盾构隧道纵向环缝张开量和附加内力值的研究

由于盾构隧道管片之间纵向螺栓的存在,盾构隧道纵向的不均匀沉降必将引起管片与管片间环缝张开。本文基于壳-弹簧模型基础,建立了强制位移法壳-弹簧模型。主要分析了盾构隧道在一定长度和不均匀变形量情况下,其附加内力值和管片接头环缝张开量。     

地铁隧道侧穿施工对近邻高铁桥影响的数值分析

为研究地铁盾构区间侧穿高速铁路大桥对桥桩及周围地层的影响,以下穿郑西高铁大桥的地铁区间隧道工程为背景,对侧穿郑西高铁跨绕城高速大桥段区间隧道进行设计,并用FLAC3D数值计算软件对隧道下穿郑西高铁跨绕城高速大桥进行有限元数值仿真计算分析,揭示了地铁盾构侧穿作业施工过程对高速铁路上跨绕城公路特大桥基础影响的规律;研究了同一承台处桩基变形趋势特征;分析了左右线盾构区间中间桥桩位移变形规律;总结了盾构区间顶部以上以及盾构区间洞内及底部以下2倍洞径范围内桥桩水平位移及竖向沉降特征;研究了土体应力平衡状态变化情况.     

复合式中墙连拱隧道施工监测与分析

高速公路沿线隧道等采用无中隔墙连拱隧道设计,为保证施工安全,基于远程无人实时监测技术,构建隧道施工智能监测系统,采集拱顶沉降和水平收敛数据,分析复合式中墙连拱隧道单洞法施工过程中隧道的变形特点.结果表明:采用隧道智能实时监测系统,通过远程数据的采集和传送,可实现隧道长期无人监测,对施工风险进行良好把控;隧道拱顶沉降和水平收敛随时间推移分为急剧变化、缓慢变化、趋于平稳3个阶段;各监测断面拱顶沉降值和收敛变形值相差不大,最大变形量均满足设计规范要求.研究成果在隧道变形智能化监测方面具有一定的借鉴意义.     

地铁盾构施工下古城墙病害成因分析及防治方法研究

为控制地铁隧道盾构开挖对穿越古城墙的影响,探究盾构施工下古城墙病害成因,对国内外相关研究进行调研总结。首先,分析地铁盾构施工引起的地表沉降变形机制;其次,归纳盾构施工对邻近城墙结构安全性的影响：城墙自身存在的“空洞区”会导致施工过程中城墙局部松动,局部位置产生的拉应力导致裂缝的产生,对城墙的结构安全性造成不利影响;再次,阐述古城墙保护原则及安全控制标准,并分别从土体加固、墙体加固、盾构施工控制和路线合理规划4个方面总结已有的城墙保护措施;最后,就盾构施工引起的邻近城墙结构变形机制研究提出进一步展望。     

基于最小二乘法的隧道地表沉降拟合研究

依托武汉市红黏土地区光谷一路-高新四路排水通道工程,基于有限元分析软件PLAXIS,开展双侧壁导坑隧道施工的数值分析,重点关注不同施工阶段的地表横向沉降曲线。在此基础上,对不同沉降曲线进行拟合回归分析。结果表明：随着施工推进,地表沉降最大值逐步增大,隧道施工引起的地层损失也逐渐增大;地表沉降曲线在不同施工阶段都呈Peck沉降曲线分布形式;利用最小二乘法回归分析,可以对双侧壁导坑隧道施工引起的地表沉降曲线进行拟合。该拟合方法具有较好的适用性。     

双侧壁导坑法隧道不同施工阶段变形分析

以武汉市光谷一路—高新四路排水通道工程为例,运用有限元分析软件PLAXIS,对双侧壁导坑法隧道的施工过程开展数值模拟,重点对不同施工阶段产生的地表沉降和拱顶沉降等进行分析.计算结果表明:在隧道开挖过程中,洞周土体均发生不同程度的变形,不同施工阶段对应的地表横向沉降槽形状基本与Peck曲线相近,且地表沉降的最大值在隧道轴线对应的地表处,其中S6a、S6b区段施工完成后发生的地表沉降最大值分别为2.1、1.2 mm;另一方面,S6b、S6a区段双侧壁导坑法的拱顶沉降最大值分别为6.9、2.8 mm,拱底隆起最大值分别为7.9、7.3 mm,且最大值发生位置均在隧道轴线对应的拱顶及拱底处.     

浅埋顶管群下穿运营高铁施工地表变形研究

为了研究下穿运营高铁顶管群施工过程中的地表变形情况，通过三维数值模拟及现场监测，研究下穿运营高铁顶管施工案例中的地表变形规律，并通过分析相关影响因素，提出地表沉降控制措施。研究表明：顶管施工过程中，3倍管径范围内地表变形受施工影响较明显，最大变形点发生在顶进断面顶管轴线位置，当距管轴线距离大于3倍管径时，地表沉降量逐渐收敛于零；横向沉降趋势呈“U”形分布，沉降量随着距顶进面距离增大而整体减小，但变形量分布形态基本保持不变。天窗施工期间，列车开通运行24 h后地表产生明显变形，列车运行48 h后地表变形基本趋于稳定。受管-土相互作用影响，地表沉降理论计算结果较数值模拟结果略小，建议复杂地层条件下微型顶管土压力计算优先选用太沙基理论。     

城市电缆隧道中圆形咬合桩深基坑的变形特性研究

圆形基坑因其存在空间拱效应,导致围护结构和周围土体呈现不同于一般基坑的变形特性,而被广泛应用于城市电缆隧道建设中。结合某一采用钻孔咬合桩支护的圆形深基坑工程,对基坑开挖过程中的围护结构受力变形和周围土体变形特性进行了现场观测和分析。结果表明,在坑外荷载不对称的条件下,基坑开挖引起的围护结构水平位移呈现不规则的变形分布,向坑内的最大侧移为11.42mm。围护结构的支撑轴力随着开挖深度的增大而增大,开挖完成时的轴力最大可达1962k N。周围地表沉降呈现"凹槽形"分布,在空间拱效应作用下的最大地表沉降仅为13.52mm,且发生位置与基坑的距离约为0.8倍开挖深度。     

双侧壁导坑法隧道施工方案优化研究

以武汉某排水通道工程为工程背景，运用有限元分析软件Plaxis3D，对双侧壁导坑法隧道的施工过程开展数值模拟，重点分析不同循环开挖进尺、不同工序对隧道开挖过程中的变形响应及地表变形规律，优化双侧壁导坑法隧道施工方案。计算结果表明：循环进尺为4 m时计算得到的地表沉降值及拱顶沉降值显著大于循环进尺为1 m和2 m时的对应值。施工顺序1(Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ)较施工顺序2(Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ)对地层扰动影响更小。对比计算结果，综合考虑施工安全及施工效率的因素，建议隧道的循环进尺取2 m，施工工序采用顺序1(Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ)。该研究可为武汉地区相似地层环境条件下的暗挖隧道工程提供设计参考。     

浅埋大断面小净距隧道支护受力特性实测与模拟研究

浅埋大断面小净距隧道围岩稳定性差,加上相邻隧道间相互扰动频繁,支护结构受力复杂,极易引发隧道塌方与地表变形等问题,严重威胁隧道施工安全。以重庆海天堡隧道为背景,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对浅埋大断面小净距隧道围岩压力与复合式衬砌内力的施工响应规律进行研究。结果表明：相邻隧道施工相互扰动明显,后行隧道核心土开挖对先行隧道围岩压力释放影响最为显著;先行隧道支护可通过加固围岩实现小净距隧道压力拱水平减跨,进而提高后行隧道围岩承载力;针对浅埋大断面小净距隧道开挖,双侧壁导坑法可有效控制围岩变形及压力释放。基于该隧道开挖方法的围岩压力及支护受力施工响应规律可为施工方案的优化提供借鉴与参考。     

盾构下穿胶济铁路路基沉降规律与变形控制

以青岛地铁2号线盾构隧道下穿既有胶济铁路为背景，采用三维数值模拟方法研究胶济铁路路基的沉降规律和变形控制。首先针对工程存在破碎带的情况，分析盾构穿越破碎带对铁路路基沉降的影响。然后考虑青岛上软下硬地层的特点，分别采用上部土层注浆加固和下部岩层全断面帷幕注浆加固方案，研究不同加固方案对盾构下穿既有铁路路基的变形控制效果。研究结果表明: 盾构穿越破碎带区段时铁路路基沉降偏大，施工存在安全风险，影响胶济铁路的安全运营；地层加固后路基的沉降相较于地层未进行加固有明显的降低，上部土层注浆加固使路基沉降值降低了约40%，全断面帷幕注浆加固使路基沉降值降低了约65%，同时下部岩层加固相较于上部土层注浆加固对路基变形控制更加显著；地层加固后TBM下穿施工对铁路路基的影响减小，能够确保胶济铁路的正常运营。     

地铁盾构下穿立体车库修建时序的影响分析

某地铁盾构隧道施工即将下穿一拟建七层公共立体车库工程,两个项目的施工存在工期冲突和相互影响,既需要保证地铁隧道安全掘进施工,又要确保立体车库的修建和运营安全,分析二者的修建顺序对项目的安全影响、优化修建时序对推进项目实施尤为重要。采用三维有限元软件,对地铁盾构隧道下穿立体车库的不同修建时序建立工况进行数值模拟计算,分析立体车库结构与地铁隧道结构的受力行为。结果表明,立体车库先期施工对盾构隧道结构受力和变形比较有利,同时立体车库的设计楼面活载须进行必要的调整。分析成果为实施复杂结构项目的安全评估提供了重要手段和有效依据。     

山岭隧道洞口浅层滑坡处治关键技术研究

受地形地质条件、工程经济以及勘察深度等因素的制约,山岭重丘区隧道不可避免地会受到各种不良地质灾害的影响.为解决隧道穿越洞口浅埋段滑坡体的施工安全问题,以乐业至百色高速公路永乐隧道工程为研究背景,针对其地形地质条件及滑坡体情况,结合洞内变形与滑坡体变形相互作用机理,对隧道穿越洞口浅埋段滑坡体施工关键技术进行研究,并针对性地提出"洞外加固处治+洞内严格控制沉降"的综合处治方案.实践结果表明,本隧道工程穿越洞口浅层滑坡体的施工过程安全顺利,采取的施工控制措施方案实施效果良好.     

城市地下空间建设引发的地质灾害问题及对应防治对策——以上海某电力隧道和管线工程为例

上海地处长江三角洲前缘,是典型的冲积平原,地表以下70 m区间普遍为第四纪软弱黏性土沉积.而在这一深度范围,城市地下空间规划建设又相对集中,工程建设施工容易引发地质灾害,从而开展地质灾害危险性评价非常必要.结合上海城区某电力隧道和管线工程项目特点,分析拟建工程和地质环境的相互作用和相互影响,对拟建工程范围地质灾害危险性进行评估,分析工程建设可能引发的边坡失稳、地基变形、水土突涌、地面沉降、砂土液化等地质灾害问题,并进行危险性评价分析,提出地质灾害防灾减灾措施,以减少、避免本建设项目和地质环境之间的相互影响,保护人民生命和财产安全,保护城市生态地质环境,为类似工程提供参考和建议.     

城市地铁盾构隧道与前方断层破碎带临界安全距离研究

立足于城市地铁盾构施工掘进过程，旨在预防地下岩溶发育并存在断层破碎带的城市中地铁盾构施工面临的突水涌泥灾害风险。针对城市地铁建设过程中盾构隧道前方断层破碎带临界安全距离问题，研究不同类型与直径的盾构机刀盘、不同厚度与水压的前方断层破碎带对临界安全距离的影响规律与响应敏感程度。利用COMSOL Multiphysics软件流固耦合方法模拟盾构推进过程与突水发生时刻。综合三维有限元数值模拟结果，利用SPSS Statistics软件中的多元回归功能得到盾构隧道前方断层破碎带临界安全距离公式。研究结果对于断层破碎带发育及地下水丰富的城市地铁盾构开挖工程具有一定的施工指导意义。     

基于现场监测位移的隧道围岩参数反演分析

根据高速公路隧道现场监测的实际情况，采用位移反分析法，利用编制出的Geo-Inverse.m程序，将分析得到的数据与现场实际的监测结果进行对比，综合比较水平收敛和拱顶沉降两项参数，结果表明：拱顶沉降和水平收敛的最大峰值分别为15.4 mm和14.4 mm，实测结果与反演结果分别相差0.4 mm和0.28 mm；隧道围岩基本参取值为弹性模量1.50 GPa，泊松比0.35，黏聚力350 kPa，说明该段围岩比较软弱，但是在支护过后能达到稳定状态。研究成果在隧道围岩反演方面具有一定的借鉴意义。     

超大直径深水盾构隧道人员安全疏散研究

为研究超大直径深水盾构隧道内人员安全疏散方式,以南京和燕路过江通道工程（南段）为研究背景,提出了盾构段采用楼梯和滑梯相间布置的方式来疏散人群。通过分析人员安全疏散参数、疏散时间和模拟人员疏散工况,得到隧道内疏散设施的合理关键参数。结果表明,仅交替设置间距为60m的疏散滑梯和楼梯时,人员必需安全疏散时间最小为535 s,少于可用安全疏散时间1 800 s,满足安全疏散的需要。研究可为同类型隧道的人员疏散方式提供参考。