地铁暗挖隧道初期支护联合系统数值模拟分析

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浅埋暗挖隧道施工性态的数值模拟与分析

浅埋暗挖隧道施工性态的数值模拟与分析摘要: 地铁隧道施工中, 隧道开挖程序、施作的步骤对隧道稳定性及地表沉降影响显著。

北京地铁 10 号线某标段浅埋单洞双层隧道, 是出入口通道与车站中洞、旁边单层侧洞相接的暗挖部分, 单、双层转换, 初支结构形式和施工都很复杂。

目前国内外对单洞双层隧道分析较少, 与车站和通道相连接的这种单洞双层隧道比较短, 对它的分析往往被忽视。

对采用 3 层 6 导洞的 CRD 工法施工的这种浅埋单洞双层隧道的施工性态进行数值模拟, 分析该区域隧道施工引起的地表沉降, 探索一次性开挖成洞及隧道分步开挖引起的地表沉降槽的变化形态, 拱顶沉降及拱顶主应力的变化规律。

数值分析表明: 施工工序不同使隧道的偏挖引起的沉降槽向未开挖一侧偏移, 此过程中地层最大沉降并不发生在隧道中线处, 而是完成全部开挖, 地层变形稳定后, 其累计沉降最大值位于隧道中线处。

隧道开挖衬砌完全施作后, 地表沉降变化不大, 但是后续开挖步引起的结构内力应予以重视, 尤其对于中隔壁支撑及拱底衬砌的支护, 要及时施作拱底二次衬砌。

研究结果为单洞双层隧道分步施工控制地表变形和洞周位移提供参考依据。

关键词: 浅埋暗挖隧道;单洞双层; 施工性态; 数值模拟; 地表沉降引言在地铁隧道施工中, 由于隧道开挖将造成土体应力重分布, 因此在一定的土体环境中, 隧道的开挖方式对隧道稳定性及地表沉降影响尤为显著[1]。

不同的施工程序, 在时空上相当于荷载以不同的方式施加在隧道上[2], 尤其对于浅埋隧道, 覆土厚度较小, 围岩松散, 自承能力差, 隧道开挖引起很大的地表沉降, 往往造成周边建筑物破损、倾斜甚至倒塌。

因此研究隧道施工工序对隧道稳定及地表沉降的影响具有重要意义[3]。

本文即对北京地铁 10 号线某标段单洞双层通道的施工工序引起的地表沉降及拱顶沉降进行了数值模拟与分析。

1 工程简介北京地铁 10 号线某标段与车站结构相联部位设 4 个出入口通道, 每个通道在中洞和侧洞之间的部分为单洞双层通道, 其余部分为单层通道, 均采用暗挖法施工。

地铁浅埋暗挖法隧道施工模拟及监测分析

地铁浅埋暗挖法隧道施工模拟及监测分析摘要：近年来随着国家基础设施建设力度的加大，城市地铁得到了快速的发展，浅埋暗挖法在地铁隧道施工中得到了广泛地应用。

本文以哈尔滨地铁三号线湘会区间隧道为工程依托，利用有限元分析软件MIDAS/GTS对隧道采用上下台阶预留核心土法施工过程进行了数值模拟，分析了地面沉降、拱顶下沉以及洞径收敛规律。

同时根据整理和统计施工现场的实际监测数据，从右线隧道施工所引起的地表横向和纵向沉降以及区间双线平行隧道开挖而引起的地表沉降等方面进行了研究和分析。

最后对数值仿真模拟结果与现场实际监控数据进行了对比和分析，得出了地铁浅埋暗挖法隧道施工所引起的地层变形规律，并给施工提出建议措施。

关键词：哈尔滨地铁；台阶法；地层变形；监测1 工程背景1.1工程概况哈尔滨地铁3号线湘会区间，南起湘江路车站，北至红旗大街车站。

右线隧道开始里程DK20+657.517，结束里程为DK21+381.046，右线隧道长723.529m；左线起点里程为 DK20+657.517，终点里程为DK21+381.931，设置长链0.499 m，短链3.250 m，区间左线长度721.663 m。

本区间正线线间距为14m～13m～17m。

在里程DK20+717.517处设置区间人防结构。

1.2 工程地质哈尔滨市属于我国东北区域，冬季属于高寒地区。

本标段位于南岗区、香坊区及道外区，地貌单元为岗阜状平原及岗阜状平原与松花江漫滩区过渡地段，地势略有起伏，由南向北倾斜，自哈轴厂向先锋路，海拔高度为147.8-128.0 m，相对高差较小。

根据原有资料及钻探揭露，本标段分布地层由上至下主要为：1-1杂填土、4-1粉质黏土、4-2粉质黏土、5-1粉质黏土、5-2粉质黏土、6-1粉质黏土、6-2细中砂、6-3中砂。

1.3 隧道参数区间隧道正线标准断面洞径6.2m，隧道高6.46m。

隧道所处的岩土体主要为粉质黏土，初支采用C25，厚度0.25m网喷混凝土支护。

地铁浅埋暗挖法隧道下穿建筑物施工方案数值模拟研究

匿左问线
面，其左右隧道中心线基本位于柱下独立基础的正下方，隧道顶部距离基础底面约８Ｉ．ｍ。依据隧道开挖的影响范围，型尺寸为：模左右边界分别取隧道开挖
图ｌ区间隧道与大从大厦平面关系图
跨度的５倍，下边界取至隧道开挖跨度的４倍，上边
二次衬砌采用３００ｍｍＣ０防水钢筋混凝土。区间４沿线穿越的控制性建筑物为大从大厦（１。图）
大从大厦为丰台区周庄子农工商联合公司办
先对隧道施工引起的建筑物沉降值进行评估。由
于影响隧道开挖过程中的地层沉降的原因十分复杂，到隧道围岩种类、护结构型式、道开挖受支隧方式等众多因素的影响ｂ，采用理论解析方法往
公楼，上５～６层，地结构形式为钢筋混凝土框架
结构，础形式采用独立基础，埋置深度为２７ｍ基．４
～
往较为困难。而通过合理的简化与假设，采用有
限元方法对地铁隧道施工过程进行仿真模拟是评估隧道施工对周边环境影响的有效方法之一，其
，
对隧道施工方案及加固支护措施的选择具有重要
的意义。
ｌ、
本文以北京地铁１０号线二期工程前泥洼站
～
地下水位埋
西局站区间隧道下穿大从大厦为例，采用同济

暗挖隧道开挖支护施工的数值模拟研究

由于国民经济的飞速发展，国目前正处在大规模交通基我
，；，一
础设施建设的高峰期。大规模的高速公路建设中隧道的建设越
来越多，遇到的地质条件也越来越复杂。台阶法、ＲＣＤ法、双侧壁导坑法是我国目前公路隧道施工中常用的三种施工方法，但
罾
是由于实际工程中涉及的岩土地质情况十分复杂，今对于这至些工法的开挖支护机理还并不十分清楚，多工程主要还是依许靠经验进行类比设计和施工，常需耗费大量资金来提高安全系数。以这种方式追求工程的安全性，效果可能适得其反。为了搞
维普资讯
西部探矿工程
２０年增刊０６
ＷＥＴ— ＣＨＩＳＮＡＸＰＬ０ＲＡＴ１Ｅ０ＮＥＮＧＩＮＥＥＮＧＲＩ
２０６０
文章编号：０４５１（０６增刊一ＯＯ一Ｏ１０－７６２０）３７４
中图分类号：５．文献标识码：Ｕ４５７Ｂ
图１隧道横断面结构尺寸及施工工序示意图（ｍ）
（）ａ台阶法；ｂＣ（）ＲＤ法；ｃ双侧壁导坑法（）
岩，４．～－６．ｍ为强风化花岗岩。－５Ｏ００
（）２计算中采用提高围岩参数的方法模拟小导管注浆的加固
效果。
Ｆ』理＋（０ｓＯｐＪ一 — ｃｓ一ｉｓ￣／ｎｉ）一Ｃｏ￣ｎｃｓ？
ＣＤ法、Ｒ双侧壁导坑法是目前公路隧道施工中三种常用的方法。采用二维弹塑性有限元对不同开挖支护方式条件下隧道围岩的变形特征进行了比较，了各种方法的优点和缺点，分析为今后隧道的设计与施工提供参考依据。

地铁明挖和暗挖隧道施工过程仿真分析

8.1普通暗挖法施工三维数值模拟分析8.1.1 有限元模型建立1．启动程序/TITLE，Mechanical analysis on sectional metro tunnel based on mine method ! 确定分析标题/NOPR !菜单过滤设置/PMETH，OFF，0KEYW，PR_SET，1KEYW，PR_STRUC，1 !保留结构分析部分菜单2．单元参数和几何参数定义（1）定义相关几何参数。

fini/cle*set,x1,-12 !以下为面2的几何参数，该面为矩形，最左下角顶点!坐标为x1和y1，矩形的宽度为w1、高为h1。

*set,y1,-12 !所有长度单位为m*set,w1,28.9*set,h1,30.15*set,x2,-25 !面3的几何参数*set,y2,-12*set,w2,13*set,h2,30.15*set,x3,16.9 !面4的几何参数*set,y3,-12*set,w3,13*set,h3,30.15*set,x4,-25 !面5的几何参数*set,y4,-30*set,w4,54.9*set,h4,18*set,th,0.4 !支护结构的厚度*set,length_z,50 !隧道纵向的长度，这里为了简化计算，只是说明应用情况，!取纵向长度为50m，每天开挖5米，10天施工完成。

（3）定义单元类型、实常数、材料属性。

/prep7et,1,mesh200,2 !3-D线单元2节点et,2,mesh200,6 !3-D面单元4节点et,3,SHELL63 !用于模拟支护结构的壳单元et,4,SOLID45 !用于模拟围岩的三维实体单元r,1,th !壳单元的厚度，单位mp,ex,1,3.0e10 !支护结构材料属性，弹性模型，单位Pamp,prxy,1,0.2mp,dens,1,2700mp,ex,2,2.5e8 !围岩材料属性mp,prxy,2,0.32 !泊松比，无单位mp,dens,2,2200mp,ex,3,2.5e8 !开挖部分土体的材料属性与围岩材料一样mp,prxy,3,0.32mp,dens,3,2200 !材料密度，单位kg/m3save !保存数据库3．建立几何模型（1）创建隧道支护结构上的关键点。

地铁隧道下穿铁路浅埋暗挖施工与数值模拟分析

安徽建筑中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）1-0157-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.1.0581引言随着城市地铁交通网络不断发展，下穿铁路、隧道、管线、建筑物等工程量显著增加。

若遇到上软下硬地层、软硬不均等复杂的地层情况，会使下穿工程施工变形控制难度加大，增加安全风险。

常用的下穿施工方法包括管幕法、浅埋暗挖法和盾构法等[1]。

浅埋暗挖法具有灵活多变等优点，在各种隧道工程和地层中得到了大量发展与应用[2]。

近年来，不少人员对浅埋暗挖法下穿施工开展了研究，刘露超[2]对合肥市某下穿既有线的浅埋暗挖地铁车站进行功法优选；简子健等[3]研究了管棚超前预支护下的浅埋暗挖法对地表沉降的影响；宗秋雷[4]研究了浅埋暗挖隧道下穿城市立交桩基托换技术。

本文分析了在上软下硬地层中某地铁隧道下穿铁路浅埋暗挖法施工技术，为类似工程提供参考。

2下穿铁路施工方案某地铁区间隧道在右线下穿铁路，拱顶距离路肩高度为11.4m 。

根据工程地质勘察报告，该场地地层主要为第四系全新统人工堆积层、粘土、砾质粘性土和强风化花岗岩。

该段地层的特点是上软下硬，既有软弱地层的不稳定性，又具有硬岩的强度，施工难度大，影响因素多[5]。

针对上软下硬地层，必须采用合理科学的施工方案及必要的辅助措施，为保证铁路在地铁施工期间的行驶安全。

根据浅埋暗挖法的施工经验，结合本工程的地质条件和地面环境等因素，决定采用留核心土正台阶法的施工方法，地铁隧道支护设计如图1所示。

为防止拱顶处强风化花岗岩坍塌和控制地表沉降，采用长管棚超前支护，管棚间加设小导管注浆预加固地层。

开挖尽量采用人工开挖，在下部地层中尽量采用机械开挖，必须采用爆破开挖时，采用微差松动爆破，控制爆破振动速度。

开挖后立即喷4cm 厚C20早强混凝土，临时封闭掌子面，必要时设置临时仰拱。

初期支护为Φ22格栅钢架，间距0.667m 一榀，格栅钢架立于微风化岩层上；边墙设置Φ22的砂浆锚杆，间距0.667m×0.800m ，梅花型布置，长度3.0m ；轨面线以上设Φ8单层钢筋网，间距0.2m×0.2m ；喷射C20早强混凝土，轨面线以上部分厚22cm ，轨面线以下部分厚5cm 。

地铁隧道管棚支护方案数值模拟及现场数据分析

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2103-5640-2313地铁隧道管棚支护方案数值模拟及现场数据分析李伟(中交三公局第一工程有限公司北京 100012)摘要：地铁隧道在开挖施工过程中使地层发生变形，地层的变化会对其上部建筑物产生一定影响，因此，分析隧道开挖对地层变形的影响规律是研究计算和评价建筑物损害程度的重要前提，本文借助MIDAS GTS、FLAC3D数值模拟软件，分析隧道开挖后导致地层变形的特征及地表沉降规律，并研究了管棚支护参数对地层变形特征和地表沉降的影响，着重分析了围岩应力分布、变形和地表沉降的影响，为浅埋隧道的施工提供合理的理论依据。

关键词：隧道开挖数值模拟变形特征管棚支护参数应力分布中图分类号：TU94 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)06(a)-0016-04Simulation Study on Pipe Shed and Excavation Mode of MetroTunnel SectionLI Wei(The First Engineering Co., Ltd. of China Communications Third Public Bureau, Beijing, 100012 China)Abstract: In the process of excavation and construction of subway tunnel, the stratum will deform, and the change of stratum will have a certain impact on its upper buildings. Therefore, the analysis of the inf luence law of tunnel excavation on stratum deformation is an important prerequisite for studying and evaluating the damage degree of buildings, This paper analyzes the characteristics of ground deformation and the law of surface settlement caused by tunnel excavation, and studies the inf luence of pipe roof support parameters on stratum deformation characteristics and surface settlement, focusing on the analysis of the inf luence of surrounding rock stress distribution, deformation and surface settlement, so as to provide reasonable theoretical basis for the construction of shallow buried tunnel.Key Words: Tunnel excavation; Numerical simulation; Deformation characteristics; Pipe roof support parameters; Stress distribution作者简介：李伟（1984—），男，本科，工程师，研究方向为公路运输。

浅埋暗挖中洞法初期支护施工三维数值模拟

中严格控制盾构的推力、出土量和轴线。
参考文献：
３结语
本文详细介绍了盾构穿越矿山法隧道施工工法的施工方法、
［］黄德中，宝海．工程序文件［］深圳地铁２１翟施ｚ．Ａ标段程序
文件，９９１９．
Ｏｎｔｎｅｏｓｒｃｉｎｍｅｈｄｏｈｅｄｎｒｓｉｇｍｉｅｍｅｈｄｕｎｌｃｎｔｕｔｏｔｏｆｓｉｌｉｇｃｏｓｎｎｔｏ
第３６卷第２０期
・
３４・３
２ｏ１年７月ｏ
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥ（ｒＵＲＩ
Ｖ０．６Ｎｏ．０１３２
Ｊ１２１ｕ．２．３４０１０．８５２１）００３．３
塑性、弹塑性、粘粘塑性的问题，是地下工程掩体应力应变分析最
根据勘察设计提供的情况看，本站地下水为层间潜水，水位
常用的方法。本文针对浅埋暗挖中洞法的施工特点，结合北京地标高为２．３４Ｏ，２７－２．１基本接近暗挖仰拱底标高。铁四号线陶然亭站工程，利用大型有限元计算程序ＭＩＡ－ＴＳ２施工方法ＤＳＧ对其初期支护过程进行三维数值模拟，可供今后类似施工参考借暗挖段超前支护采用超前长管棚对拱部地层超前注浆预加鉴，并对今后类似施工提出了建议。固，结构主体初期支护采用格栅钢架与网喷混凝土联合支护，喷
中图分类号：５．Ｕ４５４隧洞及地下洞室围岩丧失稳定性，由于围岩的应力水平达是文献标识码：Ａ

暗挖地铁车站初期支护施工监控量测系统分析

该站位于崇文门外大街与两广大街交叉十字路口，该位置地下管线密集，种类繁多，与车站结构纵横相交。主要有雨水两条、
污水３条（中最大直径达２ｍ）热力管道、其、给水钢管道两条、电力管沟、煤气、电信等管线。
车站所处地质地层自上而下依次为：人工杂填土层、粉土填土层、质粘土层、粉粉土层、细砂、粉细砂中粗砂层、卵石圆砾层，
暗挖地铁车站初期支护施工监控量测系统分析
海
摘
胜
要：重阐述了在暗挖地铁施工过程中，用监控量测系统来动态显示施工中周围土体和主体初期支护结构受力状着采
态的变化，收集其受力及应变状态等数据，通过对数据的分析研究，实现提前安全预警、预报并及时采取措施，而实现从
中周围土体和主体结构工作状态，显示其受力状态及应变等信息
变化，实现提前安全预警、预报，及时采取措施，从而实现隧道暗挖信．
在永久格栅上位移计埋置在对应位置的内外层布置１对钢筋计，８对。中洞边墙格栅对应位置也布置了８对，共中洞中隔墙工字钢顶部两层布置了２对，车站主体共布置１８对。
，
号线换乘，地下二层为站台层。车站支护采用复合式衬砌，期２３横撑表面应变计布置初．支护为Ｃ０喷射混凝土，２厚度３ｍ，０ｃ二次衬砌为Ｃ０抗渗等级３、车站主体初期支护临时横撑全部为Ｉ２０的工字钢，在横撑工ＳＯ的防水混凝土，Ｉ最薄处厚度５ｎ。立柱为Ｃ０ｃｌＡＯ钢管混凝土字钢上下翼缘各布置表面应变计１只，车站主体初期支护共４层

浅埋暗挖法地铁隧道近距离下穿桥梁的数值模拟分析与设计

浅埋暗挖法地铁隧道近距离下穿桥梁的数值模拟分析与设计摘要:针对浅埋暗挖法施工的地铁隧道近距离下穿简支桥梁施工工况进行数值模拟分析,根据分析结果结合浅埋暗挖法理论,将结果用于细化和优化工法设计并指导施工。

关键词:地铁隧道浅埋暗挖下穿桥梁数值模拟由于轨道交通线路走向基本处于城区范围,沿线通常建筑林立、交通繁忙、市政管线繁多,对地铁区间隧道的设计和施工将带来很大困难。

本文通过对大连地铁2号线某浅埋暗挖法[1]区间临近下穿扩大基础简支梁桥—湾家桥的模拟分析、设计及成功施工的介绍,望对后期软弱岩层内类工法的项目实施提供有益的借鉴性参考。

1 工程概况1.1 隧道与湾家桥关系本区间为浅埋暗挖法施工的单洞单线隧道,左右线隧道水平净距6.5 m,隧道埋深8～10 m。

隧道斜穿湾家桥区段影响长度约68 m。

湾家桥桥面宽20.5 m,为3×18.0 m简支板桥,桥梁墩台为圬工结构,扩大基础坐落于强风化石英岩夹板岩地层。

区间隧道自东向西依次下穿湾家桥4个桥墩,其中1号桥墩为最不利桥墩,桥墩底距隧道拱顶3.5～4.9 m不等。

区间隧道与桥梁关系如图1、图2所示。

1.2 穿桥段地质、水文概况(1)地质概况。

区间穿桥段地面至拱顶主要为素填土、卵石、中风化石英岩、中风化石英岩夹板岩。

边墙主要为强风化板岩、强风化石英岩夹板岩地层。

各地层性质描述如下,区间所处地层情况详见图1。

①1素填土:黄褐色,主要成分为碎石、粘性土。

②3卵石:呈亚圆形,粒径20～200 mm不等,含量占60～70%左右,粘性土和砂砾石充填粒间孔隙,局部漂石,稍密-中密状态。

卵石层为强透水层,渗透系数K=100 m/d。

③2强风化石英岩夹板岩:岩芯多呈碎块状,碎片状,碎块用手可折断遇水易软化。

强风化石英岩夹板岩具中等透水性,渗透系数K＝10.0 m/d。

④3中风化石英岩夹板岩:岩芯呈块状、短柱状,岩体破碎,岩体基本质量等级V级。

中风化石英岩夹板岩具中等透水性,渗透系数K＝4.0 m/d。

地铁出入口暗挖通道下穿市政道路及重要管线的影响分析及数值模拟

0引言随着城市化进程的加速，城市轨道交通作为现代化城市交通的重要组成部分，地铁建设在缓解城市交通压力、促进区域经济发展、提高居民出行质量中具有重要意义。

在地铁建设过程中，由于周边环境较为复杂，市政管线众多，当需要出入口有过街需求时，通常采用暗挖法下穿市政道路及管线，如果施工方案中针对性保护措施不力，将面临土体坍塌和管线渗漏等风险，造成严重的经济损失。

本文依托沈阳地铁工程实例对浅覆土暗挖下穿道路及市政管线施工风险进行分析，制定可行的设计方案。

以降低施工风险，避免对市政道路及管线运营造成不利影响[1-5]。

通过对工程实例进行三维数值模拟，分析暗挖通道施工对上方市政道路及管线的影响。

同时，通过数值模拟对比分析，探究采用深孔注浆法对土体加固前后，市政道路及管线沉降的变化规律，并为实际工程提供一定的参考作用。

1工程概况沈阳地铁6号线某车站位于鸭绿江北街与金山路交叉口南侧，其中A2~A3出入口暗挖通道下穿鸭绿江北街及道路下方多条重要市政管线。

依次为：DN1000砼排水管，埋深2.9m ；2根DN800钢热力管，埋深2.5m ；DN400铸铁给水管，埋深1.5m ；DN800砼排水管，埋深2.7m ；2根DN630钢热力管，埋深1.6m 。

同时暗挖通道横跨盾构区间，现场施工条件环境复杂。

周围环境情况如图1所示。

2工程地质及水文情况沈阳地区地貌上单元众多，主要为浑河冲洪积新、老扇高漫滩及古河道，市内最高处是东部的大东区，海拔65m ，最低处是西部的铁西区，海拔36m ，平均海拔约50m ，地势由东向西缓慢倾斜。

本车站场地位于沈阳市皇姑区鸭绿江北街与金山路交汇处南侧，地势较平坦，本基坑穿越的土层主要为杂填土、粉质黏土、中粗砂、粉质黏土、砾砂、圆砾，基底位于砾砂层。

隧道围岩等级为Ⅵ级。

勘察期间场地未见地表水。

勘察期间场地内见有一层地下水，为孔隙潜水，主要赋存于砾砂及以下地层中，现场测得地下稳定水位埋深约为14.7~16.2m ，主要受地下水径流补给。

地铁浅埋暗挖隧道管棚预支护数值模拟

地铁浅埋暗挖隧道管棚预支护数值模拟蒙蛟;黄弢【摘要】The excavation and supporting type of shallowly buried and darkly excavated tunnel has an effect on the surrounding strata,which is a three dimensional space problem.The Lagrange finite difference software was adopted to simulate the effect of pipe roof pre-supporting on stratum settlement.The stratum displacements,the surface deformations and the forces of the pipe roof pre-supporting were analyzed at different construction stages.The results show that the use of pipe roof pre-supporting can reduce the stratum deformation in the construction process,achieving that the settlement value is in the allowed range.%浅埋暗挖隧道的开挖及支护方式对其周围地层的影响是三维空间问题,文中通过采用拉格朗日有限差分软件数值模拟管棚预支护对地层沉降的影响,对不同施工阶段下的地层位移、地表变形及管棚、初期支护的受力进行分析.结果表明,使用管棚预支护有效减少了地层在施工过程中的变形,将沉降值控制在允许范围.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】5页(P113-117)【关键词】浅埋暗挖;隧道;管棚预支护;数值模拟【作者】蒙蛟;黄弢【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300251;铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300251【正文语种】中文【中图分类】TU942近几十年来，国内外对软弱围岩隧道开挖及管棚的预加固在理论研究、数值模拟和模型试验等方面均有了很大进展[1-6]。

地铁区间隧道施工过程动态模拟分析

地铁区间隧道施工过程动态模拟分析摘要通过有限元对CRD法及其相关辅助工法进行隧道开挖模拟分析，总结了隧道地表沉降规律等，为沉积层中地铁区间单线双洞隧道在软弱围岩且小间距条件下，进行浅埋暗挖法设计施工提供了依据。

关键词隧道工程小间距隧道CRD工法有限元地表沉降1 引言拟建南京地铁二号线汉中门～首清园段区间采用单线双洞隧道，间距小、埋深浅、围岩软弱，隧道地表沉降要求≤30mm。

在隧道施工过程中必须充分考虑在浅埋暗挖的情况下所采用的施工方案及其对地表沉降的影响。

地下结构数值模拟分析，着重放在物理力学参数的反演确定上；而施工过程的动态模拟则强调模拟过程的实时性。

由此，提出了相应的工法，并通过有限元动态模拟分析地铁隧道浅埋暗挖法开挖的整个过程。

2 工程概况区间隧道，线路平面为两平行单线，线间距为13．2m，净间距为7m左右，暗挖法施工，隧道为两单洞结构，跨度4．98m高为5．2m，马蹄形断面；覆土厚约7m。

该区间隧道洞身穿越两大地层：①阶地地层；②漫滩地层。

围岩以软土、粉土、砂土为主，下部有可塑粘性土。

砂、砾石。

具体地质条件为，填土由粘性土和建筑垃圾组成，层厚3m；粉质粘土呈可塑～软塑状，分布不连续，层厚2m；粉土：上质潮湿，稍密，分布不连续，层厚2m；淤泥、粉质粘土：流塑状，中间夹薄厚粉土、粉砂，层厚10m；粉土、粉细砂：土质中密，层厚20m。

围岩受多期应力作用，节理、裂隙发育，岩性软弱，承载力低，自稳性差，属浅埋软弱V级围岩［1］，开挖后易坍塌，地表沉降难以控制。

所选施工方案充分考虑了工程环境和地质条件，由于区间隧道穿越的是城市居民区和商业区，且总体围岩自稳能力差，施工工序多且干扰大，开挖易坍塌，地面沉降难以控制，施工难度较大，同时保证地铁隧道结构和施工安全是该方案的重点。

依据已建地铁大跨度双线隧道施工的成功经验，结合本区间地质情况，确定施工方案为CRD工法［2,4］和辅助工法施工。

主要技术参数为：初喷C20混凝土3～5cm；超前支护φ50小导管，长5m；拱部锚杆采用φ22的钢筋，长3．5m；对拉锚杆φ22的钢筋，贯穿中隔土;φ8的钢筋网，网格为20cm×20cm，型钢支撑采用20b轻型工字钢，间距为50cm；复喷C20混凝土30～35cm。

地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟共3篇

地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟共3篇地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟1地铁车站深基坑开挖与支护有限元数值模拟随着城市快速发展，地铁工程建设不断增长，地铁建设对于城市的发展具有重要的作用。

在地铁建设过程中，车站建设是一个重要的环节，而车站建设中深基坑的开挖与支护是一个关键的技术难点。

在深基坑的开挖过程中，存在许多不确定性因素，如土体性质、地下水位、周围建筑等因素，这些因素会对周围环境造成一定的影响。

因此，进行深基坑的开挖与支护时需要特别注意，需要进行合理的仿真分析。

有限元数值模拟技术能够很好地对车站深基坑开挖与支护过程进行仿真分析，可以对深基坑开挖后周围的变形情况、土体应力、应变和土体变形等进行分析，可以有效预测开挖过程中的变形和位移等情况，为施工方提供科学的参考依据。

在进行地铁车站深基坑开挖与支护时，需要对土体物理特性进行了解。

一般情况下，软土层吸水量大、膨胀性强，因此需要进行支护。

同时还需要考虑到周边建筑物的稳定性以及地下管道的影响，必须进行严格的预测和控制。

在地铁车站深基坑开挖与支护的仿真模拟中，模型需要考虑到所有可能影响模型的因素，通过合适的数值模拟软件，能够在合理的精度下，对模型进行精确的仿真预测。

仿真结果不仅可以为施工方提供准确的参考，还可以为设计者提供更为严谨的设计依据，从而提高了施工品质和效率。

总之，地铁车站深基坑的开挖与支护是一个复杂的工程，需要考虑许多因素，严格控制各项技术指标，采用仿真分析技术可以很好地解决这些问题。

此外，为了防止开挖过程中出现不可预测的问题，相关方面应该在施工前进行详细的规划和准备工作，将车站深基坑的开挖工作做到最好、最准确、最安全综上所述，地铁车站深基坑开挖与支护是一个极其复杂的工程，需要考虑多种因素，包括土体物理特性、周边建筑物的稳定性、地下管道的影响等等。

在施工前进行合理规划和准备工作，并采用仿真分析技术，可以有效预测开挖过程中的变形和位移等情况，为施工方提供科学的参考依据，从而提高施工品质和效率，确保施工安全。

大断面浅埋暗挖隧道施工过程数值模拟

大断面浅埋暗挖隧道施工过程数值模拟摘要:结合广州地铁五、六号线区庄换乘地铁车站大跨隧道的施工,通过数值模拟,对拟定的中导洞法和侧导洞法两种施工方案的动态施工力学过程进行模拟分析,通过计算结果的比较,为隧道的设计和施工方案的确定提供参考。

关键词:大跨隧道,浅埋暗挖法,数值模拟1工程概况广州地铁五、六号线区庄换乘站位于农林下路和环市路的交汇处,五号线主体位于环市东路下方,线路方向沿环市路方向;六号线主体隧道位于农林下路下方。

主体隧道断面分为A,B,C三种断面,其中南站厅段为A型断面,为文中重点研究的断面。

A型断面为三联拱,二柱二层三跨,长度为62m,断面总宽度为24.208m,总高度为16.932m,拱顶覆土厚度为14.7m~16.8m,断面面积为410m2。

车站隧道围岩分级为Ⅱ级,Ⅲ级围岩,主要穿越残积土、全风化带、强风化带,围岩条件较差,遇水易软化。

该大跨度隧道所处地段位于闹市区繁华地段,地面交通繁忙,高楼林立,地下管线较多,因此对于地层的沉降必须严格控制。

2施工方案研究目前,浅埋暗挖隧道施工方法主要有中导洞法、侧导洞法及洞桩法,根据区庄站的实际情况,提出的可行施工方案有中导洞法及侧导洞法,两种开挖方法及开挖步骤见图1。

考虑到隧道跨度大、埋深浅,且地面环境复杂,故采用大管棚和格栅钢架作超前支护。

大管棚用Φ108mm 热轧无缝钢管,每节长度为8m,环向间距300mm,纵向间距5m。

小导管用Φ32mm,长4m钢管,环向间距30mm,纵向间距2.5m。

格栅钢架纵向间距0.5m。

格栅钢架与初喷混凝土间铺设双层Ф8×Ф8@200mm×200mm钢筋网。

3 数值模拟分析3.1 计算模型的建立为降低边界对计算结果的影响程度,模型左右两侧大于车站断面跨度的3倍,模型底部也大于车站断面高度的3倍,计算范围如图2所示。

其中,地表取至地面,高程为32.6m,计算模型下部高程为-80.0m,模型左右长度为100m。

地铁联络通道冻结暗挖施工三维数值模拟

结构分析，按照预先定义的不同温分析
联络通道开挖后冻土帷幕的安全系
度条件下各材料参数，进行热应力
通过冻土帷幕第ｌ应力分布数，与开挖前比较均有下降。主
分析，得到由于冻结而产生的附加情况发现，冻土帷幕与隧道管片连３２联络通道开挖后初支变形及受．位移场和应力场。
应力文件，再导入同一模型中作为整个有限元模型，包括将来要 “ 杀盾构隧道管片逐渐减小；通过冻土帷消除初始位移的荷载。２３冻结施工模拟计算．
死 ” （去） “ 活 ” （护）部幕主剪应力分布情况发现，隧底与冻挖和激支的分。在前一个施工完成后，直接进行土帷幕相接处以及联络通道直墙与底
情况可以发现，整个冻土帷幕都处于
受压状态，ＡＮＳＹＳ中的荷载步功能来生应力集中现象，但范围很小（图
下的应力场和位移场，同步生成初实现不同工况问的连续计算。建立３）。冻土帷幕所受压应力随着远离
幕安全系数。结果表明，薄弱位置均
为冻土帷幕和主隧道接触的位置，其余位置冻土帷幕强度满足要求。总体
３联络通道开挖分析
工况下的地层温度分布；随后转入３１联络通道开挖对冻土帷幕影响来说整个冻土帷幕处于安全的状态。．

地铁盾构隧道掘进过程数值模拟分析

l,3,38 !根据关键点生成线
*do,i,1,19
l,37+i,38+i !通过关键点号循环增加生成线
*enddo
*do,i,1,20
lesize,64+i,,,1 !循环对线设置单元数
*enddo
（4）进入前处理器，定义所需的单元类型。对于该问题而言，模型中只含有Solid 45一种单元，但为了建模的方便，还需定义一种用于划分平面网格的辅助单元mesh 200，该单元在由面拖拉生成体时可以自动删除，不影响计算。因为采用的是Solid 45单元划分体，因而还需将mesh 200的KEYOPT(1)设置为6。对应的命令流如下：
lesize,8,,,2
lesize,9,,,2
amesh,2 !对面2划分单元
lesize,5,,,6 !对线设置单元数
lesize,10,,,1
lesize,11,,,1
/clear !更新数据库
/prep7 !进入前处理器
et,1,solid45 !设置单元类型
et,2,mesh200,6
（2）设置工作路径和文件名。单击“File Management”选项卡，在目录中输入“D:\AnsysFX\CH6Examp4”，在项目名中输入“Z6DTDGSD”。
（3）定义分析类型。路径：Main Menu> Preferences。在系统弹出的的对话框中，选中“Structural”（结构）复选项，然后单击OK按钮。此项设置表明本次进行的有限元分析为结构类，可以过滤许多菜单，如关于热分析的和磁场分析的菜单等。同时，程序的求解方法采用h-method。
nummrg,all !合并所有元素
numcmp,all !压缩所有元素编号