雙線盾構(gòu)隧道施工工況對(duì)既有管線影響的數(shù)值模擬研究

考慮多因素(土體損失、正面附加推力、盾殼摩擦力、附加注漿力)的作用下,文章首先提出了改進(jìn)統(tǒng)一土體移動(dòng)模型的方法,其次建立了力學(xué)計(jì)算模型,對(duì)雙線水平平行盾構(gòu)隧道施工引起的土體變形計(jì)算方法進(jìn)行研究。根據(jù)彈性力學(xué)mindlin解,對(duì)多因素中后3個(gè)因素引起的土體變形理論解進(jìn)行計(jì)算,基于統(tǒng)一土體移動(dòng)模型解對(duì)土體損失引起的土體變形理論解進(jìn)行計(jì)算,最后疊加得到多因素下總的土體變形理論解。采用該方法對(duì)杭州地鐵1號(hào)線的縱向地表沉降、縱向水平位移及不同深度處的土體豎向位移進(jìn)行計(jì)算,研究其變化規(guī)律；同時(shí)對(duì)水平位移變化的影響因素進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明:隨深度改變,在最大沉降量附近10~13m橫向范圍內(nèi)的土體沉降會(huì)產(chǎn)生改變；土體水平位移方向隨計(jì)算點(diǎn)和隧道的位置關(guān)系變化而發(fā)生改變；隨著兩隧道間距j的增大,雙線隧道深度附近的土體水平位移減小,地表附近處的水平位移值變化值不大。

城市地鐵區(qū)間修建過(guò)程中,盾構(gòu)隧道開(kāi)挖對(duì)鄰近既有構(gòu)(建)筑物擾動(dòng)的影響是一個(gè)熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題.針對(duì)某城市雙線盾構(gòu)隧道側(cè)穿鐵路橋梁樁基且下穿城市道路u型槽工程,采用三維數(shù)值仿真模擬技術(shù),研究了盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近樁基的影響.研究結(jié)果可為城市軌道交通盾構(gòu)隧道的安全穿越以及下穿段既有構(gòu)(建)筑物的監(jiān)控量測(cè)提供了依據(jù).

城市地鐵隧道盾構(gòu)施工過(guò)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(chǎn)生附加應(yīng)力。過(guò)大的附加應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致管線破壞,對(duì)城市運(yùn)行造成較大影響。本文采用abaqus有限元計(jì)算平臺(tái),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(jì)算模型,對(duì)管隧距離、管線材料以及管線直徑進(jìn)行研究,探索其對(duì)周圍地下管線及其土體變形特性的影響規(guī)律。結(jié)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。

現(xiàn)如今，隧道盾構(gòu)施工越來(lái)越多，卻很容易造成周圍隧道的土體發(fā)生變形，相應(yīng)的會(huì)引起地下管線的變形和位移。如果變形過(guò)于劇烈就會(huì)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(gòu)隧道施工對(duì)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(hù)措施。

上海外灘修建地下通道——外灘通道,通道南段采用明挖法施工,在延安東路路口與已建的延安東路隧道產(chǎn)生交叉跨越問(wèn)題。外灘通道基坑坑底與延安東路南、北線隧道拱頂距離僅為7.1m與5.4m,基坑開(kāi)挖必然使下臥運(yùn)營(yíng)隧道產(chǎn)生附加變形以及附加內(nèi)力。為了研究外灘通道開(kāi)挖對(duì)下臥延安東路隧道的影響,以及評(píng)價(jià)不同隧道保護(hù)措施的效果,通過(guò)三維有限元軟件plaxis-gid進(jìn)行四組模擬,包括無(wú)隧道保護(hù)措施的工況、采取土體加固措施的工況、基坑開(kāi)挖過(guò)程中在坑底進(jìn)行堆載的工況以及同時(shí)進(jìn)行土體加固和堆載的工況。實(shí)際工程中同時(shí)采用土體加固和堆載這兩種措施來(lái)保護(hù)隧道,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的數(shù)值模擬結(jié)果具有較好的一致性。分析表明:基坑開(kāi)挖將對(duì)下臥隧道產(chǎn)生很大的影響,且影響范圍較大,約為6倍基坑寬度,施工中采取合理的隧道保護(hù)措施是十分必要的。

盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近地下管線的影響主要是對(duì)左右線的影響。如果左線先施工,不進(jìn)行提前做好防護(hù)措施,那么右線也就會(huì)跟著變化,如變形和位置發(fā)生改動(dòng)等,反過(guò)來(lái)也一樣。在盾構(gòu)隧道施工中最常用的的方法就是利用彈性地基梁法,該方法能夠預(yù)算出管線的最大變形和最小的相對(duì)變形。本文主要通過(guò)分析地下管線的容許值和初始應(yīng)力的分析,管線和周圍土層之間的相互影響的探討,以及概括性的闡述盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近地下管線的影響。

上海外高橋電廠是我國(guó)目前單機(jī)容量最大的火力發(fā)電廠,兩條取水隧道是二期工程的一個(gè)重要項(xiàng)目,但由于其所處地理位置的影響,使得設(shè)計(jì)上取水隧道之間距離較小,施工過(guò)程中必須進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。文中詳細(xì)介紹了監(jiān)測(cè)方案的實(shí)施過(guò)程,分析了隧道內(nèi)力、隧道斷面收斂變形、接觸壓力等隨工程施工的變化規(guī)律,保證了取水隧道工程施工的順利進(jìn)行。

盾構(gòu)隧道施工對(duì)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(gòu)相互耦合的flac3。數(shù)值方法，結(jié)合實(shí)測(cè)結(jié)果，分析深圳地鐵益田站至香蜜湖站區(qū)間盾構(gòu)隧道施工對(duì)3m直徑電纜管線的影響。分析表明：盾構(gòu)隧道左線施工后，管線變形符合gauss分布，右線施...

盾構(gòu)隧道施工對(duì)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(gòu)相互耦合的flac3d數(shù)值方法,結(jié)合實(shí)測(cè)結(jié)果,分析深圳地鐵益田站至香蜜湖站區(qū)間盾構(gòu)隧道施工對(duì)3m直徑電纜管線的影響。分析表明:盾構(gòu)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(nèi)的變形增大很多,最大變形點(diǎn)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(guò)規(guī)定值,最大應(yīng)力不超過(guò)容許應(yīng)力,說(shuō)明該段隧道施工沒(méi)有影響電纜管線的運(yùn)行安全。與實(shí)測(cè)結(jié)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(zhǔn)確模擬盾構(gòu)隧道對(duì)管線的影響。

城市地鐵隧道盾構(gòu)施工過(guò)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(chǎn)生附加應(yīng)力。過(guò)大的附加應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致管線破壞,對(duì)城市運(yùn)行造成較大影響。本文采用abaqus有限元計(jì)算平臺(tái),針對(duì)隧道與既有近接管線垂直工況,對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中隧道周圍土體變形以及近接既有管線的變形和受力特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明隧道正上方的土體隨著埋深的增大沉降逐漸增大且各個(gè)沉降槽曲線均呈高斯分布;管線變形曲線與土體開(kāi)挖面所在平面的沉降槽曲線相似,也服從高斯分布;并且隧道周圍既有管線對(duì)周圍土體沉降具有抑制作用。

城市地鐵隧道盾構(gòu)施工過(guò)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(chǎn)生附加應(yīng)力。過(guò)大的附加應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致管線破壞,對(duì)城市運(yùn)行造成較大影響。本文采用abaqus有限元計(jì)算平臺(tái),針對(duì)隧道與既有近接管線垂直工況,對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中隧道周圍土體變形以及近接既有管線的變形和受力特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明隧道正上方的土體隨著埋深的增大沉降逐漸增大且各個(gè)沉降槽曲線均呈高斯分布;管線變形曲線與土體開(kāi)挖面所在平面的沉降槽曲線相似,也服從高斯分布;并且隧道周圍既有管線對(duì)周圍土體沉降具有抑制作用。

依托武漢地鐵3號(hào)線盾構(gòu)隧道下穿合武線鐵路工程,采用三維數(shù)值計(jì)算方法模擬盾構(gòu)施工全過(guò)程,分析盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)鐵路箱涵結(jié)構(gòu)變形及地表沉降的影響規(guī)律.研究結(jié)果表明:盾構(gòu)施工導(dǎo)致既有箱涵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生以沉降為主的附加變形,沉降最大值出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)底板處;盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中,地表變形呈先隆起后沉降的規(guī)律,盾構(gòu)開(kāi)挖面到達(dá)分析斷面前后各1倍洞徑距離范圍內(nèi)地表變形波動(dòng)較大;箱涵變形值隨隧道埋深的增大呈減小趨勢(shì),當(dāng)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(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響.

文章通過(guò)數(shù)值分析手段,對(duì)擬建隧道采用不同的施工方法所引起交叉既有隧道的受力、變形變化狀況進(jìn)行研究。全斷面法與上下臺(tái)階法對(duì)既有隧道的圍巖應(yīng)力及變形影響是一致的,兩者均引起拱頂及邊墻的圍巖應(yīng)力降低,拱底圍巖應(yīng)力的增高,既有隧道特征點(diǎn)均將產(chǎn)生下沉。全斷面法開(kāi)挖引起既有隧道的位移量要稍大于上下臺(tái)階法,同時(shí)2種開(kāi)挖方法對(duì)既有隧道二襯的受力影響幾乎相當(dāng),二襯經(jīng)歷對(duì)稱—非對(duì)稱—對(duì)稱3個(gè)變化過(guò)程,隨著開(kāi)挖深入,其應(yīng)力逐漸增大,但遠(yuǎn)小于容許應(yīng)力值,處于安全狀態(tài)。并據(jù)此提出相應(yīng)的建議。

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(duì)大直徑盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近群樁基礎(chǔ)沉降、側(cè)移等影響規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,得出了一些有意義的結(jié)論。

擬建的杭州地鐵5號(hào)線在下方斜穿正在運(yùn)營(yíng)的紫金港隧道,因此需要評(píng)估地鐵5號(hào)線施工對(duì)紫金港隧道的影響。對(duì)地鐵盾構(gòu)施工采用三維空間有限元進(jìn)行模擬分析,分析結(jié)果表明在紫金港隧道下方修筑盾構(gòu)隧道時(shí)不宜采用\"加大推進(jìn)力——快速通過(guò)\"施工模式。相反地,在距紫金港隧道不低于15.7m處,應(yīng)降低推進(jìn)力——放慢掘進(jìn)速度,推進(jìn)至紫金港隧道正下方區(qū)域時(shí),應(yīng)進(jìn)一步降低推進(jìn)力,并對(duì)紫金港隧道底板進(jìn)行監(jiān)測(cè),以保證近接結(jié)構(gòu)物的安全。

介紹了一種用于模擬盾構(gòu)隧道施工引起地層損失的模型試驗(yàn)方法,并采用該試驗(yàn)手段,對(duì)管隧垂直工況下土體的沉降與地下管線的彎矩響應(yīng)進(jìn)行研究,結(jié)果表明:盾構(gòu)擾動(dòng)對(duì)其臨近上方土體的影響最大,對(duì)兩側(cè)土體的影響與土體同隧道中心水平距離相關(guān);管線的彎矩曲線基本呈現(xiàn)\"w\"形,并且隨著地層損失的增加彎矩響應(yīng)逐漸增大。

采用二次元彈性fem法,建立了某地下盾構(gòu)隧道開(kāi)挖有限元模型,模擬了隧道開(kāi)挖過(guò)程對(duì)地上管理塔的影響,通過(guò)管理塔基礎(chǔ)的變形量來(lái)定量確認(rèn)管理塔在盾構(gòu)隧道開(kāi)挖過(guò)程中的安全性,結(jié)果表明,管理塔基礎(chǔ)變形量小于限制值,管理塔在隧道開(kāi)挖過(guò)程中是安全的。

地鐵盾構(gòu)隧道施工對(duì)城市地下管線的影響研究

以昆明軌道交通某區(qū)間盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中地表沉降的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運(yùn)用flac3d有限差分軟件建立模型,對(duì)盾構(gòu)施工開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行模擬,計(jì)算隧道開(kāi)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(hù)力前、后地表變形間的聯(lián)系,同時(shí)將模擬計(jì)算得到的變形數(shù)據(jù)與工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。

盾構(gòu)法施工不可避免對(duì)隧道周圍巖體產(chǎn)生擾動(dòng)，引發(fā)不同程度的土體變形和地表沉降，對(duì)地表結(jié)構(gòu)造成不利影響。以鄭州市軌道交通5號(hào)線西站街站—建設(shè)路站區(qū)間隧道工程為工程實(shí)例，利用abaqus有限元軟件，建立三維盾構(gòu)開(kāi)挖模型，對(duì)比分析不同工況下模擬沉降數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)表明，在理想施工質(zhì)量條件下，建筑物沉降量最??；雙線同步開(kāi)挖時(shí)，建筑物沉降量最大，變形也大，因此應(yīng)避免雙線同步開(kāi)挖施工。

移動(dòng)盾構(gòu)隧道施工中注漿材料、襯砌管片接頭等的特性分別提出模擬方法，然后將建立的盾構(gòu)隧道施工模擬的有限元程序應(yīng)用竽日本大阪地鐵７號(hào)線盾構(gòu)隧道施工的力學(xué)分析中，并將計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)值進(jìn)行了比較。