雙圓盾構(gòu)隧道施工偏轉(zhuǎn)角對(duì)地表變形影響

以南京地鐵玄武門—新模范馬路區(qū)間隧道盾構(gòu)施工工程為背景,使用flac3d軟件在考慮盾構(gòu)隧道施工中的開挖、排土、襯砌等步序的前提下,進(jìn)行盾構(gòu)隧道掘進(jìn)施工對(duì)地層變形影響的三維數(shù)值模擬.結(jié)果表明,在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中,地層沉降具有明顯的時(shí)間效應(yīng)；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,沉降槽寬度逐漸減小；地層沉降歷時(shí)曲線呈現(xiàn)出反\"s\"形.

在雙圓盾構(gòu)隧道施工過程中雙圓盾構(gòu)往往會(huì)由于以下因素發(fā)生側(cè)向偏轉(zhuǎn):(1)土層分布不均勻;(2)盾構(gòu)機(jī)的制造誤差;(3)運(yùn)輸臺(tái)車的牽引力的不同;(4)已拼裝管片的作用;(5)注漿的流失;(6)施工中的不當(dāng)操作。首先,分析了雙圓盾構(gòu)施工中產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的原因以及糾偏方法,其中單側(cè)壓重是糾正雙圓盾構(gòu)側(cè)向偏轉(zhuǎn)的最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)有效的方法。在工程實(shí)踐中,壓重荷載的大小一般取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)偏轉(zhuǎn)角的變化。在單側(cè)壓重實(shí)施前沒有預(yù)測(cè)其糾偏效果的方法,而且,壓重糾偏還會(huì)引起周圍地層的變位。應(yīng)用有限元數(shù)值模擬的方法,分析總結(jié)了壓重荷載與偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系以及雙圓盾構(gòu)周圍土層的變形。對(duì)于最大允許偏轉(zhuǎn)角為0.6°時(shí),需加壓重荷載為350kn將其糾正。同時(shí),糾偏0.6°偏轉(zhuǎn)角會(huì)造成85mm的額外地表沉降,其結(jié)果可供實(shí)際工程的施工管理參考。

將隨機(jī)介質(zhì)理論應(yīng)用于雙圓盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降計(jì)算,假定開挖后土體移動(dòng)模式為不均勻收斂,推導(dǎo)了土體損失引起的地面沉降計(jì)算公式。算例分析結(jié)果表明:預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較吻合;雙圓疊加模型計(jì)算結(jié)果明顯偏大,原因是沒有考慮雙圓盾構(gòu)重疊部分減少的土體開挖面積,仍按兩個(gè)單圓的土體開挖面積來(lái)計(jì)算,導(dǎo)致土體損失量比實(shí)際大;將雙圓疊加模型計(jì)算結(jié)果按實(shí)際土體開挖面積相應(yīng)折減,發(fā)現(xiàn)其計(jì)算結(jié)果仍比實(shí)測(cè)值大,表明雙圓盾構(gòu)隧道不能簡(jiǎn)單地采用兩個(gè)單圓疊加得到。對(duì)雙圓疊加模型進(jìn)行修正,提出修正系數(shù)取值,修正后的雙圓疊加模型計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較吻合。

研究目的:探明盾構(gòu)隧道施工中各制約因素取值差異對(duì)地表沉隆變位分布規(guī)律的影響。研究方法:本文以某擬建地鐵城市區(qū)間盾構(gòu)隧道試驗(yàn)段為研究對(duì)象,引入荷載釋放系數(shù)和縱向等效剛度系數(shù),采用三維有限元法對(duì)盾構(gòu)隧道施工引起的地表橫向沉降槽和縱向沉隆曲線進(jìn)行了研究。研究結(jié)果:揭示了圍巖條件、隧道埋深和頂推力等因素變化對(duì)盾構(gòu)隧道施工引起地表沉隆變位的影響,運(yùn)用三維曲線探討了盾構(gòu)隧道施工過程中的地表沉隆變位曲線空間分布變化規(guī)律。研究結(jié)論:圍巖條件惡化、隧道埋深減小和頂推力增大都將導(dǎo)致施工引起地表沉隆變位影響的加劇,建議工程施工中采取調(diào)整頂推力等措施以降低施工對(duì)地表環(huán)境的影響。

盾構(gòu)隧道-地層-建筑物相互作用機(jī)理較為復(fù)雜,需要通過較完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),經(jīng)典地表沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式,以及有限元數(shù)值計(jì)算方法等綜合手段,才能分析出盾構(gòu)隧道施工過程中引起的地面沉降和建筑物力學(xué)變化情況。某商務(wù)廣場(chǎng)在臨近盾構(gòu)隧道施工過程中,出現(xiàn)了地面沉降、地裂縫、建筑物室內(nèi)裝飾破壞等現(xiàn)象。將建筑物和開洞地基看作一個(gè)有機(jī)整體,結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和peck公式,利用有限元軟件ansys10.0建立三維非線性有限元模型,得出的結(jié)論,對(duì)控制地面沉降和建筑物力學(xué)狀態(tài)變化,以及后期的修繕加固措施,有一定的參考價(jià)值。

研究目的:探明平行盾構(gòu)隧道施工引起地表沉隆變位分布變化規(guī)律,及各制約因素(如圍巖條件、隧道埋深、隧道凈距、頂推力等)的差異對(duì)地表沉隆變位量的影響。研究方法:以西安地鐵二號(hào)線尤家莊至南康村區(qū)間盾構(gòu)隧道研究對(duì)象,引入荷載釋放系數(shù)和等效剛度系數(shù),采用三維有限元法對(duì)平行盾構(gòu)隧道施工引起地表橫向沉降槽和縱向沉隆曲線分布及變化規(guī)律進(jìn)行了研究。研究結(jié)果:揭示了圍巖條件、隧道埋深、頂推力、隧道凈距等因素差異對(duì)平行盾構(gòu)隧道施工引起地表沉隆變位的影響,運(yùn)用三維曲線探討得出平行盾構(gòu)隧道施工過程中的地表沉隆變位曲線空間分布變化規(guī)律。研究結(jié)論:圍巖條件惡化、隧道埋深降低、頂推力加大、凈距減小等都將導(dǎo)致平行盾構(gòu)隧道施工引起地表沉隆變位量的增大,建議工程施工中采取調(diào)整頂推力、適當(dāng)增大隧道凈距等措施以降低平行盾構(gòu)隧道施工對(duì)地表環(huán)境的影響。

以某擬建地鐵城市區(qū)間盾構(gòu)隧道為研究對(duì)象,引入荷載釋放系數(shù),采用等效剛度模型和三維有限元法對(duì)盾構(gòu)隧道正交下穿既有隧道施工引起的地表橫向沉降槽和縱向沉隆曲線進(jìn)行研究,揭示圍巖類別、隧道埋深和頂進(jìn)力等因素變化對(duì)盾構(gòu)隧道正交下穿施工引起的地表沉隆變位的影響,運(yùn)用三維曲線關(guān)系揭示和探討盾構(gòu)隧道正交下穿施工中的地表沉隆變位曲線的空間分布變化規(guī)律。

以某過江隧道為研究對(duì)象,建立了雙圓盾構(gòu)施工三維數(shù)值模型,模擬分析了盾構(gòu)施工對(duì)周圍地層、交疊隧道的影響范圍和影響程度,并提出相應(yīng)的施工控制措施以保障隧道施工安全,為今后類似工程提供參考.

以廣州地鐵4號(hào)線工程實(shí)例為背景,結(jié)合盾構(gòu)法施工地層變形機(jī)理以及隧道施工的地表橫縱向沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果,分析總結(jié)了盾構(gòu)隧道施工地表變形規(guī)律,為今后類似近距離下穿越既有線路或建(構(gòu))筑物的盾構(gòu)隧道工程的地表沉降控制提供技術(shù)參考和指導(dǎo)。

采用三維非線性有限元法模擬了廣州地鐵某雙圓盾構(gòu)隧道試驗(yàn)段的實(shí)際施工過程,計(jì)算得到了地表沉降、土體內(nèi)部變形、地基應(yīng)力等結(jié)果,分析后得到了一些有益的結(jié)論,為完善盾構(gòu)施工技術(shù)提供了計(jì)算依據(jù),亦可為探索和完善廣東軟土地層中盾構(gòu)隧道技術(shù)提供參考。

隨著隧道施工技術(shù)的發(fā)展,盾構(gòu)隧道愈來(lái)愈成為軟弱巖土層或繁忙鬧市地區(qū)地下工程施工的主要施工方法。但無(wú)論盾構(gòu)隧道施工技術(shù)如何改進(jìn),其施工引起的地層移動(dòng)是不可能完全消除的。為此,本文就盾構(gòu)隧道施工地層變形特征、地表沉降原因及變形機(jī)理、地層變形預(yù)測(cè)等進(jìn)行了分析研究,介紹了采用peck公式預(yù)測(cè)分析盾構(gòu)隧道地面沉降量及沉陷槽的方法,并提出了控制地層變形保護(hù)建筑物的主要措施,強(qiáng)調(diào)了運(yùn)用數(shù)值分析方法對(duì)多工況變形進(jìn)行預(yù)測(cè)分析僅僅具有指導(dǎo)性,只能作為控制沉降的理論參考,必須在盾構(gòu)施工過程中加強(qiáng)沉降監(jiān)測(cè)工作,隨時(shí)了解地面沉降信息,及時(shí)采取有效措施,以達(dá)到控制沉降和減少損失的目的,為今后地鐵設(shè)計(jì)與施工給予一定的指導(dǎo)。

盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降因素分析

隨著城市地下空間的逐步拓展,盾構(gòu)法成為城市地下鐵路修建的主要工法。本文對(duì)盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。同時(shí)結(jié)合北京地區(qū)進(jìn)行盾構(gòu)隧道掘進(jìn)的工程實(shí)踐,提出地表沉降的歷時(shí)階段,并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)盾構(gòu)施工不同階段、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行討論,得出了有益的結(jié)論。

隧道施工引起的地層損失所導(dǎo)致的地表沉降變形預(yù)測(cè)和控制,是隧道工程領(lǐng)域重要的研究課題之一。以盾構(gòu)隧道開挖引起地表沉降變形為研究對(duì)象,采用有限元數(shù)值分析軟件模擬盾構(gòu)隧道施工過程,分析盾構(gòu)隧道引起的土體應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)變化,對(duì)比分析不同的地層損失、不同的土體本構(gòu)模型、土體排水和不排水條件下隧道施工引起的地表沉降變形規(guī)律,并進(jìn)行了不同影響因素的敏感性分析。結(jié)果表明,地表沉降槽近似正態(tài)分布曲線,地表沉降的主要影響因素依次為隧道埋深、內(nèi)摩擦角、壓縮模量、粘聚力和泊松比;提出了盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降計(jì)算模型,并采取有針對(duì)性的措施來(lái)減少地表沉降,減小對(duì)周圍環(huán)境的不良影響。

通過研究盾構(gòu)施工引起地層移動(dòng)及地表沉降的原因與機(jī)理,對(duì)施工過程中的地表變形量進(jìn)行預(yù)測(cè)和數(shù)值模擬計(jì)算,并據(jù)此在設(shè)計(jì)與施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特殊的施工工況和周邊環(huán)境條件,制定和采取有針對(duì)性的沉降控制措施。

雙圓盾構(gòu)施工中轉(zhuǎn)角的控制——從轉(zhuǎn)角控制的影響因素、方法等方面敘述了如何控制好雙圓盾構(gòu)施工中的轉(zhuǎn)角現(xiàn)象，通過上海地鐵六號(hào)線中雙圓盾構(gòu)的實(shí)際施工數(shù)據(jù)具體分析控制方法。

針對(duì)隧道穿越樁基-框架結(jié)構(gòu)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(jì)算后得到了隧道穿越過程中樁的變形與內(nèi)力的變化規(guī)律:盾構(gòu)隧道施工對(duì)樁的影響區(qū)域可分為三個(gè)區(qū)域,盾構(gòu)隧道施工對(duì)這個(gè)三個(gè)區(qū)域樁的位移、軸力和附加彎矩的影響均有明顯的不同。

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

盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近建筑物的影響——為了弄清盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近建筑物的影響，分析了盾構(gòu)法地鐵隧道穿越建筑物時(shí)建筑物自身沉降與內(nèi)力變化狀況．以某框架結(jié)構(gòu)辦公樓為研究對(duì)象，將建筑物和開洞地基看作一個(gè)有機(jī)整體，利用有限元軟件ansys10．0建立三維非線性有...

為了弄清盾構(gòu)隧道施工對(duì)鄰近建筑物的影響,分析了盾構(gòu)法地鐵隧道穿越建筑物時(shí)建筑物自身沉降與內(nèi)力變化狀況.以某框架結(jié)構(gòu)辦公樓為研究對(duì)象,將建筑物和開洞地基看作一個(gè)有機(jī)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(jié)構(gòu)-土體-隧道共同作用進(jìn)行了計(jì)算分析.分析結(jié)果表明,建筑物基礎(chǔ)的沉降主要發(fā)生在地鐵隧道穿越建筑物的區(qū)間段內(nèi).建筑物的橫向傾斜隨著盾構(gòu)的掘進(jìn)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(shí);在盾構(gòu)穿越建筑物的過程中柱子的等效應(yīng)力增幅可達(dá)20.1%;相對(duì)于彎矩而言,建筑物構(gòu)件的扭矩變化更為顯著;當(dāng)開挖面越過建筑物20.m時(shí)其變形和內(nèi)力均趨于穩(wěn)定.

文章根據(jù)深圳地鐵盾構(gòu)施工的幾個(gè)實(shí)例,對(duì)盾構(gòu)施工引起地表沉降進(jìn)行了理論分析,以探索盾構(gòu)過建筑物前預(yù)測(cè)基礎(chǔ)的受力情況,并采用相應(yīng)的預(yù)加固措施。

我國(guó)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(jīng)開始呈現(xiàn)出來(lái)。現(xiàn)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(shí)這些城市的噪聲污染和空氣污染也嚴(yán)重超標(biāo),從而對(duì)廣大市民的身心健康帶來(lái)了嚴(yán)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(shè)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(duì)于城市環(huán)境保護(hù)工作的順利進(jìn)行也是非常有利的。