分岔隧道施工對上覆建筑變形影響的評估方法與應用

盾構法施工不同于常規(guī)施工方法(如淺埋暗挖、礦山開挖等),由于其特有的施工工藝使盾構法施工時引起的應力重分布及深層土體變形較常規(guī)方法有所不同,盾構隧道施工時盾構機的掘進、盾構機外殼與圍巖之間的相互作用、盾構機通過、盾尾注漿與二次注漿等幾個施工階段都會擾動周圍的圍巖,這些施工擾動在試驗研究中比較復雜。針對隧道施工引起的地層變形問題,各學者在理論和工程實踐中做了許多研究,是在理論方面對盾構隧道

隨著經濟和文化的快速發(fā)展,城市人口和地面交通壓力日趨增加,為此,可緩解地面交通、吸引客流的地鐵、地下通道等設施在各大城市中相繼出現。施工時如何對已具規(guī)模的既有建(構)筑物影響最小、保證其結構安全和使用功能,是地下工程面臨的重要課題。本文就北京地鐵四號線宣武門車站東南出入口在施工過程中所采取的控制附近高大建筑物變形的成功經驗和施工技術做以簡介,希望能為類似工程提供參考。

重慶市同茂隧道地處老城區(qū),開挖跨度大、埋深淺、上覆建筑物密集、類型多且年代已久,為隧道設計和施工帶來了一定的難度.結合同茂隧道工程實際,以框架結構建筑物為研究對象,建立三維有限元模型,通過隧道施工過程對建筑物影響的有限元分析,主要對樁基變形及框架結構的彎矩、軸力和變形進行了研究,揭示樁基變形及框架結構的彎矩、軸力和變形隨施工過程的變化規(guī)律.本研究可為類似工程隧道施工對上覆框架結構建筑物的影響研究提供借鑒和指導.

高鐵隧道施工普遍采用暗挖盾構法,高鐵隧道遇到下穿文物建筑情況時,施工過程勢必造成地表沉降,進而可能使文物建筑發(fā)生不均勻沉降,若文物建筑傾斜過大,就有破壞的危險。目前,針對高鐵隧道施工對文物建筑影響的評估尚無明確統一的方法,本文結合實際工程,研究了高鐵隧道施工對文物建筑影響的因素,將地表沉降值和文物建筑傾斜率作為評估指標,提出了一套適用于高鐵隧道施工對文物建筑影響的有效評估方法,其中沉降值可以采用工程類比法分析確定,文物建筑傾斜率可以采用國家規(guī)范進行限定,為高鐵隧道施工對文物建筑影響的評估提供了實用方法。

重慶市同茂隧道下穿重慶兩路老城區(qū),上覆建筑物結構類型多,修建年代差別大。其中,磚混結構建筑物由于其修建年代久遠,維護較差,受隧道施工影響最大。本文以磚混結構建筑物為研究對象,建立三維有限元模型,通過隧道施工過程對建筑物影響的有限元分析,研究磚混結構的內力和變形特征,揭示磚混結構的內力和變形隨施工過程的變化規(guī)律。為類似工程隧道施工對上覆磚混結構建筑物的影響研究提供借鑒和指導。

采用有限元數值模擬分析技術,研究因隧道開挖施工而引起不同位置單樁的變形規(guī)律。在分析中考慮了不同位置單樁和樁-土相互作用的影響。系統數值試驗研究成果顯示:地鐵開挖引起短樁以剛性傾斜為主的變位,引起長樁以撓曲為主的變位;地鐵施工對洞周樁土的變形影響可分為4個不同影響區(qū)。

在城市化的建設發(fā)展過程中,為了更好的緩解交通壓力,方便人們的生產生活出行,地鐵隧道工程得到了一定的應用發(fā)展.但是本著其施工的復雜性,需要注意的問題依舊很多.為減少隧道施工對橋樁受力及變形的影響,很有必要在后期的工作中進一步強化隧道施工對橋樁受力及變形影響因素及控制措施的探析.

隨著城市化進程的加快,城市的基礎設施建設越來越重要,在空間有限的情況下,城市用地空間逐漸向地下轉移,地鐵是緩解城市交通壓力的重要途徑.在建設地鐵工程時,隧道施工是主要的形式,但是由于城市原有的地下構筑物比較復雜,所以在隧道施工時,難免會穿越天橋和立交橋,進而會引發(fā)周圍土體的變動,在土層結構變化的情況下,就會導致樁與土體產生相互作用,引起樁體變形,最終會威脅到橋梁的質量和安全性.所以文章對隧道施工對橋樁受力以及變形影響進行了分析,然后提出了控制措施,對于提高隧道施工質量以及橋樁的穩(wěn)定性具有重要的意義.

在現代化城市地下道路的建設工程中,盾構法施工技術以其施工速度快、機械化程度高、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)勢而得到越來越廣泛的應用。但是由于地質條件和施工工藝的限制,盾構推進過程對地表的改變是不可避免的,如何預測施工引起的地層位移,以及盡量確保地表不致變形,提出了具體的對策分析。

文章以徐州地鐵彭城廣場站為研究背景,采用有限元軟件plaxis2d進行數值分析,結合現場實測數據,研究了土巖復合地層中隧道施工對坑中坑基坑變形的影響。分析研究表明,隧道施工對地層變形的影響明顯大于內坑施工對地層變形的影響。計算值與實測值均表明,內坑施工與隧道施工對基坑左側地連墻水平位移與地表沉降的影響要遠大于對基坑右側地連墻水平位移與地表沉降的影響；地連墻水平位移最大值出現在第3道混凝土支撐與第4道混凝土支撐位置之間。對比分析可知,基坑圍護結構水平位移、基坑兩側地表沉降值的數值模擬計算值與實測值的變化趨勢基本吻合。

利用廣州地鐵一號線黃沙—長壽路站區(qū)間隧道變形監(jiān)測數據,從隧道各測點與隧道中心絕對位移、道床絕對位移、道床與隧道中心相對位移、各測點與隧道中心相對位移、隧道收斂以及隧道變形曲率半徑出發(fā),詳細研究了地鐵上蓋物業(yè)建筑群基坑施工對區(qū)間隧道的變形影響,解析了誘發(fā)道床開裂和水溝翻漿冒泥病害的原因。研究結果表明:(1)上行線隧道已朝西北角基坑發(fā)生側向移動,隧道處于不利的扭轉受力狀態(tài),下行線隧道水平方向變形則呈現明顯的腰鼓形態(tài);(2)上、下行線隧道沉降主要集中在離車站北端0～70m區(qū)段,沉降曲線均呈現明顯的勺子形狀,且下行線隧道沉降量明顯大于上行線;(3)道床最大沉降量在地鐵正常運營控制范圍內,但道床與隧道底部間存在一定程度的脫空,導致道床開裂和水溝翻漿冒泥;(4)隧道縱向沉降最小曲率半徑為19500m,按等效軸向剛度模型計算,其對應的管片環(huán)環(huán)縫最大接頭張開增量為0.33mm。

針對淺層頂管隧道施工對路基變形造成影響的問題,通過構建模型的方式,研究支護壓力與地層損失數值的變形影響計算與分析,進而使得路基變形模擬更加符合實際情況.采取單位數值模擬方法,模擬淺層頂管隧道施工工程,根據計算分析,獲得了公路地表變形規(guī)律,進而提出了淺層頂管隧道施工措施,使得路基變形問題得以控制.

本文以北京地鐵亦莊線某區(qū)間明挖基坑側穿既有盾構隧道工程為例，研究了基坑施工對既有盾構隧道的變形影響

運用flac-3d軟件建立三維數值分析模型,分析計算基坑開挖過程中對相鄰地鐵盾構隧道變形的影響。計算結果表明:基坑開挖過程中和開挖完成后,隧道變形未超過變形控制標準?；邮┕し桨负凸に嚭侠怼?/p>

我國很多大城市的交通情況非常緊張,自從改革開放初期開始這種情況便已經開始呈現出來?，F在各大城市交通條件逐漸惡化,車均道面積也在逐漸下跌,同時這些城市的噪聲污染和空氣污染也嚴重超標,從而對廣大市民的身心健康帶來了嚴重的不良影響。所以大力發(fā)展城市快速軌道交通,在城市中心區(qū)域建設地下鐵道,一方面可以有效緩解地面的交通堵塞情況,解決市民乘車難的問題,另一方面對于城市環(huán)境保護工作的順利進行也是非常有利的。

以南京地鐵玄武門—新模范馬路區(qū)間隧道盾構施工工程為背景,使用flac3d軟件在考慮盾構隧道施工中的開挖、排土、襯砌等步序的前提下,進行盾構隧道掘進施工對地層變形影響的三維數值模擬.結果表明,在盾構掘進施工過程中,地層沉降具有明顯的時間效應；地表沉降量隨之逐漸增大；地層橫向沉降變形隨著地層埋深的增加,最大沉降值逐漸增大,沉降槽寬度逐漸減??；地層沉降歷時曲線呈現出反\"s\"形.

以上海某鄰近地鐵隧道的基坑工程為背景,運用flac-3d軟件建立三維數值分析模型,對基坑施工進行全過程動態(tài)模擬。結果表明:計算結果與工程監(jiān)測數據基本吻合,鄰近地鐵隧道單側基坑開挖可引起隧道結構的不對稱變形。為保護鄰近隧道,提出并采用了坑外二次加固的施工新工藝,首次指出地基加固體和地下結構物作為異質體對鄰近基坑開挖產生的位移傳遞具有阻斷作用。并對不同的施工方案進行數值模擬,對比分析表明,對緊貼基坑地下連續(xù)墻的土體進行二次加固及結構逆筑施工,可有效控制相鄰隧道變形。

利用基于地層損失率的flac2d數值模擬方法,對武漢地鐵4,6號線多隧道施工穿越鐵路橋樁的兩種不同的設計方案進行了計算與分析,并綜合考慮了地層、樁隧分布、隧道與樁基結構性狀等影響因素,確定了合理的設計方案,為類似工程提供合理且有效的參照。

考慮到在地鐵隧道附近進行深基坑開挖必然會改變隧道周邊地層應力,從而導致隧道受力變化和變形,對地鐵隧道的使用功能和安全性產生影響,結合廣州的一個具體深基坑開挖工程實例,根據開挖工況與隧道監(jiān)測數據分析了影響隧道的主要因素,得出了一些對類似工程有益結論。

北京地鐵15號線奧林匹克公園站線路走向與既有大屯路隧道走向基本相同,車站主體結構位于大屯路隧道正下方,頂板與大屯路隧道底板密貼。為了解地鐵車站結構施工對大屯路隧道的影響,采用數值方法,計算分析了地鐵車站結構與大屯路隧道橫向相對位置和車站結構施工期間土體注漿范圍對大屯路隧道附加變形(沉降)的控制作用,結果表明橫向相對位置不同與注漿區(qū)域不同對大屯路隧道變形均有明顯影響。

針對盾構近距離上跨施工對既有線的影響預測問題,采取有限元數值計算方法,以某地鐵盾構隧道小間距上跨既有線隧道施工為例,通過midas-gts有限元軟件建三維模型,對既有線的豎向和水平變形進行分析研究.將數值計算結果與施工自動化監(jiān)測結果對比,驗證了數值計算分析的合理性.結果顯示盾構上跨施工導致既有線發(fā)生上浮,且盾構施工對水平向的變形影響遠小于豎向,受影響范圍主要在盾構與既有線交叉點兩側各1倍洞徑范圍內.該研究為類似工程采取針對性措施提供了參考依據.

簡單實用的隧道大變形風險評估方法對災害防治和工程應用有重要價值。本文應用指標打分法建立了高地應力隧道施工期大變形動態(tài)風險評估方法。應用指標體系打分法建立了包括地質因素、設計因素和施工因素3項一級指標和巖石強度、圍巖完整性等18項二級指標的風險評估指標體系,經統計分析確定各指標影響權重。通過現場對各指標進行打分,對照大變形風險可能性等級標準,確定風險可能性等級；通過專家調查對直接經濟損失、工期延誤進行估計,確定嚴重程度等級；綜合考慮風險發(fā)生可能性及損失嚴重程度,應用風險矩陣法得到風險等級。將所建立的風險評估方法應用于在建汶馬高速公路米亞羅3號隧道,評估結果與實際開挖結果一致,驗證了此套方法的有效性與實用性。該風險評估方法可為隧道施工期大變形的預防和控制提供科學依據。