地面新施工荷載對臨近地鐵隧道縱向變形影響分析

新建隧道近距離上穿施工會改變地層既有平衡應力場,引起地層應力釋放,導致既有下臥隧道產(chǎn)生縱向隆起變形。提出了在新建隧道卸荷作用下估算既有隧道縱向變形的解析解答,既有隧道簡化為擱置于pasternak地基上的euler-bernoulli梁,采用兩階段分析法分析求解。首先,通過mindlin彈性力學經(jīng)典解估算新建隧道開挖卸荷引起在既有隧道位置處的豎向附加分布荷載;其次,建立在豎向附加荷載作用下的隧道縱向變形平衡微分方程,并基于有限差分原理,獲得隧道變形數(shù)值解答。經(jīng)與已報道的兩個工程實測結果對比發(fā)現(xiàn),理論計算結果與實測數(shù)據(jù)較為吻合,基本可以反映在新建隧道近距離上穿施工過程中既有隧道的縱向變形規(guī)律,從而驗證其解析解答正確性。

新建隧道近距離上穿施工會改變地層既有平衡應力場,引起地層應力釋放,導致既有下臥隧道產(chǎn)生縱向隆起變形。提出了在新建隧道卸荷作用下估算既有隧道縱向變形的解析解答,既有隧道簡化為擱置于pasternak地基上的euler-bernoulli梁,采用兩階段分析法分析求解。首先,通過mindlin彈性力學經(jīng)典解估算新建隧道開挖卸荷引起在既有隧道位置處的豎向附加分布荷載;其次,建立在豎向附加荷載作用下的隧道縱向變形平衡微分方程,并基于有限差分原理,獲得隧道變形數(shù)值解答。經(jīng)與已報道的兩個工程實測結果對比發(fā)現(xiàn),理論計算結果與實測數(shù)據(jù)較為吻合,基本可以反映在新建隧道近距離上穿施工過程中既有隧道的縱向變形規(guī)律,從而驗證其解析解答正確性。

運用flac-3d軟件建立三維數(shù)值分析模型,分析計算基坑開挖過程中對相鄰地鐵盾構隧道變形的影響。計算結果表明:基坑開挖過程中和開挖完成后,隧道變形未超過變形控制標準?；邮┕し桨负凸に嚭侠怼?/p>

本文以上海某深大基坑開挖工程為例,詳盡闡述了其控制地鐵隧道變形的相關技術措施和地鐵監(jiān)護管理經(jīng)驗。同時結合隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù),就基坑開挖對臨近地鐵隧道的影響進行了分析。通過采用遠程監(jiān)控系統(tǒng)、隧道內沉降位移自動化監(jiān)測等手段,以及采取嚴格的地鐵隧道變形保護措施,對基坑開挖施工全過程進行了有效的監(jiān)控。在基坑開挖期間,隧道結構的沉降變形控制在安全范圍,確保了地鐵結構及運營安全。相關研究成果可供地鐵監(jiān)護借鑒、參考。

針對北京地鐵7號線廣渠門內站施工場地限制,施工中車站上方安置施工機械及堆載土體,造成較大的地面附加施工荷載的情況,建立地面施工荷載對地鐵車站的影響分析計算模型,并采用有限元法進行求解分析。研究不同地面施工荷載下地鐵車站施工引起地層變形及支護結構受力情況,并對地基承載力進行驗算。針對地面施工荷載導致車站地基承載力不足情況,提出采用注漿方案加固地基。

針對北京地鐵7號線廣渠門內站施工場地限制，施工中車站上方安置施工機械及堆栽土體，造成較大的地面附加施工荷栽的情況，建立地面施工荷載對地鐵車站的影響分析計算模型，并采用有限元法進行求解分析。研究不同地面施工荷載下地鐵車站施工引起地層變形及支護結構受力情況，并對地基承栽力進行驗算。針對地面施工荷栽導致車站地基承栽力不足情況，提出采用注漿方案加固地基。

文章以ⅵ級圍巖地鐵隧道鉆爆法施工為背景工程,采用有限元動力分析方法研究了爆破對于隧道圍巖的影響。使用ansys/ls-dyna的完全重啟動方法,利用軟件中的高能炸藥材料模型,分段對隧道爆破進行有限元模型計算,實現(xiàn)了隧道毫秒延期起爆的模擬計算。通過修正高能炸藥材料模型狀態(tài)方程中的a,b和e_0值,實現(xiàn)了在平面應變計算模式下對不同炮孔藥量的區(qū)分。在完全重啟動的過程中,采用帶有失效模式的雙線性彈塑性模型來描述巖石性質,通過調整巖石刪蝕應變系數(shù)fs,并配合手動刪除單元來區(qū)分不同炮孔臨空面條件的改變。結果表明:(1)掏槽孔爆破所傳遞給圍巖的能量最大,其對圍巖的影響最大；(2)周邊孔對拱周圍巖的影響最大,造成拱周圍巖部分進入塑性狀態(tài),但圍巖應力隨距離衰減很快,塑性區(qū)并未向深處發(fā)展；(3)爆炸能量的主要傳播方向為巖石拋擲方向的反方向,爆破荷載在隧道輪廓上的分布并不均勻,以往將爆破荷載等效為均布荷載的算法有不合理之處；(4)單位炸藥能量傳遞給圍巖的比例受臨空面條件影響,臨空面條件越好,傳遞給圍巖的能量比例越低,對于圍巖影響越??；(5)該爆破模擬方法相對于爆破荷載等效法能更真實反映爆破荷載傳遞情況,并且占用資源少,計算速度快,具有一定的實用性。

由于受基坑開挖所產(chǎn)生的卸載和基坑降水的影響,臨近地鐵隧道的受力條件將改變,造成地鐵隧道的變形和位移。采用自動化技術實時監(jiān)測地鐵隧道的變形,對保證地鐵運營安全至關重要。文中結合廣州大馬站商業(yè)中心項目基坑開挖對臨近運營地鐵1號線隧道結構變形位移自動監(jiān)測工程項目的實踐,對自動全站儀監(jiān)測系統(tǒng)在地鐵隧道監(jiān)測方面的系統(tǒng)構建、測量方法、測量精度、監(jiān)測效果等方面進行論述。實際應用表明,該系統(tǒng)以高精度、自動化的優(yōu)勢,及時提供可靠的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),科學指導基坑施工,保證了地鐵運營安全,取得良好的效果。

隨著城市建設的大規(guī)模發(fā)展,越來越多的工程建設項目位于地鐵沿線安保區(qū)內,安保區(qū)內進行樁基施工會對臨近的地鐵隧道產(chǎn)生一定的影響。以深圳寶安區(qū)某工程為例,采用布辛奈斯克解從理論上計算分析了樁基礎施工對地鐵隧道產(chǎn)生的附加應力的影響,采用midasgts三維有限元模擬、分析了樁基施工對臨近地鐵隧道的變形影響,采用＂體積等代＂的理論計算分析了管樁沉樁施工擠土效應對地鐵隧道的變形影響,其分析計算方法及工程經(jīng)驗可供類似工程參考。

基坑開挖卸荷必然對臨近軟土地鐵隧道產(chǎn)生影響,因此如何預測隧道變形并提出相應預防和保護措施顯得尤為重要。結合上海地區(qū)一個臨近地鐵隧道的基坑工程,運用整體有限元分析方法對地鐵隧道在基坑施工過程中所產(chǎn)生的影響進行彈塑性分析。分析結果與工程實測數(shù)據(jù)比較吻合,表明整體有限元方法可以較好地模擬此類工程問題,從而為實際工程的設計施工提供一定的理論和計算依據(jù)。

鄰近地鐵深基坑施工必將影響隧道結構安全；文中結合地鐵保護區(qū)域內深基坑開挖及相關隧道變形數(shù)據(jù)；進行實例分析；以期為類似地鐵監(jiān)測項目提供借鑒和參考.

考慮到在地鐵隧道附近進行深基坑開挖必然會改變隧道周邊地層應力,從而導致隧道受力變化和變形,對地鐵隧道的使用功能和安全性產(chǎn)生影響,結合廣州的一個具體深基坑開挖工程實例,根據(jù)開挖工況與隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了影響隧道的主要因素,得出了一些對類似工程有益結論。

基于mimdlin解和loganathan公式對盾構施工正面附加荷載、側壁摩擦力及盾尾土體損失作用分別進行數(shù)值積分求解,得出土體彈性位移場;借助pasternak地基模型建立既有隧道受荷變形平衡微分方程,得到既有隧道因新建隧道盾構施工產(chǎn)生的附加位移.應用該解析解計算分析平行、正交以及重疊三種形式盾構隧道施工的影響,并采用有限元軟件,考慮開挖卸荷、盾尾注漿及掌子面頂進等施工過程,對上述三種工況進行三維數(shù)值模擬.將數(shù)值模擬、實測值及理論分析結果對比分析發(fā)現(xiàn),三者整體上吻合較好,驗證了本文新建盾構隧道對既有隧道縱向變形理論分析方法的正確性.為快速評估盾構近接施工對既有盾構隧道結構安全的影響提供了新途徑.

以某市地鐵區(qū)間隧道為研究對象,使用flac3d軟件模擬分析了橋梁基礎下淺埋暗挖法施工過程中,地鐵隧道周邊土體的變形和襯砌應力分布情況;同時建立了隧道拱頂沉降值的時間序列模型,并預測了拱頂沉降的變化趨勢。結果表明:由于上部橋梁基礎偏壓和土體強度較低的影響,在開挖完成后隧道的右側地層出現(xiàn)了較大的變形;同時在隧道初次襯砌兩側邊墻的中部也出現(xiàn)了較大的應力值,對于這些隧道部位可采用錨桿注漿加固或采用鋼支撐進行加強支護,以確保施工過程安全可靠;另一方面,基于arma模型的時間序列分析法可以較好地模擬隧道結構的復雜變形,為科學分析隧道變形特點和較準確地預測變形進行了有益的探索。

隨著城市地下交通現(xiàn)代化建設的進程,多條地下鐵路在地下立交的情況已越來越多。盾構施工難免會引起已建隧道底板的沉降變化。本文結合一實例,介紹了施工期間的沉降觀測方法,對可能引起底板變形的原因進行了分析,對指導類似盾構施工起了實際的指導意義。

地鐵隧道豎向土壓力荷載的計算研究

以上海某鄰近地鐵隧道的基坑工程為背景,運用flac-3d軟件建立三維數(shù)值分析模型,對基坑施工進行全過程動態(tài)模擬。結果表明:計算結果與工程監(jiān)測數(shù)據(jù)基本吻合,鄰近地鐵隧道單側基坑開挖可引起隧道結構的不對稱變形。為保護鄰近隧道,提出并采用了坑外二次加固的施工新工藝,首次指出地基加固體和地下結構物作為異質體對鄰近基坑開挖產(chǎn)生的位移傳遞具有阻斷作用。并對不同的施工方案進行數(shù)值模擬,對比分析表明,對緊貼基坑地下連續(xù)墻的土體進行二次加固及結構逆筑施工,可有效控制相鄰隧道變形。

隨著城市建設的發(fā)展，深基坑與隧道工程的數(shù)量明顯增多，基坑的開挖必將對臨近隧道產(chǎn)生影響。以某既有地鐵盾構區(qū)間與臨近基坑工程為例，運用midas軟件對基坑施工過程中對隧道變形影響進行模擬，并給出了施工措施建議。結果表明：基坑開挖會引起隧道產(chǎn)生變形，變形規(guī)律也與基坑距離遠近密切相關。

針對上部及側方位基坑開挖對鄰近既有地鐵隧道安全運營的影響問題,采用有限元法對深圳地鐵11號線站基坑及其風道基坑臨近-上跨既有1號線區(qū)間隧道的施工關鍵保護區(qū)域進行了三維模擬計算分析,并通過與實測自動化監(jiān)控數(shù)據(jù)的對比,驗證模擬計算的有效性?；陲L道基坑施工中下臥隧道的變形及受力計算結果,獲得既有隧道結構在基坑施工過程中的受力特征和變形規(guī)律,確定施工中應重點監(jiān)測的隧道關鍵部位,施工中采取了針對性保護措施,獲得結論對今后類似工程具有參考價值。

根據(jù)上海軟土地區(qū)的20個案例,分析總結了隧道變形的一般規(guī)律。重點分析了影響隧道隆起和沉降的影響因素,并得出各影響因素與隧道豎向位移的關系；在此基礎上對隧道隆起和沉降最大值進行了預測。預測結果顯示隧道隆起和沉降與基坑開挖深度、隧道頂覆土厚度、基坑開挖面積等參數(shù)密切相關,實測值基本符合線性函數(shù)。

針對地鐵循環(huán)荷載作用下飽和粉性土的變形特性,對上海地鐵10號線國權路站附近的飽和粉性土進行gds(globaldigitalsystems)循環(huán)三軸試驗。試驗結果表明:動應力幅值和固結比一定,累積塑性應變隨振動頻率的增大而變小;固結比和振動頻率一定時,累積塑性應變隨動應力幅值的增大而增大;動應力幅值和振動頻率一定時,累積塑性應變隨固結比的增大而增大。通過正交表l_8(2~7)進行安排試驗,同時借助編碼技術對變量進行分析,得到隧道軸向變形的回歸方程,并考慮動應力幅值、固結比和振動頻率等因素對回歸方程顯著性和失擬性進行檢驗。研究結果表明:該方程是可信的,影響地鐵隧道軸線變形的主要因素是動應力幅值,其次是頻率和固結比。研究成果對地鐵隧道設計具有參考價值。

中心城區(qū)的深基坑工程經(jīng)常緊鄰正在運營的地鐵區(qū)間隧道,深基坑開挖需滿足鄰近地鐵區(qū)間隧道嚴格的變形保護要求。本文以蘇州某深基坑聯(lián)合支護工程為研究對象,利用flac3d軟件對深基坑的施工過程進行了模擬,對比分析了圍護結構變形、周邊管線以及軌道交通隧道變形的計算結果與監(jiān)測結果,研究結果表明,坑內留土、分坑開挖并采用圍護樁與支撐組合結構能有效地控制深基坑施工過程中的土體變形,對鄰近地鐵區(qū)間隧道的影響也在安全可控的范圍內,對蘇州地區(qū)類似基坑的圍護設計和施工具有一定借簽意義。