地鐵區(qū)間三連拱隧道施工地表沉降的數(shù)值模擬及模型試驗研究

以昆明軌道交通某區(qū)間盾構(gòu)隧道施工過程中地表沉降的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運用flac3d有限差分軟件建立模型,對盾構(gòu)施工開挖過程進行模擬,計算隧道開挖引起的地表沉降量。討論了不同圍巖應(yīng)力釋放條件下地表變形規(guī)律,以及隧道圍巖在相同應(yīng)力釋放條件下在掌子面施加支護力前、后地表變形間的聯(lián)系,同時將模擬計算得到的變形數(shù)據(jù)與工程實測數(shù)據(jù)進行比較分析。

二十一世紀是一個經(jīng)濟快速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)高度繁榮的時代,在此種時代背景之下,任何事物的發(fā)展都需要以實際的社會需求作為基本發(fā)展標準,并且事物的發(fā)展需要最終落實在實際的生活使用過程當中。地鐵就是在此種發(fā)展背景之下所形成的一種社會基礎(chǔ)設(shè)施。但是其在實際的建設(shè)過程當中往往是地下施工,所以實際的施工過程當中將會引起地表沉降問題,而地表沉降問題在很大程度上將會對社會發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。因此,

以金麗溫高速公路二期工程里東隧道為工程背景,采用有限元法對溫州端洞口段40m連拱隧道進行了施工全過程三維數(shù)值模擬,得出了地層及地表在施工全過程中的沉降分布規(guī)律與大小,并與1/20的實物相似模型試驗進行對比,提出了連拱隧道施工全過程地層沉降變化規(guī)律與施工中應(yīng)重點關(guān)注的區(qū)域,對實際工程進行直接指導(dǎo)并為同類工程提供參考

采用flac3d程序?qū)ι钲谀车罔F線隧道盾構(gòu)施工進行數(shù)值模擬,分析了不同施工階段地表變形及其影響因素。分析結(jié)果表明,隨著盾構(gòu)掘進的推進,地表沉降范圍不斷擴大,最大沉降值也不斷提高;盾構(gòu)掘進引起的地表橫向沉降分布與peck統(tǒng)計地表沉降槽形狀類似,即洞頂上方沉降最大,而距離隧道中線越遠沉降越小;土倉壓力越大,沉降槽的深度越小;及時注漿能有效減小地表沉降。

我國近3/4的國土是丘陵和山地,近年來隨著高等級公路建設(shè)的不斷發(fā)展,隧道的數(shù)量越來越多。在地形和地質(zhì)等條件允許的情況下,一般的高等級公路通常會采用已經(jīng)積累了豐富理論和實踐經(jīng)驗的雙洞分離方案。但是,這種方案要求隧道凈距

隧道施工引起的地層損失所導(dǎo)致的地表沉降變形預(yù)測和控制,是隧道工程領(lǐng)域重要的研究課題之一。以盾構(gòu)隧道開挖引起地表沉降變形為研究對象,采用有限元數(shù)值分析軟件模擬盾構(gòu)隧道施工過程,分析盾構(gòu)隧道引起的土體應(yīng)力場、位移場變化,對比分析不同的地層損失、不同的土體本構(gòu)模型、土體排水和不排水條件下隧道施工引起的地表沉降變形規(guī)律,并進行了不同影響因素的敏感性分析。結(jié)果表明,地表沉降槽近似正態(tài)分布曲線,地表沉降的主要影響因素依次為隧道埋深、內(nèi)摩擦角、壓縮模量、粘聚力和泊松比;提出了盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降計算模型,并采取有針對性的措施來減少地表沉降,減小對周圍環(huán)境的不良影響。

地下開挖引起的地表沉降是地鐵修建過程中非常關(guān)鍵的問題．在文章中,以盾構(gòu)法施工的某地鐵隧道試驗段的實測地表變形數(shù)據(jù),分析了地表變位的特點,得到幾點定性規(guī)律,并用peck公式對實測點進行擬合,發(fā)現(xiàn)沉降曲線與正態(tài)分布曲線非常接近．將擬合結(jié)果與以往經(jīng)驗公式進行了對比,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好．

目前,中國城市地鐵建設(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)施工推進時,施工方式不同,對周邊環(huán)境的影響也就不同。本文以某城市地鐵平行盾構(gòu)推進為實際工程背景,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行數(shù)值模型試驗研究,考慮不同的土壤的參數(shù),計算樁孔的距離,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.本文對雙線盾構(gòu)地鐵隧道施工地表沉降數(shù)值進行了分析,希望能作為參考.

隧道盾構(gòu)施工引起的地層損失所導(dǎo)致的地表沉降變形預(yù)測和控制,是隧道工程領(lǐng)域重要的研究課題之一.為準確預(yù)測盾構(gòu)隧道施工所引起的地表沉降,探求相應(yīng)的沉降控制措施,采用1∶50室內(nèi)模型試驗和flac3d數(shù)值分析軟件,在模型隧道縱、橫向設(shè)置位移監(jiān)測點,監(jiān)測地面沉降隨開挖過程的變化規(guī)律.結(jié)果表明:沉降量隨隧道深度的增加而減小,隨掘進的進行而增加;橫向沉降量在隧道正上方最大,沿兩側(cè)遞減,深度越小收斂越快,沉降槽越小;縱向沉降量沿隧道開挖方向沉降值逐漸減小.兩種試驗?zāi)M的結(jié)果較為接近,可以保證所獲得的盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降規(guī)律的正確性.

地鐵區(qū)間隧道事故通風系統(tǒng)模型試驗的研究——介紹了配置噴口的地鐵區(qū)間隧道事故通風系統(tǒng)模型試驗方案，詳細說明了該試驗系統(tǒng)的設(shè)計，試驗方案的制訂。對不同類型噴口的通風系統(tǒng)性能進行了試驗，提出在相同的風量和風壓下，橢圓噴口的通風功能和防災(zāi)能力最強，...

研究了雙連拱隧道施工過程中左右洞施工的相互影響、中墻的變形及其控制問題。其方法為將隧道施工工序分為20步;利用ansys程序?qū)λ淼赖膰鷰r、中墻的變形、受力變化過程進行了三維有限元仿真分析,得到了右洞開挖對左洞圍巖位移的影響范圍約為開挖面前后3b(b為單洞開挖跨度,為12m)。右洞施工時,開挖面后方的中墻產(chǎn)生整體向左的偏轉(zhuǎn),墻身中部向左側(cè)鼓出,基部右趾向上抬起。中墻側(cè)的回填有效地抑制了中墻的變形,所以施工時中墻側(cè)必須回填密實。為了控制中墻的變形,兩開挖面間距應(yīng)小于2.5b～3.0b。

本文針對軟巖地區(qū)連拱隧道，開展了公路連拱隧道模型試驗研究。通過對連拱隧道的開挖、襯砌過程中圍巖壓力的變化進行了分析，揭示了圍巖壓力的松弛范圍，探討了連拱隧道施工過程各工序的相互影響，得出了施作襯砌后與圍巖壓力回升量相互影響的關(guān)系。

地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)具備了智能、快捷、安全與地層適用性較廣等諸多特征。在我國城市地鐵工程項目的建設(shè)過程中,地鐵盾構(gòu)施工法得到了較為廣泛的應(yīng)用。然而這種施工方法會受到項目工程的地質(zhì)條件的影響,在掘井的過程中,也會受到人為控制的影響,可能會造成地表的沉降。筆者從分析隧道施工地表沉降的具體發(fā)展情況入手,提出了控制施工地表沉降的科學(xué)措施,最后以某工程為例進行分析研究。

以張石高速jk-2合同段岔道2#雙連拱隧道工程為背景,通過現(xiàn)場埋設(shè)多源傳感器構(gòu)建的監(jiān)測信息平臺,結(jié)合回歸分析方法及高置信度關(guān)系模型等參數(shù)反饋信息,對獲取數(shù)據(jù)進行提取、融合和態(tài)勢分析,得到了淺埋偏壓連拱隧道在施工開挖過程中圍巖應(yīng)力、位移、變形、塑性區(qū)和支護結(jié)構(gòu)等動態(tài)變化規(guī)律;對監(jiān)測過程出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象及產(chǎn)生原因進行深入分析與研究,客觀描述了圍巖的穩(wěn)定性狀與支護效果。同時,采用有限元軟件以實際地形等高線為參照,建立仿真三維模型對隧道施工開挖進行數(shù)值模擬,比較采用不同施工方案對隧道整體結(jié)構(gòu)及支護的影響。針對原淺埋、偏壓連拱隧道施工方案提出優(yōu)化建議,修正優(yōu)化開挖方案和支護設(shè)計,對目前同類特征隧道施工具有借鑒指導(dǎo)意義。

為了減小由于地鐵隧道開挖引起的地表沉降值及其沉降影響范圍,結(jié)合工程實例研究了地表沉降機理,給出了地表沉降監(jiān)測方法并進行了分析,對指導(dǎo)施工并確保施工安全、減少施工對周邊環(huán)境及城市居民生活的影響有著重大意義。

地鐵區(qū)間渡線段結(jié)構(gòu)具有埋深淺、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開挖斷面大等特點,控制其施工對地表的沉降意義非常重大。對北京地鐵4號線某區(qū)間渡線段結(jié)構(gòu)進行施工數(shù)值模擬分析,分別得到各施工工序所產(chǎn)生的地表位移和塑性區(qū)分布情況,經(jīng)過分析,證明雙層小導(dǎo)管對控制地表沉降起到了顯著作用。

地下開挖引起的地表沉降是地鐵修建過程中非常關(guān)鍵的問題．在文章中，以盾構(gòu)法施工的某地鐵隧道試驗段的實測地表變形數(shù)據(jù)，分析了地表變位的特點，得到幾點定性規(guī)律，并用peck公式對實測點進行擬合，發(fā)現(xiàn)沉降曲線與正態(tài)分布曲線非常接近．將擬合結(jié)果與以往經(jīng)驗公式進行了對比，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好．

結(jié)合武漢地鐵虎名區(qū)間隧道淺埋暗挖施工地表沉降過大原因進行分析,研究控制地表變形的有效方法,通過數(shù)值仿真和試驗分析,研究采取地表注漿施工處理控制技術(shù)和效果,并提出系列管理措施,為控制淺埋暗挖施工地表變形提供借鑒。通過仿真分析和注漿試驗,在軟弱地質(zhì)淺埋暗挖施工過程中,對于洞外對地質(zhì)條件特別差或埋深特別淺的地段,采取超前小導(dǎo)管注漿和環(huán)形開挖留核心土法仍無法控制地面沉降的地段,采用注漿加固隧道上部軟弱雜填土層,提高土體的抗?jié)B性及黏結(jié)性,增強了圍巖土體成拱效應(yīng),對控制沉降具有很好的效果,注漿段比未注漿段的地表沉降減少50%～80%。

隨著經(jīng)濟社會的不斷進步,地鐵已經(jīng)逐漸成為發(fā)達城市的重要交通要到,在一定程度上緩解了交通壓力.在城市地鐵建設(shè)中,最常用的方法是盾構(gòu)法施工.盾構(gòu)法施工的優(yōu)點的能夠不間斷的進行掘進,而且掘進進度比較穩(wěn)定,能夠在軟弱土層進行施工.但是由于盾構(gòu)法施工過程中,刀盤與盾體、盾體與管片存在間隙,在同步注漿無法及時跟上的情況下,容易造成地表沉降.因此,在地鐵建設(shè)中必須要加強對沉降的觀測,并加以控制.在為城市地鐵隧道進行盾構(gòu)施工時,由于施工環(huán)境能很大程度上避免施工影響,因此要嚴格控制地表沉降,保證施工質(zhì)量.

運用數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測的方法對石家莊地鐵1號線留村站~火炬廣場站區(qū)間淺埋暗挖大斷面區(qū)間隧道施工引起的地表沉降規(guī)律進行了研究,研究結(jié)果表明:不同施工階段地表沉降變形量存在較大的差異,中間導(dǎo)洞開挖對地表沉降的影響較大,約占地表最終沉降量的43%,隧道封閉成環(huán)后再拆除支撐能有效減少對地表沉降的影響;對拱頂土體采取深孔注漿、徑向注漿等加固措施,可有效增加上部土體強度,減少地層變形。

通過有限元對crd工法及其相關(guān)輔助工法進行隧道開挖模擬分析,總結(jié)了隧道地表沉降規(guī)律等,為沉積層中地鐵區(qū)間單線雙洞隧道在軟弱圍巖且小間距條件下,進行淺埋暗挖法設(shè)計施工提供了依據(jù)