地铁盾构隧道下穿京津城际高速铁路影响分析

以北京地铁14号线马家堡东路站–永定门外大街站盾构区间隧道为背景,对隧道施工中的特级风险源--区间下穿京津城际铁路段的施工过程进行了三维仿真数值模拟。京津城际列车最大时速可达350 km/h,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟的计算结果表明,通过对下穿段一定范围内的土体进行注浆加固可以有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向沉降及不均匀沉降,从而保证既有铁路安全运营不受影响;同时,计算获得的管片后注浆参数及盾构机内土舱压力为隧道设计、施工提供了重要的参考依据。     

复合地层高承压水洞桩法暗挖车站施工可行性研究

在复合地层、高承压地层中采用洞桩法成功案例较少。本文针对某城市中心主干道下方修建地铁车站的方案,对采用洞桩法暗挖车站的可行性进行分析。结合工程水文地质条件,站位避开张夏组灰岩段,上部导洞置于(5)3-4硬塑状黏土层,通过先施工上导洞内承压水井降水和边桩增加注浆加固帷幕的措施,可满足暗挖施工的无水环境;该方案的三维数值模拟结果表明:地表最大沉降19.6mm,车站上方既有结构最大差异沉降7.5mm,周边环境变形满足规范要求,实践证明在该复合地层中采用洞桩法施工切实可行。     

地铁盾构隧道小偏角近距离上穿既有隧道施工顺序研究

以北京地铁四号线盾构隧道与九号线暗挖隧道"小角度、近间距、长距离"空间立交施工为背景,采用数值模拟方法对三种施工顺序进行了计算,重点分析了其施工过程中地表沉降、土体塑性区分布、衬砌结构应力等指标。计算表明,先施工下方九号线暗挖隧道,再施工上方四号线盾构隧道,且在上方四号线的左线盾构机通过后再施作九号线二衬的施工方案是比较合理的。     

深圳地铁区间浅埋暗挖隧道穿越建筑物施工技术

深圳地铁2号线蛇海区间矿山法Ⅱ段属浅埋暗挖隧道,该区间地质条件复杂多变,地下水丰富,且隧道左线需穿越地面建筑,施工难度极大。以隧道左线太子宾馆段的开挖为例,介绍了穿越房屋过程中所采用的爆破控制技术以及袖阀管注浆、洞内深孔注浆、大管棚超前支护等施工措施,并运用数值模拟对加固效果和地表沉降控制进行了验证。     

正削式隧道门围岩和衬砌应力计算及设计方法研究

对无明显墙式结构的正削式隧道门,现行规范没有现成的设计方法及结构检算模式。采用三维有限元数值分析方法,针对两种在洞口段的不同施工方法（明挖工法和暗挖工法）,对隧道门洞口段的力学特性及设计方法进行了研究。研究结果表明：洞口段长度取42 m进行整体设计比较合理;在洞口28 m范围内的浅埋段,拱顶围岩压力随着埋深的增大而逐渐增加,且暗挖工法产生的围岩压力最大,铁路规范计算结果次之,明挖工法产生的压力最小;采用明挖工法施工时,在纵向上,洞口段42 m范围内衬砌拱顶表现出纵梁弯曲特征,部分仰拱处于弯拉状态,内力呈空间效应,均需要对横、纵向内力进行结构检算;采用暗挖工法施工时,只需进行横向内力检算即可。在成洞条件允许的情况下,建议使用暗挖工法进行隧道洞口段施工,可有效改善隧道洞口段结构受力。     

深基坑桩锚与土钉墙联合支护的数值模拟

目前工程界桩锚与土钉墙联合支护设计采用的是土钉墙与桩锚分开单独设计的思路。根据单独设计思路和桩锚与土钉墙联合支护基坑工程实际情况分别建立单独土钉墙数值模拟、单独桩锚数值模拟与联合支护数值模拟模型。通过不同设计方法的数值模拟与对比分析,得到以下结论:联合支护数值模拟同时考虑了上部土钉墙与下部桩锚支护结构,模拟过程与实际施工过程相符,结果较为合理;与联合支护模拟结果相比,单独土钉墙模拟得到的土钉内力,坡顶水平位移、坡顶沉降均较小,以此为设计依据使土钉墙偏于不安全;单独桩锚模拟与联合支护模拟相比则高估了锚杆拉力、桩顶沉降、桩身最大弯矩,使设计有些保守。     

近距离下穿在建地铁隧道施工爆破变形及控制方法研究

近距离爆破下穿尚未完成二衬的区间隧道是一种较为特殊的工况,涉及初支破坏、既有隧道下沉等诸多问题。以青岛地铁2号线近距离（250 mm）下穿刚完成初支的3号线隧道工程设计及施工为实例,通过在施工时采用自进式管棚、拱顶部位掏空、辅助中孔掏槽、对既有隧道施加张拉力、限载限行等多项措施,并根据类比给出合理的爆破振速控制指标,控制爆破振速及隧道变形。运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行三维模型数值分析,揭示在建隧道爆破施工对既有隧道变形及内力变化规律。经过理论计算与实测分析,采取的各项措施能够达到预期的效果,3号线初支结构未见异常,其研究成果对特殊条件下的爆破下穿设计与施工具有参考价值。     

工字钢水泥土搅拌墙基坑支护的力学性能研究

河南某基坑最大开挖深度为5.8 m,场地以饱和淤泥质粉质黏土为主,与周边既有建筑最近距离为1.2 m,采用工字钢水泥土搅拌墙和预应力扩大头锚杆进行支护。运用PLAXIS有限元软件对该基坑支护结构进行数值模拟,得到了不同工况的土体位移、工字钢水泥土搅拌墙轴力和弯矩、预应力锚杆的锚固力和各开挖阶段的总乘子 ,结果表明,数值计算的土体水平位移与实际监测数据比较吻合,验证了工字钢水泥土搅拌墙建模的合理性;PLAXIS软件能较好地模拟基坑开挖过程中土层及结构的变形特点,验证了PLAXIS有限元软件在基坑工程的适用性;数值计算的土体水平位移、锚杆轴力、采用强度折减法计算的各开挖阶段的总乘子 均满足基坑设计要求,验证了工字钢水泥土搅拌墙在基坑支护的可行性,为类似基坑设计提供了理论依据。     

城市地铁转弯段施工对近邻桥基的影响研究

结合北京地铁10号线国贸站转弯段施工对邻近桥基影响的这一实际工程问题，运用ABAQUS软件，在对施工过程进行动态模拟的同时，重点研究了施工过程中19-3号桥基的变形和受力性态以及桩土相互作用机理，并将部分计算结果与量测结果进行了比较，取得了一系列的成果。研究表明，施工期间桥基没有工程安全隐患，既有的施工方案是合理可行的。     

北京地铁转弯段施工对近邻桥基的影响研究

结合北京地铁10号线国贸站转弯段施工对邻近桥基影响的实际工程问题,运用ABAQUS软件,在对施工过程进行动态模拟的同时,重点研究了施工过程中19-1号桥基的变形和受力性态以及桩-土相互作用机制,并将部分计算结果与量测结果进行了比较。研究表明,施工期间桥基没有工程安全隐患,既有的施工方案是合理、可行的,并为该工程的施工提供了依据,也可供类似工程参考。     

地下连续墙施工影响应力重分布的数值模拟

对武汉市某超大型超深基坑10幅邻近地连墙跳跃式施工过程进行了三维有限差分数值模拟。数值模拟步骤依次为泥浆护壁成槽开挖、混凝土浇筑及混凝土硬化3个过程。泥浆护壁成槽开挖及混凝土浇筑分别采用常静液压力和变静液压力的方式加载,混凝土的硬化过程采用变弹性模量和泊松比的线弹性实体单元完成。数值计算结果与实测数据吻合较好。对单个跳跃式开挖过程墙上土压力的监测揭示了地下连续墙施工影响应力重分布的变化规律。模拟施工完成后10幅地下连续墙上的土压力值沿墙长度方向随静止土压力值上下波动,波谷出现在槽段连接处附近,波峰接近槽段中心轴,波动幅度大小与土体深度有关。分析表明,泥浆压力、混凝土灌注压力及土压力差值是影响墙后应力重分布波动幅度的主要原因,适当的泥浆重度及合理的注浆方式能避免土体扰动。     

暗渠下穿高速公路施工过程的数值模拟及工程应用

古运河暗渠下穿石太高速公路,是南水北调中线工程总干渠上的一座大型河渠交叉建筑物。该暗渠为三孔联拱涵结构,其施工条件极其复杂,暗渠段土质多为细砂和中细砂,开挖分部多,且高速公路上通行车辆荷载较大,是全国此类施工难度最大和开挖宽度（25.6 m）最大的项目。为配合施工,采用FLAC3D三维快速拉格朗日差分方法分析软件,按实际的开挖顺序和施工工艺,对下穿高速公路段开挖过程进行了数值模拟。由此得出下穿段暗渠施工引起的地层变形、应力和塑性区分布,数值计算结果表明,下穿段暗渠施工方案是合理可行的,计算结果为地层加固范围提供了依据,对下穿段暗渠施工有指导作用。施工实践也证明了依据数值计算结果所采取的施工辅助措施对确保地表线路安全和隧道施工安全效果明显。     

超大跨车站隧道三维数值模拟分析

乌蒙山2号隧道是改建铁路贵昆线六盘水至沾益段增建2线工程,出口段扒挪块车站伸入隧道内547 m,为4线大跨车站隧道,开挖轮廓最大跨度为24.13 m,为目前亚洲铁路隧道开挖最大跨。为研究此车站隧道设计与施工方案的合理性,采用FLAC3D 三维快速拉格朗日差分方法分析软件对此超大跨车站隧道施工开挖过程进行三维数值模拟计算。通过分析车站隧道开挖过程中围岩和支护结构的2次应力场、变形场和塑性破坏区的变化特征,总结了车站隧道围岩和支护的应力、变形和破坏区的分布特征和变化规律,为推荐施工方法的安全性及临时支护的拆除方案提供理论依据。     

南水北调中线西四环暗涵工程暗挖施工对环境的影响研究

以南水北调中线北京段西四环暗涵工程为研究背景,通过详细分析在复杂工程环境下进行浅埋暗挖施工对既有工程环境产生的严重影响及关键控制因素,得到有效控制暗挖施工对既有环境影响的措施,如初期支护方案的勘测设计方法、施工控制监测措施、监测控制效果分析检验等。实践证明,既使是在复杂的工程环境下,地下岩土工程开挖影响也可以得到有效控制。     

西安地裂缝地段浅埋暗挖地铁隧道施工沉降规律

地裂缝是西安市最典型的地质灾害之一,地裂缝地段地铁隧道施工引起地层及地表沉降是较为突出的工程地质和岩土工程问题。文章以西安地铁六号线浅埋暗挖隧道穿过f8地裂缝为工程背景,基于有限元数值模拟,对地裂缝地段交叉中隔墙法(CRD工法)暗挖施工引起的地表沉降和隧道变形进行了分析。结果表明:暗挖施工引起的地表沉降随开挖进尺呈反S型曲线变化特征,地裂缝带上盘的开挖进尺影响范围大于下盘;隧道中心线地表沉降在地裂缝带出现错台且靠近上盘5 m处出现集中沉降区;地裂缝地段隧道暗挖施工对地表的影响区范围约为80 m即上盘约45 m、下盘约35 m,在此范围应考虑暗挖施工对附近地表建(构)筑物的影响;开挖过程中地裂缝带上盘沉降过程变长且大于下盘;地表横向变形曲线符合高斯分布,上盘沉降大于下盘,在上盘靠近地裂缝位置处地表沉降槽宽度、沉降量明显增大;距地裂缝带5 m处上盘拱顶出现最大沉降,其值为25 mm,而在地裂缝位置处拱底出现27 mm的隆起变形,拱顶和拱底变形在地裂缝带附近出现错台;地裂缝带隧道暗挖施工对拱顶、拱底影响区范围分别为50 m和55 m,靠近上盘地裂缝位置附近隧道暗挖施工衬砌应及时支护,防止土体塌落与隧道变形。研究结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带暗挖施工提供科学依据和技术指导。     

甘肃地区黄土隧道围岩变形特征分析

为研究湿陷性黄土隧道施工期间的变形特征,本文依托甘肃省某黄土隧道新建工程,综合采用现场实测数据分析和数值模拟开展黄土隧道的变形特征研究。结果表明：(1)隧洞拱顶位移变化速率和累计沉降值最大,且出口右线的沉降速率比左线的更大。与出口相比,进口处的地面沉降值明显较小,其中进口处地面的最大沉降值为35 mm,出口处地面最大沉降为70 mm;(2)建立数值有限元模型进行计算表明,数值模拟结果与实际监测规律基本一致,其中实测隧道开挖结束的拱顶最大沉降为60 mm,而数值模拟结果为78 mm,两者相对误差在20%以内;随着隧道的开挖,隧道应力发生重分布,衬砌两侧发生应力集中,最大值为6.0 MPa,顶部围岩应力达到2MPa。     

PLAXIS数值模拟在深基坑地连墙支护中的应用

应用PLAXIS建立了深基坑地连墙支护模拟模型,该模型可对地连墙支护结构,进行开挖支护施工过程的动态模拟分析。通过现场对基坑水平位移、竖向位移、锚杆内力等进行监测并得到相应数据。将模拟模型与现场观测数据进行对比分析,说明建立的数值模拟分析模型,能够反映地连墙支护的基坑,在开挖过程中的受力和变形特征。这也为深基坑地连墙支护技术的设计和施工提供指导,并对深入了解地连墙支护作用的机理有较大意义。     

浅埋风积砂质黄土隧道变形综合控制技术研究

在隧道施工前,应用数值模拟分析的方法,分析浅埋砂质黄土隧道施工力学效应和变形特征。根据浅埋砂质风积黄土隧道在施工过程中地表沉降量大和洞内施工安全风险大等特点,结合隧道实际监测数据,反演计算得到侵限段地质力学参数,为迈式管棚超前支护及径向迈式锚杆的全施工过程数值模拟提供计算依据,为控制隧道围岩变形提供数据支撑。计算结果显示,隧道侵限段地表最大沉降11.4 mm、最大拱顶下沉30.4 mm、最大水平收敛48.5 mm,隧道整体变形量减小,迈式管棚超前支护可以有效地提供纵向支撑,承受侵限土体压力、约束围岩变形和控制地表沉降,同时为支护侵限段钢拱架的安全拆换提供保障。研究结果表明:径向迈式锚杆、迈式管棚超前支护、环形支撑钢拱架和锁脚锚杆一起,构成了浅埋风积砂质黄土隧道主被动变形综合控制体系,有效地解决了浅埋风积砂质黄土隧道软弱围岩超前支护的难题。     

城市轨道交通隧道下穿既有高架线风险评估

对北京地铁15号线矿山法隧道工程下穿既有地铁5号线高架结构进行风险评估,明确了该高架结构的重要性等级为Ⅰ级。根据高架结构现状调查和结构检测,评定其安全性等级为良好。通过三维数值模拟,研究既有高架结构的受影响程度,评定为严重。该既有线高架结构风险发生的可能性为可能发生,其工程环境风险等级为一级。施工过程严格执行相关方案,监测结果表明高架结构和轨道结构的变形满足控制要求,既有线安全运营未受到影响。该工程既有高架结构的风险评估和控制工作,可作为类似工程的参考。     

岩溶隧道开挖对溶洞处治结构影响的数值模拟分析

结合清连高速公路白须公特大岩溶隧道施工过程,采用三维有限元软件(ANSYS)对白须公隧道的处治结构与隧道开挖的相互作用进行了数值模拟。以隧道开挖中处治结构和围岩稳定性为研究对象,从而分析处治结构在隧道开挖过程中的受力特性,以及隧道围岩在隧道开挖过程中的位移。通过计算结果,对处治结构在岩溶隧道中的支护效果进行了评价,采用桩-承台-单边支撑墙-联系梁的处治方式是安全可靠的。在隧道开挖过程中,开挖面附近的桩基应变、支撑墙压力都加速变大,随后逐渐稳定,说明处治结构承担了一部分围岩压力,在岩溶隧道施工开挖中发挥了重要作用。分析结果与工程实测数据比较吻合,可为隧道穿越大型溶洞提供设计和施工方面的借鉴和参考。