大直徑盾構(gòu)近穿及下穿對填土樁基礎(chǔ)擾動效應(yīng)分析

隨著城市軌道交通的日益發(fā)展,在地鐵施工的過程中,既有重大設(shè)施交叉穿越情況不斷增多,給工程設(shè)計和施工造成極大困擾。以天津站至天津西站地下直徑線工程側(cè)穿古建筑為例,采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法,對試驗段地表沉降規(guī)律進行深入研究,并結(jié)合實測數(shù)據(jù)以及風(fēng)險點本身不確定性因素對古建筑進行了風(fēng)險評估,通過數(shù)值模擬方法最終確定了古建筑的加固方案,且加固后的古建筑最大沉降值10mm左右,最大差異沉降3mm左右,說明加固方案是合理有效的,且盾構(gòu)側(cè)穿古建筑是安全可靠的,同時也為今后類似工程提供借鑒。

隨著城市軌道交通的日益發(fā)展，在地鐵施工的過程中，既有重大設(shè)施交叉穿越情況不斷增多，給工程設(shè)計和施工造成極大困擾。以天津站至天津西站地下直徑線工程側(cè)穿古建筑為例，采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法，對試驗段地表沉降規(guī)律進行深入研究，并結(jié)合實測數(shù)據(jù)以及風(fēng)險點本身不確定性因素對古建筑進行了風(fēng)險評估，通過數(shù)值模擬方法最終確定了古建筑的加固方案，且加固后的古建筑最大沉降值10mm左右，最大差異沉降3mm左右，說明加固方案是合理有效的，且盾構(gòu)側(cè)穿古建筑是安全可靠的，同時也為今后類似工程提供借鑒。

以豫機城際鐵路隧道下穿南水北調(diào)中線干渠為背景,通過flac3d三維數(shù)值模擬,對施工過程進行模擬,研究結(jié)果表明當(dāng)隧道頂部距離干渠底部32.24m開挖時,干渠結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定;當(dāng)?shù)貙訐p失率控制在0.5%以內(nèi)及覆土厚度大于2倍洞徑時,地表沉降較小;隨著地層損失率增大,地表沉降增大,隨著覆土厚度增大,地表沉降減小。將數(shù)值模擬結(jié)果與經(jīng)驗公式預(yù)測結(jié)果進行比較,結(jié)果顯示二者吻合度較高。

依托京津城際延伸線天津至于家堡工程解放路隧道盾構(gòu)區(qū)間下穿東順旅館施工,采用三維有限差分軟件flac3d對盾構(gòu)下穿建筑物進行數(shù)值模擬,結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),分析建筑物注漿加固效果.為了確保盾構(gòu)安全下穿建筑物,提出3種不同的加固方案,并采用flac3d進行數(shù)值模擬分析.研究結(jié)果表明:優(yōu)化后的注漿方案可以保證盾構(gòu)安全下穿建筑物.

超大直徑泥水盾構(gòu)掘進對土體的擾動研究——依托南京長江超大直徑泥水盾構(gòu)隧道工程，通過在始發(fā)試驗段埋設(shè)地表沉降觀測點、測斜管、土壓計力及孔隙水壓力計，進行相應(yīng)項目的試驗。研究泥水平衡盾構(gòu)掘進各階段對土體的擾動機制、擾動規(guī)律、影響范圍以及影響程度。...

大直徑盾構(gòu)鐵路隧道下穿已經(jīng)建成的某地鐵4號線車站及近鄰的地鐵2號線車站,為確定設(shè)計方案可行性,保證車站結(jié)構(gòu)安全及運營正常,采用三維有限元對盾構(gòu)近鄰施工過程及后期變形沉降進行分析。盾構(gòu)外徑11.97m,與既有地下車站最近距離約4m。通過三維模擬盾構(gòu)掘進、同步注漿及管片脫出盾尾后受力情況,分析盾構(gòu)施工對地鐵的影響,提出降低施工影響的工程措施建議,為確定方案提供了依據(jù)。

盾構(gòu)掘進過程中會對周圍土體具有擾動效應(yīng).當(dāng)盾構(gòu)下穿房屋建筑群時,若與樁基距離較近,使得樁基沉降較大,將導(dǎo)致房屋發(fā)生不均勻沉降.因此,研究盾構(gòu)下穿樁基群對土體的擾動效應(yīng)具有重要意義.本文通過模擬大直徑盾構(gòu)穿越房屋建筑群,研究地表沉降及樁基的性能;并驗證采用超前注漿法進行加固的有效性.結(jié)果表明,樁土之間存在差異加劇了地表沉降,這種影響與樁距密切相關(guān).通過超前注漿后,能有效改善地表沉降、樁土沉降差以及樁基的傾斜.

對大直徑鋼管樁土塞高度進行實地測量,判定土塞封閉情況;應(yīng)用土力學(xué)原理,分析研究了土塞對大直徑鋼管樁打入性、承載力的影響;通過高應(yīng)變檢測試驗,研究了大直徑鋼管樁在不同持力層地基、不同樁端加強形式、不同深度情況下的樁端閉塞效應(yīng)系數(shù)。對今后類似大直徑鋼管樁設(shè)計和施工提供了借鑒意見。

隨著城市地下軌道交通的發(fā)展,近接建(構(gòu))筑物施工成為盾構(gòu)施工安全的主要影響因素?；谀扯軜?gòu)隧道工程,采用三維有限差分方法對大直徑盾構(gòu)隧道施工對鄰近群樁基礎(chǔ)沉降、側(cè)移等影響規(guī)律進行了數(shù)值模擬研究,得出了一些有意義的結(jié)論。

文章以天津西站至天津站地下直徑線工程穿越金剛橋為背景,通過有限元數(shù)值模擬,分析了大直徑盾構(gòu)隧道穿越樁基引起的樁體及地面的變形,并與實際監(jiān)測結(jié)果進行了比較分析。

建立了盾構(gòu)掘進三維有限元模型,針對不同的盾構(gòu)推進力和同步注漿未及時起到支撐作用的施工工況,采用數(shù)值模擬和室內(nèi)相似模型試驗方法進行了盾構(gòu)隧道近接下穿地下大型結(jié)構(gòu)施工的影響研究。研究結(jié)果表明,盾構(gòu)掘進對地下結(jié)構(gòu)周圍土體擾動有限,不會產(chǎn)生隧道整體漂移。抗拔樁對地下結(jié)構(gòu)的支撐作用明顯,使得地下結(jié)構(gòu)底板的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力交替出現(xiàn),從而減小了應(yīng)力量值。新建隧道和既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力是安全的,不需進行特殊設(shè)計。建議在近接地下結(jié)構(gòu)之前10m處,調(diào)整盾構(gòu)機姿態(tài),放慢掘進速度,并將推進力控制在10000kn以內(nèi),以確保施工的安全進行。

盾構(gòu)下穿近接公路隧道引起的不協(xié)調(diào)變形、結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布等問題易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)病害,甚至影響結(jié)構(gòu)的正常使用。研究盾構(gòu)施工全過程中對公路隧道的影響規(guī)律對保證土體和結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性、安全性尤為重要。結(jié)合實際工程,采用有限差分方法對地鐵盾構(gòu)下穿公路隧道全過程（即盾構(gòu)到達公路隧道前、穿越過程中、盾尾離開公路隧道）進行了三維數(shù)值模擬,得出了盾構(gòu)下穿近接公路隧道的影響規(guī)律。由于公路隧道對土層的約束和底板立柱樁的屏蔽作用,距離公路隧道側(cè)墻越近,地表受盾構(gòu)施工的影響越弱,地表土層沉降值越小;盾構(gòu)下穿公路隧道過程中,公路隧道出現(xiàn)一定程度傾斜,左右側(cè)墻相對高差達1.91mm,底板最大剪切壓應(yīng)力較盾構(gòu)掘進前增加了29.8%;盾構(gòu)穿越全過程中公路隧道立柱樁軸力最大值發(fā)生在距樁頂5m處,且軸力在盾尾脫環(huán)階段增加較明顯,可見土體損失引起立柱樁負摩阻力不可忽視。

介紹長沙湘江南大橋主橋３＾＃墩水下基礎(chǔ)大直徑樁進行人工挖孔全過程，包括平臺搭設(shè)，河床處理，內(nèi)外護筒安放，夾壁襯底砼澆注，人工開挖工藝及邊跨９＾＃到１６＾＃墩人工挖孔和穿過深達１０ｍ的砂礫覆蓋層的有關(guān)技術(shù)，這種施工方法較旋轉(zhuǎn)鉆孔工藝簡單，質(zhì)量易控，效益好。

介紹長沙湘江南大橋主橋３＾＃墩水下基礎(chǔ)大直徑樁進行人工挖孔全過程，包括平臺搭設(shè)，河床處理，內(nèi)外護筒安放，夾壁襯底砼澆注，人工開挖工藝及邊跨９＾＃到１６＾＃墩人工挖孔和穿過深達１０ｍ的砂礫覆蓋層的有關(guān)技術(shù)，這種施工方法較旋轉(zhuǎn)鉆孔工藝簡單，質(zhì)量易控，效益好。

長株潭城際鐵路湘江隧道濱江新城站~開福寺站區(qū)間下穿湘江段分布有板巖與k2礫巖的不整合接觸帶,地質(zhì)和水文比較復(fù)雜,盾構(gòu)下穿該段時可能發(fā)生安全事故。以該項目施工實例為依托,通過采取超前預(yù)加固、合理設(shè)定掘進參數(shù)、優(yōu)化渣土改良、控制同步注漿及二次補充注漿的方式解決了在下穿不整合接觸帶時可能出現(xiàn)的突泥涌水、江底冒漿等風(fēng)險,對大直徑土壓平衡盾構(gòu)下穿江底不整合接觸帶的施工技術(shù)進行研究。

文章基于廣佛環(huán)線沙堤隧道始發(fā)段近距離側(cè)穿建筑物的工程實例,利用數(shù)值模擬方法研究施作加固措施前后富水地層土壓平衡盾構(gòu)施工對地表沉降和建筑物變形的影響。結(jié)果表明,在施作加固結(jié)構(gòu)工況下,針對旁側(cè)建筑物施作的加固結(jié)構(gòu)對雙線隧道中心區(qū)域的地表沉降影響很小,而房屋基礎(chǔ)范圍內(nèi)地表沉降值減小,地表沉降呈現(xiàn)明顯的非對稱性；雙線盾構(gòu)隧道近距離側(cè)穿建筑物掘進施工引起房屋基礎(chǔ)的不均勻沉降,施作合理加固結(jié)構(gòu)對于減小房屋基礎(chǔ)不均勻沉降的作用較為明顯。

結(jié)合上海外灘通道超大直徑土壓平衡盾構(gòu)近距離下穿外白渡橋樁基的工程施工,重點闡述了外白渡橋的保護方案比選,外灘通道工程與外白渡橋的空間關(guān)系,盾構(gòu)下穿施工過程中采取的主要技術(shù)措施,以及施工監(jiān)測的結(jié)果。可為今后同類型工程的建設(shè)提供借鑒。

長株潭城際鐵路湘江隧道濱江新城站~開福寺站區(qū)間下穿湘江段分布有板巖與k2礫巖的不整合接觸帶,地質(zhì)和水文比較復(fù)雜,盾構(gòu)下穿該段時可能發(fā)生安全事故。以該項目施工實例為依托,通過采取超前預(yù)加固、合理設(shè)定掘進參數(shù)、優(yōu)化渣土改良、控制同步注漿及二次補充注漿的方式解決了在下穿不整合接觸帶時可能出現(xiàn)的突泥涌水、江底冒漿等風(fēng)險,對大直徑土壓平衡盾構(gòu)下穿江底不整合接觸帶的施工技術(shù)進行研究。

樁基施工有可能導(dǎo)致臨近大直徑盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)變形和滲漏水等運營風(fēng)險。借助平面有限元程序,建立樁基對大直徑盾構(gòu)影響的數(shù)值模型,通過實測數(shù)據(jù)和數(shù)值計算對比得到了指導(dǎo)意義的結(jié)論。成樁過程中臨近隧道產(chǎn)生相對少量的位移。隧道向下和向樁基方向發(fā)生變位。當(dāng)樁基受荷后,隧道位移量明顯加大,隧道向下和向遠離樁基方向發(fā)生變位。樁基成孔過程引發(fā)的土層損失,是前期地層變位的主要原因。合理提高泥漿配比,甚至在成孔時采用全程鋼護筒,可以有效減少土層損失,降低隧道變形的風(fēng)險。樁基受荷后,樁周形成一定范圍內(nèi)的剪切帶。剪切效應(yīng)引發(fā)結(jié)構(gòu)與土的共同作用,進而使地層和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)。當(dāng)樁基與隧道間距在2倍隧道結(jié)構(gòu)外徑以上時,隧道沉降和側(cè)移可得到有效控制。樁基長期荷載作用下地層仍然會產(chǎn)生蠕變位移,對隧道結(jié)構(gòu)依然存在一定的影響。

以深圳地鐵某區(qū)間隧道穿越淺基礎(chǔ)建筑物群為工程背景,根據(jù)詳細的地質(zhì)補充勘察數(shù)據(jù)計算盾構(gòu)施工參數(shù),通過準確的盾構(gòu)施工參數(shù)模擬盾構(gòu)推進過程,利用flac3d軟件計算建筑物沉降,同時與現(xiàn)場實際施工過程和監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析,采取二次補漿等施工措施確保建筑物安全。

盾構(gòu)施工下穿既有建構(gòu)筑物會不可避免的對其產(chǎn)生影響,基于flac3d數(shù)值仿真軟件,分析了盾構(gòu)下穿施工對不同基礎(chǔ)形式建筑物的影響.結(jié)果表明,臨近建筑物的區(qū)域其縱向沉降值會明顯大于其他區(qū)域,此外,盾構(gòu)下穿施工對不同建筑物的影響同時取決于其荷載大小與基礎(chǔ)形式.最后,盾構(gòu)下穿建筑物的影響區(qū)段為掘進面距離建筑物10m左右及掘進面離開建筑物10m左右,相應(yīng)的控制舉措也應(yīng)在這一區(qū)段范圍內(nèi)施行.

研發(fā)單位:中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院有限公司項目概述:單樁基礎(chǔ)風(fēng)機在正常使用工況和極端工況設(shè)計時,在水平荷載作用下泥面處會出現(xiàn)較大的位移,參考國外規(guī)范和工程的作法,泥面處的位移作為確定樁長的控制因素。單立柱單樁基礎(chǔ)是樁承結(jié)構(gòu)中最簡單的一種結(jié)構(gòu)形式,在已建成的大部分海上風(fēng)電場應(yīng)用最為廣泛。單立柱基礎(chǔ)樁體可以與塔架直接相連,也可以根據(jù)需要加裝過渡段,這種