(guān)性系數(shù)達(dá)98%以上,從而論證了該方法的可行性和適用性.

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

在我國城市地鐵隧道施工引起地表移動的研究中,peck法和隨機介質(zhì)理論法應(yīng)用比較廣泛。由于隨機介質(zhì)理論法應(yīng)用經(jīng)驗相對較少,其相應(yīng)的主要影響參數(shù)的取值方法也不是很成熟,通過對peck法和隨機介質(zhì)理論法之間的關(guān)系的討論,得到peck法可以看作是隨機介質(zhì)理論法在應(yīng)用于埋深較大、開挖斷面較小的隧道的一個近似,并給出了隨機介質(zhì)理論法主要影響角的確定方法,大大加強了隨機介質(zhì)理論法在城市地鐵隧道施工引起的地表移動及變形研究方面的實用性。在上述討論的基礎(chǔ)上,通過實際工程的驗證,證明上述方法的有效性和可靠性。

以南寧地鐵1號線一期工程的2個區(qū)間盾構(gòu)隧道工點為背景，對圓礫泥巖復(fù)合地層中盾構(gòu)隧道上下交疊施工的主要技術(shù)進行探討。在此類地層中交疊隧道施工應(yīng)采用下部隧道地層加固、臨時支撐系統(tǒng)保護、上部盾構(gòu)優(yōu)化掘進控制的綜合控制措施，為交疊段工程安全提供保障，降低施工風(fēng)險，對南寧等地區(qū)類似地層中的交疊盾構(gòu)隧道施工具有指導(dǎo)意義。

為研究近距交疊隧道施工穩(wěn)定性,以青島地鐵2號線棗山路—李村站區(qū)間隧道下穿3號線萬年泉—李村站區(qū)間隧道為背景,通過數(shù)值模擬結(jié)合實測數(shù)據(jù),分析交疊區(qū)地表變形、危險截面應(yīng)力、變形規(guī)律及塑性區(qū)分布特點,由此可知:下穿施工后,地表變形從3.10mm增至6.345mm,由3號線沿線向交疊區(qū)中心延伸;當(dāng)距交疊區(qū)中心超過40m時,地表變形影響可以忽略。交疊區(qū)截面受擾動影響最大,左右拱腳應(yīng)力變化最明顯,變化量為60、120kpa,最大拉壓應(yīng)力分別為20kpa、2.1mpa,小于襯砌所用混凝土抗拉抗壓強度。另外,3號線最大變形位于交疊區(qū)隧道拱頂,2號線最大變形位于中夾巖拱頂,分別為11.77、9.85mm;3號線拱底、2號線拱頂在交疊區(qū)產(chǎn)生變形突變,分別為5.67、8.64mm,均在可接受范圍內(nèi),并結(jié)合實測數(shù)據(jù)驗證了數(shù)據(jù)分析的可靠性;2號線塑性區(qū)分布較大,上下隧道間巖柱基本處于完全塑性狀態(tài),拱腳及拱頂處塑性區(qū)分布最廣,但左右線開挖塑性區(qū)并未貫通,塑性區(qū)半徑控制在2.0m之內(nèi),保證了施工的穩(wěn)定。

擬建的杭州地鐵5號線在下方斜穿正在運營的紫金港隧道,因此需要評估地鐵5號線施工對紫金港隧道的影響。對地鐵盾構(gòu)施工采用三維空間有限元進行模擬分析,分析結(jié)果表明在紫金港隧道下方修筑盾構(gòu)隧道時不宜采用\"加大推進力——快速通過\"施工模式。相反地,在距紫金港隧道不低于15.7m處,應(yīng)降低推進力——放慢掘進速度,推進至紫金港隧道正下方區(qū)域時,應(yīng)進一步降低推進力,并對紫金港隧道底板進行監(jiān)測,以保證近接結(jié)構(gòu)物的安全。

為了研究礦山法隧道注漿效果對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注漿效果的好壞所起到的影響,現(xiàn)以地鐵2號線的一段復(fù)雜地質(zhì)段隧道施工過程為研究背景,采用數(shù)值方法模擬隧道圍巖加固不同效果,結(jié)合實際開挖過程,分析不同加固效果下沉降的差異,并對控制沉降的手段進行對比。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)值計算和實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程中控制水土流失并達(dá)到最佳的加固效果。

以某重載鐵路上跨引黃隧洞項目為研究對象，建立了重載貨車一軌道模型和隧道一圍巖一引黃隧洞有限元模型，提取了精確的橫、豎向輪軌力，并提出了簡化的加載方式；分析了有無道床橡膠減振墊情況下的隧道結(jié)構(gòu)與引黃隧洞的動力響應(yīng)。分析結(jié)果表明：在平底板底部和側(cè)邊施加橡膠墊層后，結(jié)構(gòu)位移變化不大，鐵路隧道的加速度衰減量最大為49．17％，發(fā)生在隧道拱頂位置，最大衰減量為6．8db；引黃隧洞交叉斷面的最大衰減量為28．79％，發(fā)生在邊墻位置，衰減最大為5db。該研究為類似隧道設(shè)計提供理論參考。

研究目的：與既有地鐵隧道上下重疊建設(shè)的基坑工程日益增多,基坑開挖卸荷對下方既有地鐵隧道的影響是該類工程中不可忽視的問題。本文結(jié)合工程實例,采用有限元軟件進行數(shù)值模擬,分析基坑開挖深度、土層特性等方面對下臥隧道的影響,并總結(jié)基坑開挖卸荷對下方隧道在結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力等方面的發(fā)展態(tài)勢和變化規(guī)律。

為評估與研究大連地鐵1、2號線近距離交疊區(qū)間隧道下穿既有橋梁樁基工程,采用有限元數(shù)值模擬法,分析區(qū)間雙線四孔隧道施工先后順序?qū)こ痰挠绊?提出了必要的工程安全性保護措施。解決項目中工程風(fēng)險專項設(shè)計中的問題,為類似工程積累經(jīng)驗。計算結(jié)果表明:近距離交疊隧道施工引起地面沉降量7.7mm小于上限值15mm,能夠滿足橋梁沉降控制值要求；根據(jù)隧道埋深和圍巖類型,\"先下后上\"的施工工序是合理可行的,能夠有效減少地面沉降；對于交疊隧道下穿既有橋梁樁基,做好施工保護措施是很有必要的,比如增設(shè)隔離樁、地面注漿加固、隧道內(nèi)支撐系統(tǒng)、爆破減震控制措施。

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情況,對區(qū)間隧道施工誘發(fā)鄰近樁基的變形進行數(shù)值仿真試驗分析,同時分析隧道開挖后土體與樁體參數(shù)等因素對鄰近樁基變形的影響。數(shù)值仿真試驗結(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位置及樁端土性對樁基變形有明顯的影響,有樁側(cè)隧道周圍向洞內(nèi)的水平位移比無樁側(cè)的水平位移小,且隨樁長增加,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)段為研究對象,運用有限元ansys軟件建立三維模型,對隧道整個施工過程進行了動態(tài)的模擬。分析結(jié)果表明:隨著隧道開挖進尺的不斷加深,隧道地表沉降、支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力等出現(xiàn)增大的趨勢；數(shù)值模擬結(jié)果與工程實際比較相符；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)段為研究對象,運用有限元ansys軟件建立三維模型,對隧道整個施工過程進行了動態(tài)的模擬.分析結(jié)果表明:隨著隧道開挖進尺的不斷加深,隧道地表沉降、支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力等出現(xiàn)增大的趨勢;數(shù)值模擬結(jié)果與工程實際比較相符;應(yīng)力和變形的數(shù)值均在允許的范圍之內(nèi).

通過分析制定施工方案后再結(jié)合有限元軟件計算模擬雙洞交疊隧道不同工況下引起的地表變形、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等分析可行性,同時介紹了實際施工中限沉減振的關(guān)鍵施工技術(shù),施工監(jiān)控量測結(jié)果與模擬分析相互對比,得出了一些結(jié)論,對類似工程有借鑒意義。

地鐵工程雙島四線同站臺換乘可以在兩個相鄰車站實現(xiàn)兩條地鐵線路八個方向的客流交換,采用該種換乘方案的地鐵區(qū)間,必然面臨同一個區(qū)間存在四條隧道先后施工的難題.本文研究了軟塑狀粉質(zhì)黏土及富水砂礫石層中空間交疊隧道掘進的變形特征,提出了基于盾構(gòu)施工功法的加固方案及構(gòu)筑物保護方案,解決了小凈距空間交疊隧道施工對地層反復(fù)擾動帶來的變形控制及成品隧道、市政橋梁保護等難題,并在工程實踐中獲得成功,取得較好的社會經(jīng)濟效益.

以青島地鐵2號線汽車東站-東韓站區(qū)間穿越張村河段為工程依托,運用有限元軟件abaqus建立3d模型,對地鐵隧道穿越河流的動態(tài)施工全過程進行數(shù)值模擬,分別從橋隧不同間距、隧道不同埋深和有無地下水等三個不同影響因素,計算和分析地鐵隧道開挖對既有橋梁樁體的受力和變形的影響規(guī)律。橋隧間距選取6m、9m、12m、15m和18m,地鐵隧道埋深選取4m、5.5m和7.5m,并考慮有無地下水作用,在單一變量下共建立8組不同模型,通過模擬結(jié)果曲線的對比來分析不同因素的影響作用。結(jié)果表明,橋隧間距越近、埋深越大、有地下水作用時地鐵隧道開挖引起的臨近橋樁的影響就越大；而且在整個地鐵施工過程中地鐵基坑開挖到坑底時影響最大。

通過對某地鐵隧道下穿既有人行地下通道的數(shù)值模擬分析,討論了大跨隧道分部開挖施工方法對通道結(jié)構(gòu)的影響。計算表明,雙側(cè)壁導(dǎo)坑分部開挖方法能有效控制地下通道底部的沉降。

以重慶軌道交通環(huán)線區(qū)間隧道下穿既有結(jié)構(gòu)樁基為背景,利用有限元分析方法,對隧道施工影響下樁基變形受力進行研究。通過數(shù)值分析得出以下結(jié)論:隧道開挖通過土體變形對樁基產(chǎn)生影響,開挖過程中隧道、土體和樁基三者之間形成有機的相互作用體系；隧道施工對建筑物樁基的變形受力影響與其距隧道中線距離密切相關(guān),離隧道中線越近,樁基沉降越大；樁身軸力的影響主要與樁身周邊土體相對豎向位移有關(guān)。通過數(shù)值分析結(jié)果和現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),二者所反映的規(guī)律基本相同,因此,得出的數(shù)值分析結(jié)果可為今后類似工程提供借鑒。

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(yīng),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(yuǎn)離新隧道側(cè)將出現(xiàn)最不利應(yīng)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(yīng)嚴(yán)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。

以北京市通州綜合管廊上穿地鐵6號線暗挖施工為工程背景,采用abaqus軟件對暗挖施工過程進行有限元建模,分析管廊開挖過程對隧道結(jié)構(gòu)及周邊土體的影響.數(shù)值模擬結(jié)果表明:在開挖過程中,由于隧道上覆土體的移除,隧道周圍土體應(yīng)力釋放,隧道中段受到兩側(cè)和底部不平衡的土體壓力作用,發(fā)生向上的豎向位移;同時,由于施工開挖導(dǎo)致土體拱效應(yīng)破壞,上覆土體自重施加在管廊頂部,導(dǎo)致管廊與兩條隧道相交正上方的土體變形較大,管廊頂板處變形較大.