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:目前我國城市地鐵正在迅猛發(fā)展,其中遇到的問題較多,本文以某框架結(jié)構(gòu)七層辦公樓為研究對象,針對現(xiàn)場施工左線隧道拱頂下沉及地面沉降速率超過預(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,同時距離建筑物超出開挖影響范圍時,小凈距隧道開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,先開挖遠(yuǎn)離建筑物一側(cè)的隧道方案更優(yōu),同時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) 近距離下穿運營地鐵隧道的關(guān)鍵技術(shù) 周明亮 1 白雪梅 2 (1.中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司成都610031;2.北京城建設(shè)計研究總院有限責(zé)任公司北京100037) 摘要深圳地鐵2號線福田至市民中心盾構(gòu)區(qū)間下 穿運營的地鐵4號線,結(jié)合盾構(gòu)法區(qū)間隧道工程實例, 對車站端頭井和既有隧道兩側(cè)土體加固技術(shù)、車站洞 門密封技術(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 中圖分類號u455143文獻(xiàn)標(biāo)識碼a 文章編號1672-6073(2011)03-0089-06 1工程概況及特點 1.1工程概況 深圳地

深圳地鐵2號線福田至市民中心盾構(gòu)區(qū)間下穿運營的地鐵4號線,結(jié)合盾構(gòu)法區(qū)間隧道工程實例,對車站端頭井和既有隧道兩側(cè)土體加固技術(shù)、車站洞門密封技術(shù)、近距離隧道掘進(jìn)模式和參數(shù)的選擇進(jìn)行分析和說明。

軟土地層近距離上穿既有隧道變形的數(shù)值模擬——針對上海市某地鐵隧道近距離上穿運營中的地鐵二號線，二者最小凈間距為1．33m，通過三維數(shù)值模擬得到在新隧道推進(jìn)過程中，地鐵二號線和地表都表現(xiàn)為隆起，二號線最大隆起量為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預(yù)測建筑物的沉降情況。采用結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用的分析方法,對一棟傾斜的磚混建筑物進(jìn)行三維數(shù)值模擬分析。通過與實際觀測結(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)通道開挖和支護(hù)的整個過程。分析了聯(lián)絡(luò)通道以及泵房開挖對凍土帷幕、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)工程專業(yè)，博士，從事巖土工程數(shù)值模擬計算、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3號辦公樓206，liang801014@126．com。 基坑開挖對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對鄰近的地鐵隧道造成一定的影響，運用 midasgts三維數(shù)值模擬計算軟件分析基坑開挖對鄰近地鐵隧道的影響，對地層自重固結(jié)、基坑開挖施工的整個過 程進(jìn)行模擬分析，計算的結(jié)果與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比表明，該方法對實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)旅客自動輸送系統(tǒng)土建二標(biāo)盾構(gòu)左右線2次成功下穿運營中的地鐵一號線隧道,垂直距離最近處2.342m。介紹盾構(gòu)下穿處地鐵一號線的地質(zhì)條件、工程特點、難點以及盾構(gòu)施工引起地面和建筑物沉降的機理,重點闡述在未對地鐵一號線進(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)施工中對推力、壓力、出碴量的精確控制,及時的同步注漿和二次注漿,適時的監(jiān)控量測等,這些措施有力的保證了地鐵一號線的安全。

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：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會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號線續(xù)建

研究目的:以地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道工程為對象,采用三維有限元法分析盾構(gòu)隧道修建對臨近拱橋橋墩位移和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,并與無加固工況的計算結(jié)果進(jìn)行對比,論證采用旋噴樁加固地層的效果。研究結(jié)論:計算表明在不加固情況下,隧道修建將對橋墩沉降和拱結(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加固情況分別減少了38%和44%。同時隧道修建對拱橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也得到顯著降低,與無加固工況相比,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)法施工過程中,對已建的盾構(gòu)隧道、地下管線、地表建筑物等都將產(chǎn)生較大影響。以南京地鐵二號線莫愁湖站～漢中門站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房水平凍結(jié)法施工為工程實例,采用flac3d進(jìn)行數(shù)值模擬,對地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工過程中的凍結(jié)溫度場的發(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)險極大,因此,對該工程進(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算模型,并對該工程的施工過程進(jìn)行了三維動態(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)險極大。對該工程進(jìn)行了施工優(yōu)化分析,建立了復(fù)雜的三維有限元計算模型,并對該工程的施工過程進(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；地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工對建筑結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生一定的影響；合理選擇施工順序及設(shè)計方案是保證先期施工結(jié)構(gòu)安全的有效措施.通過地鐵盾構(gòu)區(qū)間對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新建隧道盾構(gòu)下穿施工過程進(jìn)行了動態(tài)模擬,分析了新建隧道盾構(gòu)正交下穿施工對既有隧道位移、應(yīng)力的影響;進(jìn)而探討了不同的隧道覆土厚度、隧道間相對距離及土體強度下,新建隧道盾構(gòu)正交下穿施工對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、隧道間相對距離和土體強度對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發(fā)利用,在工程中有時不可避免地產(chǎn)生近距離交疊隧道。對于這種型式的隧道,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)值計算方法對某新建鐵路隧道下穿既有高速公路隧道的施工過程進(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,可為今后此類隧道的設(shè)計與施工提供參考。

新建隧道近距離上穿施工會改變地層既有平衡應(yīng)力場,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mindlin彈性力學(xué)經(jīng)典解估算新建隧道開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)與已報道的兩個工程實測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),理論計算結(jié)果與實測數(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程中既有隧道的縱向變形規(guī)律,從而驗證其解析解答正確性。

以武漢地鐵積玉橋車站盾構(gòu)始發(fā)段工程為背景,綜合考慮始發(fā)井連續(xù)墻施工、基坑開挖、端頭加固、土體分層、盾構(gòu)開挖面泥土壓力、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)場實測數(shù)據(jù)對比模擬結(jié)果,分析本文提出的三維有限差分模型,驗證了模型的可靠性,分析始發(fā)段盾構(gòu)施工引起土體的土體擾動規(guī)律。

以多媒體為載體,通過三維數(shù)值模擬直觀生動地表現(xiàn)重力壩的整體結(jié)構(gòu)及不同時期的溫度場分布,加深學(xué)生對重力壩整體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,以及弱導(dǎo)熱性材料和大體積結(jié)構(gòu)造成的溫度問題,可為類似專業(yè)課的課堂教學(xué)提供有益的參考。

結(jié)合上海2010年世博會專用隧道西藏南路越江隧道穿越已運營地鐵m8線工程,針對大直徑泥水盾構(gòu)在砂性承壓水土層中近距離穿越已建地鐵隧道的難題展開研究。借助有限元模擬、現(xiàn)場試驗、實時監(jiān)測等方法,分析了地層損失率、切口水壓與沉降的關(guān)系,研究結(jié)果表明:通過精心施工,最大地層損失率可以控制在4‰以內(nèi),二次穿越引起的沉降因土體二次擾動而顯著增加,斜向穿越時沉降槽呈不對稱分布,沉降主要發(fā)生在管片拼裝階段,穿越過程宜采用快推方式,提高切口水壓對沉降控制無明顯影響。結(jié)論可供類似工程參考。

針對城市建筑物分布對人類活動風(fēng)環(huán)境評價困難問題,引入數(shù)值模擬方法。對某大學(xué)校園局部建筑物群建立三維分析模型,分別應(yīng)用三維湍流κ-ε方程中standard湍流模型、kng湍流模型和realizable湍流模型,計算了2m以下人類活動環(huán)境的風(fēng)場,并與實際測量的建筑物風(fēng)環(huán)境數(shù)值相比較,最終得到三種模型類型,均能滿足工程計算精度要求;但相對而言,在建筑物拐角之處,由realizable湍流模型計算出來的風(fēng)場更能接近實際。