交叉隧道盾构施工与邻近不同位置建筑物相互影响

交叉隧道盾构施工是盾构、土体及既有结构三者共同作用的问题,交叉隧道盾构施工引起地层的位移将会引起邻近既有结构的变形,甚至造成灾害;而既有结构通过改变土体的位移场对盾构施工产生影响;并且在各种影响因素变化的作用下,交叉隧道盾构施工对既有结构的扰动也随之变化。本文主要结合理论研究文献,对交叉隧道盾构施工对既有隧道影响的控制措施做了分析和探讨。

在拟建的轨道交通区间隧道一侧有规划新建的房屋项目,为了保证工程的安全,对两项目建设的相互影响进行了安全评估。根据两项工程的筹划,确定了模拟计算顺序,即先施工房屋地下室和桩基础,再施工地铁隧道,最后施工房屋上部结构。通过一定简化基础上的模拟计算,分析了新建项目地下室和桩基础完成后,盾构隧道不同间距施工对其沉降和变形的影响。同时在后期房屋上部结构完成后,分析了房屋的沉降对不同间距施工的区间隧道变形和内力的影响。通过相互影响分析,确定了隧道和房屋的合理间距,并提出了建设意见,既满足工程的安全需要,同时也有利于地块的合理布局。

为保证地铁双线盾构隧道下穿桩箱基础建筑的安全,采用abaqus有限元软件建立计算模型,模拟不同桩长、桩径、土体损失率及不同工况下桩基和基础底板附加变形及附加内力变化规律,从而对隧道下穿桩箱基础建筑的设计提供借鉴作用。结果表明:(1)随桩长增加,底板竖向附加变形和附加弯矩逐渐变小,底板竖向附加弯矩在桩顶出现极大值;3号基桩(右线隧道左侧)随桩长增加,桩身最大水平位移、附加弯矩和附加轴力均逐渐减小。(2)随桩径增大,底板竖向附加变形逐渐减小,3号基桩附加弯矩逐渐增大。(3)随土体损失率增大,底板竖向附加变形逐渐变大,3号基桩附加弯矩逐渐变大。(4)施工完毕后,除4号桩(两隧道之间)外,其余各桩水平变形规律为靠近隧道的两排桩累积变形最大,离隧道越远,桩体变形越小,4号桩体最终附加水平变形倾向于先期开挖的左线隧道。

本文主要介绍了地铁隧道盾构施工对桩箱建筑物影受随桩长增加,底板竖向附加变形和附加弯矩逐渐变小、随桩径增大,底板竖向附加变形逐渐减小、随土体损失率增大,底板竖向附加变形逐渐变大的影响.

本文基于笔者专业知识的学习与实践经验的应用,就公路隧道采用盾构工艺施工过程中对邻近即有建筑物的影响进行理论分析,以期为我国隧道工程的建设与发展提供技术参考。

广州大学 硕士学位论文 城市地铁隧道盾构施工对邻近建筑影响研究 姓名：宗长龙 申请学位级别：硕士 专业：结构工程 指导教师：孙作玉;赵桂峰 20070501

以某城际轨道交通盾构隧道工程为背景,建立了盾构隧道近邻建筑物桩基的二维有限元分析模型,对盾构近邻穿越建筑物桩基时桩基与盾构隧道结构的相互影响进行了分析。建筑物桩基的存在对盾构隧道的受力有不利影响,而桩体的存在对盾构引起的变形有隔离作用。通过隔离桩的设置可以达到降低建筑物沉降与倾斜的作用,并对隔离桩桩径进行了分析。

通过建立有限元数值模型,对乌鲁木齐地铁一号线下穿乌准铁路桥的盾构施工过程进行模拟分析。并根据模拟结果,分析隧道开挖对桥梁桩基础的影响:隧道左、右线开挖后,由于受隧道开挖卸载影响,靠近隧道的桩基一侧发生沉降,最大沉降量为1.66mm。对比加固前后桩基位移,发现注浆加固后桩基沉降量减小,桩基状态更加稳定。

通过建立有限元数值模型,对乌鲁木齐地铁一号线下穿乌准铁路桥的盾构施工过程进行模拟分析。并根据模拟结果,分析隧道开挖对桥梁桩基础的影响：隧道左、右线开挖后,由于受隧道开挖卸载影响,靠近隧道的桩基一侧发生沉降,最大沉降量为1.66mm。对比加固前后桩基位移,发现注浆加固后桩基沉降量减小,桩基状态更加稳定。

文章利用midas/gts软件,对合肥地铁1号线双线盾构隧道穿越邻近建筑物桩基进行了数值模拟,分析了不同开挖顺序情况下桩基的变形特征.结果表明:当按顺序对双线隧道进行开挖时,位于后开挖隧道侧的桩基变形和内力比先开挖隧道侧略大.除此之外,不同的隧道开挖顺序引起的桩基水平位移、竖向位移、轴力以及弯矩的差别不大.

近年来,为适应城市发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求,郑州市地铁建设不断加强了建设的步伐。然而,郑州是第一次开展地铁工作的建设,在建设地铁的技术方面还有待加强,在此根据其他城市的地铁施工经验和教训,对盾构法施工的技术和其对地面建筑物的影响做一下研究。

在建筑物密集的城区,盾构施工通常会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。在考虑建筑物基础形式不同情况下,采用有限元方法对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。研究表明:建筑物基础形式不同,对隧道衬砌的受力状况的影响也不同,在邻近建筑物的盾构隧道施工时衬砌要承受更大的内力值。对于隧道邻近浅基础建筑物的工况,隧道开挖对建筑物的影响比较大;但对于桩基础建筑物,邻近基础一侧隧道开挖引起的建筑物内力变化相对较小。

本文以上海地铁二号线基坑工程的实际为背景，从基坑工程施工与其周围建筑物、地铁隧道影响的基础上，阐述了基坑工程要考虑环境的影响，分析和总结了现有的一些有效治理措施和解决方案，提出应在勘探和初步设计中就要全面考虑各种影响因素。

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研究目的:分析盾构隧道施工对周围建筑物影响范围和程度,提出盾构隧道施工对建筑物影响等级及保护标准,并进行实例分析。研究结论:(1)利用peck理论公式计算的地表沉陷槽与长江隧道盾构施工引起地表沉陷槽实际情况基本相符,peck公式在武汉地区具有较好的适用性;(2)建筑物受影响程度主要取决于隧道埋深和建筑物距隧道距离、盾构施工引起的地层损失率等情况,隧道埋深和建筑物距隧道的距离越小、地层损失率越大,则地面变形和建筑物变形也越大;(3)隧道施工引起建筑物的破坏等级可分为5类,对于受影响程度为ⅰ~ⅱ级的轻度影响建筑物,可以不采取保护和处理措施;对于受影响程度为ⅲ~ⅴ级的建筑物,必须事先采取有效保护措施。

提出基坑工程和邻近建筑物相互影响的评价分析方法,对基坑工程设计、施工和竣工阶段可能出现的问题及其处理措施进行了讨论。

某新建地铁隧道工程近距离垂直上穿既有地铁隧道,采用有限元软件midas/gts模拟了新建双线盾构隧道施工对上部地表和下部既有隧道变形的影响。计算结果给出了新建盾构隧道近距离垂直上穿既有双线地铁隧道时的位移变化规律。

通过对某近接区间隧道盾构施工的数值仿真和计算,研究在平面重叠的隧道施工中,后推进隧道施工对既有线管片的应力重分布影响.对比不同施工顺序导致地表沉降的数值计算值,并结合现场地面沉降观测值,证实了在近接隧道盾构施工中使用数值仿真计算的方法可行,先浅后深的施工工序有利于地表沉降与隧道构件应力控制.

城市繁华地区盾构隧道施工常需从建筑下方地层穿越,如何确保上部建筑及隧道安全是施工中的难题。以武汉长江双线盾构隧道工程为例,利用有限元程序abaqus,对穿越武汉理工大学5层钢筋混凝土框架结构电教楼下方的隧道盾构掘进采用三维数值分析方法进行计算,模拟盾构掘进引起的地层变形和规律以及对隧道上部建筑物的影响。计算预测值与实测值较吻合,分析方法可用于分析和预测盾构掘进引起地层及隧道上部建筑物的变形。

以西安地铁某区间隧道侧穿学校公寓为研究对象,利用midasgts数值模拟软件进行时程分析。重点研究了地震作用下地铁隧道与邻近建(构)筑物间的相互影响。研究结果表明,隧道结构刚度较周围地层大,对周围地层变形存在约束性,使隧道周围地层的整体刚度有所提高,隧道结构的修建不会造成周围地层及邻近建筑所受地震作用增大,而邻近建筑的存在会造成隧道结构所受的地震作用增大。根据研究结果,针对隧道邻近建(构)筑物提出了抗震构造措施,为类似工程提供参考。

以广深港客运专线隧道盾构施工、下穿深圳地铁3号线既有隧道为工程背景,利用flac3d软件进行施工过程模拟。探讨了施工过程中新建隧道周边地层位移、既有隧道地面、底部沉降的分布性状以及新建与既有隧道的安全。结果表明,最大沉降点都位于新建与既有隧道的中心线上,沉降分布以各自中心线为对称轴呈左右对称性状,在本地质条件和特定盾构推力情况下,地面沉降和隆起满足要求,既有隧道结构底板沉降满足运营要求。

针对广州地铁三号线大塘-沥窖区间盾构隧道工程穿越大量房屋地段的复杂施工情况,通过采用ansys有限元通用程序的理论计算方法,分析盾构隧道施工在通过该区段时与地面建筑物的相互影响,提出地面房屋基础处理方案并验证房屋处理方案的可行性。