后行盾構隧道施工對先行礦山法隧道的影響分析

為了弄清盾構隧道施工對鄰近建筑物的影響,分析了盾構法地鐵隧道穿越建筑物時建筑物自身沉降與內力變化狀況.以某框架結構辦公樓為研究對象,將建筑物和開洞地基看作一個有機整體,利用有限元軟件ansys10.0建立三維非線性有限元模型,按照結構-土體-隧道共同作用進行了計算分析.分析結果表明,建筑物基礎的沉降主要發(fā)生在地鐵隧道穿越建筑物的區(qū)間段內.建筑物的橫向傾斜隨著盾構的掘進逐漸增大,而其縱向傾斜量最大值則出現(xiàn)在開挖面在建筑物中線附近時;在盾構穿越建筑物的過程中柱子的等效應力增幅可達20.1%;相對于彎矩而言,建筑物構件的扭矩變化更為顯著;當開挖面越過建筑物20.m時其變形和內力均趨于穩(wěn)定.

以實際水下隧道為工程背景,建立數(shù)值模型,分析水下并行隧道后行洞施工對先行洞的影響.結果表明：后行洞施工主要影響距離該斷面位置前后1.5倍洞徑;后行洞施工后,圍巖沉降分布形態(tài)發(fā)生變化,在左右拱頂較大,在兩洞之間及兩側較小,即出現(xiàn)了＂駝峰＂;對于最大主應力,后行洞施工對靠近側的右邊墻影響較大;隨著后行洞的施工,滲流影響范圍逐漸向后行洞側擴展,隧道周邊滲流量的大小呈現(xiàn)拱頂和仰拱處的大于邊墻的,而后行洞和先行洞之間的邊墻滲流量大于外側邊墻的滲流量.

新建盾構隧道施工過程對既有隧道的變形影響研究對既有隧道的保護具有重要的意義。應用復變函數(shù)保角映射理論和schwarz交替法相結合的方法,首先推導淺埋新建盾構隧道施工過程對既有隧道變形影響的解析解,推導過程中考慮了地層初始應力場以及新建隧道施工過程中不同階段的影響;接著,應用matlab數(shù)學工具,編制了推導的解析解公式的計算程序,計算了新建盾構隧道施工過程中既有隧道的變形。結合上海人民路越江隧道工程的地質條件,分析了新建隧道開挖過程中盾尾注漿和盾尾脫出兩個過程對既有隧道變形影響的附加應力及位移。結果表明,既有隧道變形受到兩隧道凈間距的大小的影響顯著,隨著凈距的減小,既有隧道洞邊徑向變形急劇增大。新建隧道施工中盾尾脫開導致既有隧道洞頂變形最大,而盾尾注漿導致既有隧道右側洞腰變形最大。不同洞徑和相同埋深時,隨著洞徑的增大既有隧道受到新建隧道開挖的影響越大。相同洞徑和不同埋深下,既有隧道受到新建隧道開挖影響的變化較小。

為研究平行盾構隧道施工對不同位置樁基的影響,建立了盾構穿越既有樁基的有限元三維數(shù)值模型。通過不同樁位和樁長的方案對比,模擬得到不同樁位和樁長的樁基在盾構施工穿越過程中所產生的變形和受力特點。

采用二次元彈性fem法,建立了某地下盾構隧道開挖有限元模型,模擬了隧道開挖過程對地上管理塔的影響,通過管理塔基礎的變形量來定量確認管理塔在盾構隧道開挖過程中的安全性,結果表明,管理塔基礎變形量小于限制值,管理塔在隧道開挖過程中是安全的。

以盾構隧道裝配式襯砌結構為研究對象,引入各向剛度不等的連續(xù)材料模型,按變形等效原則對不連續(xù)的隧道結構橫向和縱向的剛度分別進行了等效折減,采用室內相似模型試驗和三維有限元數(shù)值分析相結合的手段,以廣州地鐵三號線大瀝區(qū)間盾構隧道工程為背景,對新建隧道施工所引起的已建平行隧道縱向變位、縱向附加軸力和彎矩、橫向變形、橫向附加軸力和彎矩進行深入研究,探討和揭示圍巖條件,隧道凈距,頂推力等因素對已建平行隧道的變形和附加內力分布變化規(guī)律的影響。研究結果表明,新建盾構隧道施工所引起的已建隧道的影響主要集中于鄰近新建隧道側的拱腰附近,在軟弱地層保持一定的隧道凈距是必要的,盾構頂推力需控制在一定范圍內,具體視圍巖、凈距以及可能造成的位移、相對變形和附加內力情況而定。

盾構隧道施工對鄰近地下管線影響分析——采用彈性地基梁理論及管線一土一盾構相互耦合的flac3。數(shù)值方法，結合實測結果，分析深圳地鐵益田站至香蜜湖站區(qū)間盾構隧道施工對3m直徑電纜管線的影響。分析表明：盾構隧道左線施工后，管線變形符合gauss分布，右線施...

盾構隧道施工對鄰近地下管線影響分析

采用彈性地基梁理論及管線—土—盾構相互耦合的flac3d數(shù)值方法,結合實測結果,分析深圳地鐵益田站至香蜜湖站區(qū)間盾構隧道施工對3m直徑電纜管線的影響。分析表明:盾構隧道左線施工后,管線變形符合gauss分布,右線施工后變形不再符合gauss分布,主要變形段內的變形增大很多,最大變形點位置也發(fā)生改變;右線施工后,管線的縱向受力得到改善;管線及地表變形不超過規(guī)定值,最大應力不超過容許應力,說明該段隧道施工沒有影響電纜管線的運行安全。與實測結果的比較表明:彈性地基梁法可用于估算管線的最大變形,flac3d數(shù)值方法可較準確模擬盾構隧道對管線的影響。

盾構隧道施工對臨近樁基影響數(shù)值分析——以上海軌道交通七號線下穿明珠線盾構施工為依托，通過采用摩爾-庫倫彈塑性屈服準則，建立二維有限元數(shù)值模型，研究上海軌道交通七號線盾構隧道開挖對鄰近樁基的影響。數(shù)值模擬結果表明：當盾構土倉壓力控制在0．28-0．3...

以上海軌道交通七號線下穿明珠線盾構施工為依托,通過采用摩爾-庫倫彈塑性屈服準則,建立二維有限元數(shù)值模型,研究上海軌道交通七號線盾構隧道開挖對鄰近樁基的影響。數(shù)值模擬結果表明:當盾構土倉壓力控制在0.28~0.34mpa,同步注漿壓力控制在0.26~0.32mpa的情況下,盾構推進能保證樁基的安全。

以廣州市地鐵8號線北延段同德圍—上步區(qū)間下穿北環(huán)高速西槎人行涵洞為研究對象,運用midasgtsnx建立數(shù)值模型,通過對比人行涵洞有無進行加固措施的情況下,盾構掘進施工過程中對人行涵洞的沉降產生的影響進行了數(shù)值模擬分析,為盾構施工的超前控制提出了有效的依據(jù)。

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

現(xiàn)如今，隧道盾構施工越來越多，卻很容易造成周圍隧道的土體發(fā)生變形，相應的會引起地下管線的變形和位移。如果變形過于劇烈就會造成管線破損，引發(fā)管線故障或者管線漏水和爆裂等一系列不良后果。因此本文著重分析了盾構隧道施工對鄰近地下管線的影響、地下管線的安全性以及地下管線的保護措施。

地鐵的興起為城市擁擠的交通帶來了曙光,地鐵可以承載較多的人數(shù),還能夠減少尾氣排放,減少城市環(huán)境污染。但是建設地鐵就要進行盾構隧道施工。因為地鐵多數(shù)都是建設在城市的市區(qū)內,難免會經過建筑物密集的繁華地區(qū),會對鄰近的建筑物帶來很大的影響。本文就盾構隧道施工對鄰近建筑物的影響進行研究。

隧道盾構施工對于臨近建筑物的影響主要以對土體的擾動(擠壓或松動)為體現(xiàn),其過程通過加載或卸載作用,致使地表因土體孔隙水壓的上升或下降而出現(xiàn)沉降或隆起,進而造成建筑物地下或地上部分發(fā)生傾斜、沉降與開裂等現(xiàn)象。

依托武漢地鐵3號線盾構隧道下穿合武線鐵路工程,采用三維數(shù)值計算方法模擬盾構施工全過程,分析盾構掘進對鐵路箱涵結構變形及地表沉降的影響規(guī)律.研究結果表明:盾構施工導致既有箱涵結構產生以沉降為主的附加變形,沉降最大值出現(xiàn)在結構底板處;盾構掘進過程中,地表變形呈先隆起后沉降的規(guī)律,盾構開挖面到達分析斷面前后各1倍洞徑距離范圍內地表變形波動較大;箱涵變形值隨隧道埋深的增大呈減小趨勢,當埋深增加到一定程度后,軌面沉降仍大于限制值,需采取合理的地層加固措施,以減小施工對既有結構的影響.

城市地鐵隧道盾構施工過程中,由于地層損失引起周圍土體變形,從而造成既有近接管線中產生附加應力。過大的附加應力會導致管線破壞,對城市運行造成較大影響。本文采用abaqus有限元計算平臺,建立了不同工況下隧道與既有近接管線垂直情況下有限元計算模型,對管隧距離、管線材料以及管線直徑進行研究,探索其對周圍地下管線及其土體變形特性的影響規(guī)律。結果表明隨著管隧距離的減小,管線及其周圍土體的沉降量逐漸增大;隨著管線彈性模量的增加,管線及其周圍土體的沉降量逐漸減小;隨著管線直徑的增大,管線及其周圍土體的沉降量亦逐漸減小。

針對蘇州輕軌1號線成層非均質土地基,選用mohr-coulomb彈塑性本構模型,建立三維有限元數(shù)值模型,研究非均質土中盾構隧道施工對鄰近承載樁基工作性狀的影響規(guī)律。數(shù)值計算結果表明,隨著成層非均質土中各土層軟硬程度差異的增大,隧道開挖會在鄰近承載單樁引起明顯反彎點,且樁體沉降亦隨之增大;位于上軟下硬成層土中的承載單樁樁身正彎矩更大,且該正彎矩出現(xiàn)在樁身中上部的反彎點部位,而上硬下軟成層土中的承載單樁下部出現(xiàn)更大的負彎矩;與均質土中同位置承載單樁相比,位于上軟下硬成層土中承載單樁樁頂及樁端軸力均更大,而位于上硬下軟成層土中承載單樁樁頂軸力則更小。不同豎向集中荷載作用下,非均質土中盾構隧道開挖引起的承載群樁中前樁水平位移沿樁身分布與同位置承載單樁重合,后樁撓曲程度小于承載單樁;盾構隧道施工對承載群樁內力的影響明顯高于對變形的影響。

針對隧道穿越樁基-框架結構工程算列,建立隧道-地基-樁-框架共同作用的數(shù)值模型。數(shù)值計算后得到了隧道穿越過程中樁的變形與內力的變化規(guī)律:盾構隧道施工對樁的影響區(qū)域可分為三個區(qū)域,盾構隧道施工對這個三個區(qū)域樁的位移、軸力和附加彎矩的影響均有明顯的不同。

以工程實例為背景,采用ansys有限元軟件就新建盾構隧道施工對已建成的暗挖隧道可能產生的影響進行了分析,根據(jù)計算結果,提出了對既有隧道的加固措施,測試結果表明在盾構通過既有隧道期間,既有隧道內的加固體系受力在允許值范圍內,確保了既有隧道結構安全。

潛水和承壓水是地鐵軟土區(qū)間盾構隧道施工過程中的主要危險源,為研究潛水水位變化和承壓水水壓變化對區(qū)間隧道施工的影響,采用flac3d軟件,選用修正劍橋模型,對不同潛水水位和承壓水頭作用下盾構隧道的地表沉降、襯砌內力等進行分析。研究結果表明,當隧道洞身全部位于地下水中時:(1)潛水條件下,考慮滲流時地表最大沉降量比不考慮滲流時增大約50%;盾構隧道最大地表沉降與潛水水位呈線性關系;(2)承壓水條件下,考慮滲流時地表最大沉降量比不考慮滲流時增大約10%,盾構隧道最大地表沉降與承壓水頭不成線性關系,隨著承壓水頭的增大,地表最大沉降的增長速率越來越大;(3)潛水水位從-6.8m變化到-2.8m及承壓水頭從8m變化到12m的過程中,隧道襯砌管片彎矩和軸力隨著潛水水位的升高或承壓水頭的增大而逐漸減小。