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,進行盾構(gòu)隧道掘進施工對地層變形影響的三維數(shù)值模擬.結(jié)果表明,在盾構(gòu)掘進施工過程中,地層沉降具有明顯的時間效應(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?。坏貙映两禋v時曲線呈現(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)機的制造誤差;(3)運輸臺車的牽引力的不同;(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)的最為簡單經(jīng)濟有效的方法。在工程實踐中,壓重荷載的大小一般取決于操作人員的經(jīng)驗和現(xiàn)場觀測偏轉(zhuǎn)角的變化。在單側(cè)壓重實施前沒有預(yù)測其糾偏效果的方法,而且,壓重糾偏還會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。對于最大允許偏轉(zhuǎn)角為0.6°時,需加壓重荷載為350kn將其糾正。同時,糾偏0.6°偏轉(zhuǎn)角會造成85mm的額外地表沉降,其結(jié)果可供實際工程的施工管理參考。

將隨機介質(zhì)理論應(yīng)用于雙圓盾構(gòu)隧道施工引起的地面沉降計算,假定開挖后土體移動模式為不均勻收斂,推導(dǎo)了土體損失引起的地面沉降計算公式。算例分析結(jié)果表明:預(yù)測結(jié)果與實測值比較吻合;雙圓疊加模型計算結(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,仍按兩個單圓的土體開挖面積來計算,導(dǎo)致土體損失量比實際大;將雙圓疊加模型計算結(jié)果按實際土體開挖面積相應(yīng)折減,發(fā)現(xiàn)其計算結(jié)果仍比實測值大,表明雙圓盾構(gòu)隧道不能簡單地采用兩個單圓疊加得到。對雙圓疊加模型進行修正,提出修正系數(shù)取值,修正后的雙圓疊加模型計算值與實測值較吻合。

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)隧道試驗段為研究對象,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盾構(gòu)隧道施工引起地表沉隆變位的影響,運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地表環(huán)境的影響。

盾構(gòu)隧道-地層-建筑物相互作用機理較為復(fù)雜,需要通過較完整的監(jiān)測數(shù)據(jù),經(jīng)典地表沉降計算經(jīng)驗公式,以及有限元數(shù)值計算方法等綜合手段,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有機整體,結(jié)合監(jiān)測數(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)的差異對地表沉隆變位量的影響。研究方法:以西安地鐵二號線尤家莊至南康村區(qū)間盾構(gòu)隧道研究對象,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平行盾構(gòu)隧道施工引起地表沉隆變位的影響,運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、適當增大隧道凈距等措施以降低平行盾構(gòu)隧道施工對地表環(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行研究,揭示圍巖類別、隧道埋深和頂進力等因素變化對盾構(gòu)隧道正交下穿施工引起的地表沉隆變位的影響,運用三維曲線關(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號線工程實例為背景,結(jié)合盾構(gòu)法施工地層變形機理以及隧道施工的地表橫縱向沉降監(jiān)測結(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)隧道試驗段的實際施工過程,計算得到了地表沉降、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。但無論盾構(gòu)隧道施工技術(shù)如何改進,其施工引起的地層移動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理、地層變形預(yù)測等進行了分析研究,介紹了采用peck公式預(yù)測分析盾構(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建筑物的主要措施,強調(diào)了運用數(shù)值分析方法對多工況變形進行預(yù)測分析僅僅具有指導(dǎo)性,只能作為控制沉降的理論參考,必須在盾構(gòu)施工過程中加強沉降監(jiān)測工作,隨時了解地面沉降信息,及時采取有效措施,以達到控制沉降和減少損失的目的,為今后地鐵設(shè)計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。本文對盾構(gòu)隧道施工引起的地表沉降的影響因素進行了詳細的分析。同時結(jié)合北京地區(qū)進行盾構(gòu)隧道掘進的工程實踐,提出地表沉降的歷時階段,并結(jié)合工程實例對盾構(gòu)施工不同階段、現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析進行討論,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、位移場變化,對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算模型,并采取有針對性的措施來減少地表沉降,減小對周圍環(huán)境的不良影響。

通過研究盾構(gòu)施工引起地層移動及地表沉降的原因與機理,對施工過程中的地表變形量進行預(yù)測和數(shù)值模擬計算,并據(jù)此在設(shè)計與施工中根據(jù)現(xiàn)場特殊的施工工況和周邊環(huán)境條件,制定和采取有針對性的沉降控制措施。

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，通過上海地鐵六號線中雙圓盾構(gòu)的實際施工數(shù)據(jù)具體分析控制方法。

針對隧道穿越樁基-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)隧道施工對樁的影響區(qū)域可分為三個區(qū)域,盾構(gòu)隧道施工對這個三個區(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，研究了基坑施工對既有盾構(gòu)隧道的變形影響

我國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?，F(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,同時這些城市的噪聲污染和空氣污染也嚴重超標,從而對廣大市民的身心健康帶來了嚴重的不良影響。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,另一方面對于城市環(huán)境保護工作的順利進行也是非常有利的。

以某地鐵隧道穿越地表建筑的工程項目為依托,通過隧道不同穿越角度和偏心比條件下的數(shù)值仿真計算,分析隧道穿越方式對地表建筑基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)變形形態(tài)的影響。計算結(jié)果表明:隧道以不同角度和偏心比條件穿越時,地表建筑基礎(chǔ)的沉降過程和分布形態(tài)差異明顯。隨著穿越角度的減少,建筑基礎(chǔ)沉降最大增幅達37.3%,基礎(chǔ)最大沉降位置偏移,沉降分布形態(tài)由對稱分布逐漸向單側(cè)傾斜,橫向相鄰柱基沉降差迅速增大,縱向相鄰柱基沉降差變化較小;建筑物傾斜值增加明顯,最大增幅約10倍。隨著隧道偏心比的增大,即隧道逐漸偏離建筑中心,一側(cè)基礎(chǔ)沉降增大,最大增幅1.64倍,另一側(cè)基礎(chǔ)沉降減少,最大降幅1.24倍,基礎(chǔ)最大沉降位置由建筑中心轉(zhuǎn)向側(cè)墻,沉降分布形態(tài)由對稱分布向單側(cè)傾斜,橫向相鄰柱基沉降差基本不變,縱向相鄰柱基沉降差明顯增大,最不利情況出現(xiàn)在偏心比為0.8時。偏心比的改變對建筑物橫向傾斜影響較大,對建筑縱向傾斜影響較小。

隨著電力電纜隧道直徑逐漸加大、埋深逐漸加深,在施工過程中會對地表周邊環(huán)境造成較大的影響。本文利用盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)對環(huán)境影響小且施工快的優(yōu)點,結(jié)合對上海世博北京西路～華夏西路電力電纜隧道工程監(jiān)測的數(shù)據(jù),并考慮盾構(gòu)施工的相關(guān)因素,采用土體擾動機理,得出了盾構(gòu)隧道施工過程中地表縱向及橫向斷面沉降的規(guī)律。同時,闡述了如何合理使用peck曲線對橫向沉降進行預(yù)測,控制施工中地表的沉降。

目前對盾構(gòu)隧道施工引起的地表下土體變位進行預(yù)測分析的研究還相對較少,尤其是缺乏簡單實用的工程估算方法。在深埋隧道周圍土體彈性位移計算方法及盾構(gòu)間隙參數(shù)研究成果的基礎(chǔ)上,通過相應(yīng)的分析和假設(shè)提出了一種預(yù)測盾構(gòu)隧道施工引起地表下土體水平變位的簡便估算方法。另外,在已有研究成果基礎(chǔ)上,提出了一種新的盾構(gòu)隧道沉降槽的描述方法,并結(jié)合mair等提出的計算公式對盾構(gòu)隧道施工引起的地表下土體沉降變位進行預(yù)測。通過與有限元計算結(jié)果及一些典型盾構(gòu)隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析,證明提出的估算方法能夠較好地預(yù)測實際工程中盾構(gòu)隧道施工引起的地表下土體的變位情況。