盾构隧道近距离下穿对既有运营隧道影响

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盾构隧道 盾构近距离下穿既有运营隧道施工分析

盾构隧道 盾构近距离下穿既有运营隧道施工分析

盾构隧道盾构近距离下穿既有运营隧道施工分析引言随着城市地铁建设的蓬勃发展,盾构法作为地铁建设的主要工法得到了广泛运用【1】,而随着一个城市线路的越来越密集,新施工隧道交叉穿过既有运营地铁线路就不可避免。

而盾构隧道施工往往会危及地铁结构本身以及邻近结构物的安全与正常使用,使邻近结构物倾斜、扭曲等,从而引起一系列环境效应问题【2,3】,新建线路盾构掘进中控制不当就会影响既有线路的正常运营。

根据某市地铁3号线(即龙岗线)西延段购物公园站~福田站区间(以下简称购福区间)左线盾构安全平稳下穿既有运营的地铁1号线购物公园站~香蜜湖站区间(以下简称购香区间)隧道工程实例,对该工程的施工参数进行了总结分析,以便为今后同类工程提供成功的经验和参考。

1工程概况某市地铁3号线3151标购福区间隧道左线盾构机在福华路与民田路交汇处(里程ZDK5+477.17~ZDK5+497.25)连续下穿地铁1号线购香区间既有隧道上、下行线。

3号线购福区间隧道在下穿段的覆土厚度为17.6~18m,线路坡度为-5‰。

地下水位埋深4~7.4m。

负责本次穿越的盾构机为海瑞克s-469,刀盘开挖直径6.28m,最大扭矩5300KN•m,掘进最大推力34210KN;盾构机总功率1720KW。

3号线隧道采用C50钢筋混凝土管片衬砌,管片防水等级S10,宽度为1.5m,厚度为0.3m,内径为5.4m,外径为6m。

区间管片采用通用型管片、错缝拼装方式。

两条线路的平面位置如图1所示。

图2新建3号线与1号线隧道交汇区地质剖面图中、粗砂(Q4al+pl)褐黄、灰白色,饱和,中密状,主要物质成分为石英质粗颗粒,另微含少量粘性土。

级配良好。

区间内层状分布(段尾附近缺失),厚1~3.5m,埋深4.7~9.5m。

ρ=1.84~2.07g/cm3,e=0.43~0.89,Es0.1~0.2=4.49~19.93MPa,,α0.1~0.2=0.25MPa-1,中压缩性土。

盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策

盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策

盾构隧道近距离下穿既有地铁线路安全控制对策本文主要以盾构隧道近距离下穿既有地铁线路工程为背景,简单介绍了近距离穿越既有地铁线路工程的施工控制要求,并提出了几点施工安全控制措施,以仅供日后相关领域人员的参考借鉴。

标签:盾构隧道;近距离下穿;地铁;安全控制;既有线在地铁的实际施工过程中,工程体量大,且属于高风险建设工程,随着城市化进程的逐渐推进,地下环境中的结构设施越来越多,如何保证在盾构隧道下穿施工顺利开展的同时,又不会对既有地铁线路的正常运行带来影响,成为了相关领域人员不得不面对的问题之一。

1、施工控制要求在进行地铁施工建设的过程之中,主要需要加强控制的是区间隧道施工期间的变形问题,而就实际施工来说,其变形问题大致可划分成以下三个方面:(1)隧道周边土体结构的变形,会直接威胁到附近建筑体的安全性与稳定性;(2)既有结构附近土体的变形,情况严重时便会直接引起既有结构出现坍塌,严重威胁到人们的生命财产安全;(3)支护结构发生变形,会导致隧道施工存在较大安全风险。

此外,若是出现沉降问题也会对隧道施工带来影响:(1)地层沉降对隧道的影响。

盾构施工可能会使得附近土体受到扰动,从而在开挖断面上出现不均匀的沉降槽,对既有地铁线路的正常运营带来不良影响,成型隧道管片会随着沉降槽的形成而使得管片间的应力重新分布,导致管片见的重复挤压破损;(2)地层沉降对轨道的影响。

盾构施工会使得附近土体受到扰动,使得土体出现不均匀沉降,而一旦土体出现沉降,轨枕的支撑面会随之也发生一定的下沉,使得轨道多支座超静定系统也受到破坏。

并在列车动荷载作用之下,这些支撑面下沉的轨枕会连带轨道发生显著变形,使得轨道中应力大幅增高,当土体沉降较大时,甚至会使轨道断裂;(3)轨道差异沉降对列车运营的影响。

盾构施工近距离下穿既有地铁线路时,周边土体会受到扰动,使得地层发生差异沉降,轨道也会随之出现差异沉降。

而差异沉降会和列车自振结合起来,导致列车振幅变大,使列车出现摇摆运动。

综合管廊盾构隧道下穿既有地铁隧道的施工影响分析

综合管廊盾构隧道下穿既有地铁隧道的施工影响分析
The Impact of Utility Pipe Tunnel on the Overhead Existing Subway Tunnel
GAO Kai ,SI Hai—fend (1.Guangzhou Huancheng Pipeline Construction Investment Co.,Ltd.,Guangzhou 5 10060)
第 46卷 2018年第 2期
广州建筑 GUANGZHOU ARCHITECTURE
ห้องสมุดไป่ตู้
Vo1.46 No.2,2018
综 合 管廊 盾 构 隧 道 下 穿 既 有 地 铁 隧 道 的 施工影 响分析
高 凯 .司海峰 广 州环城管廊建设投 资有限公 司 ,广州 510060) (2.广 州市市政集 团有限公 司,广 州 510060)
exsiting subway,least impact on the subway structure can be achieved by the the scheme of using shaft and pipe roof,If the construction is compehed by directly shielding with much lower cost.the subway str u cture will be greatly
摘 要 :本 文针 对综 合 管廊 隧道段 下 穿地 铁 既 有 隧道 项 目,采 用 三维 有 限元软 件 ,分 别对 下 穿 隧道 的开 挖过程 中有加 固措施和无加固措2E_Y--%进行分析 ,结果表明,在下穿的过程 中,采用竖井+大管棚加 固的 方案 ,对地 铁 结构 的影 响较 小 ,而采 用盾 构 直接 下 穿的 方案 对地铁 结构 的影 响较 大 ,但 造价 比前 者 大 大 降低。研 究成果可为类似工程提供参考。 关键词 :综合 管廊 ;数 值模 拟 ;对 比分析 ;竖 井

盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析

盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析

第25卷增刊 岩 土 力 学 V ol.25 Supp.2 2004年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2004收稿日期:2004-04-30基金项目:上海市重点学科建设资助项目作者简介:邵 华,1979年生,硕士生,主要从事隧道及地下工程的设计和研究工作。

文章编号:1000–7598–(2004)增–0545–05盾构近距离穿越施工对已运营隧道的扰动影响分析邵 华,张子新(同济大学 地下建筑与工程系 上海 200092 )摘 要: 基于盾构施工对周围土体及构筑物的扰动影响机理,通过实测数据对盾构近距离穿越扰动影响问题进行了定量分析,并讨论了运营隧道对各盾构施工参数的敏感性。

研究结果表明:盾构穿越对已建地铁隧道的扰动影响主要以隧道的竖向位移为主。

随着盾构推进,隧道结构纵向上呈波浪状,其隆起峰值不断沿推进方向移动。

盾尾后隧道段受盾构穿越的影响显著,但隆起峰值始终位于盾尾后。

关 键 词: 盾构隧道;地铁;监测;同步注浆;扰动 中国分类号:TU451 文献标标识码:AAnalysis of disturbing effect on running subway causedby adjacent shield-drivenSHAO Hua ,ZHANG Zi-xin(Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)Abstract: Based on the disturbing effect mechanism of shield construction on surrounding soil and buildings, a quantitative study on the disturbing effect of shield construction on adjacent running subway. is carried out by field monitoring data. And the sensitivity of running subway to shield construction parameters is discussed. Research results show that shield crossing mainly causes the vertical displacement of the old subway. With the advancing of shield, the tunnel takes on the shape of wave in the longitudinal section, and the peak value moving along the direction of shield-driving. The part of tunnel behind the tail of shield is affected greatly by shield crossing and the peak value of heave always appears behind the shield tail. Key words: shield tunnel; subway; supervision; synchronous grouting; disturbance1 前 言近年来,随着轨道交通在全国各大城市迅速、大规模地发展,出现了地铁隧道之间相互穿越的现象。

地铁盾构区间隧道近接下穿既有隧道影响研究

地铁盾构区间隧道近接下穿既有隧道影响研究

地铁盾构区间隧道近接下穿既有隧道影响研究
秦帅;黄杰;陈雾航
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)1
【摘要】地铁盾构区间隧道施工下穿既有城市隧道时,周围土体产生扰动,引起周围土体的变形,会使既有城市隧道产生附加应力和变形,威胁结构安全。

为研究盾构隧道下穿过程中对既有隧道的影响,探索下穿施工过程中隧道的变形规律,该文采用三维有限差分法对地铁盾构区间隧道近接下穿隧道进行模拟,分析盾构隧道开挖、掘进过程中既有隧道的沉降变形规律。

计算结果表明,既有城市隧道在盾构隧道附近主要产生纵向上的差异沉降,随着盾构掘进,沉降逐渐增大。

通过该文研究,以期为类似工程设计和施工提供指导和建议。

【总页数】6页(P83-87)
【作者】秦帅;黄杰;陈雾航
【作者单位】南京市城市道路管理中心;苏交科集团股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U45
【相关文献】
1.地铁盾构区间隧道近接下穿城市综合管廊影响分析
2.地铁盾构隧道近接下穿既有铁路隧道加固范围优化设计——以南宁地铁4号线下穿既有槎路隧道为例
3.盾构隧道群近接下穿施工顺序对既有隧道影响模型试验研究
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盾构近距离穿越已建隧道的施工影响分析

盾构近距离穿越已建隧道的施工影响分析

第25卷增刊 岩 土 力 学 Vol.25 Supp. 2004年9月 Rock and Soil Mechanics Sep. 2004 收稿日期:2004-07-20作者简介:徐前卫,男,1973年出生,同济大学结构工程专业博士研究生,主要从事地下结构的理论与技术研究。

文章编号:1000-7598-(2004)增刊-0095-04盾构近距离穿越已建隧道的施工影响分析徐前卫1,尤春安2,李大勇2(1.同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092 2.山东科技大学 土木建筑学院,山东 泰安 271019)摘 要:随着城市地铁的持续建设,近接既有地下建筑进行施工的工程大量涌现。

由于受地质条件和施工工艺的限制,盾构推进难免会对邻近建(构)筑物产生扰动,由此引发一系列的环境病害。

针对过黄浦江行人观光隧道从上部穿越刚刚建成的上海地铁2号线越江区间隧道,建立了三维有限元计算模型,研究了由于盾构推进而引起的地层扰动变形的规律性,并对已建隧道产生的施工影响进行了分析,并给出了相关的结论。

关 键 词:盾构;隧道;施工影响;有限元中图分类号:O 242.21 U 456.1 文献标识码:AAnalysis of construction influence of shield tunnelmachine passing over old nearby tunnelsXU Qian-wei 1, YOU Chun-an 2, LI Da-yong 1(1.Department of Geotechnical engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;2.College of Civil Engineering and Architecture, Shandong University of Science and Technology, Tai’an 271019, China )Abstract: With the construction of metro lines in cities, there are more and more cases of shield tunnel machine passing through old nearby buildings. Due to the constraints of geological conditions and construction techniques, the advance of shield tunnel machine will cause disturbance to these buildings, bringing series of environmental calamities. A sightseeing tunnel will pass over old nearby Metro line No.2 under Huangpujiang River. The 3D numerical model for this case is established. According to the calculation result, the law of stratum movement and influence of the construction on the below old nearby Metro line are analyzed. At the same time, some useful conclusions are drawn.Key words: shield tunnel machine; tunnel; construction influence; FEM1 引 言随着城市地铁的持续建设,地铁网络的不断完善,城市地下空间开发利用的规模也不断扩大,而近接既有地下建(构)筑物进行施工的工程大量涌现。

盾构近距离多次下穿对既有隧道变形的影响

盾构近距离多次下穿对既有隧道变形的影响

盾构近距离多次下穿对既有隧道变形的影响马健;李凤涛;袁飞飞;赵宇【摘要】通过对杭州地铁4号线2次近距离下穿地铁1号线施工过程沉降监测数据的分析,探讨盾构施工对既有隧道变形的影响规律.结果表明:既有隧道变形与盾构掘进的相对位置密切相关;盾构小角度穿越时对既有隧道沉降影响较大;多次穿越同一既有隧道时,不仅要加强对既有隧道的监测,同时也要对新建隧道进行变形监测,以便及时调整土舱土压力、注浆量等施工参数,防止既有隧道产生过大变形.%To unveil the influence of shield construction on adjacent tunnels,the paper analyzed the data collected in the monitoring and measuring of No. 1 Metro Line in Hangzhou amid the construction of No. 4 Metro line,which passes under the former twice with small spacing apart. The results showed that the deformation of existing tunnel was closely linked to its relative location to the shield operation,or to be more specific if the operation was carried out by a small angle to the existing line,the settlement induced may increase by a large margin. In case of multiple under passing,monitoring shall be tightened up for both existing tunnel and the ongoing construction,so as to better handle the earth pressure and the grouting volume in avoidance to over-deformation.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P64-67,71)【关键词】盾构下穿;既有隧道;掘进参数;隧道监测;变形【作者】马健;李凤涛;袁飞飞;赵宇【作者单位】上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海 200083;铁道第三勘察设计研究院集团有限公司,天津 300142;浙江大学滨海与城市岩土工程研究中心,浙江杭州 310058;浙江大学防灾工程研究所,浙江杭州 310058【正文语种】中文【中图分类】U455.43城市隧道施工不仅会引起地层沉降和变形,也会引起近旁的地铁隧道不均匀沉降、开裂,甚至破坏,从而可能引发列车出轨等严重事故[1-3]。

盾构下穿既有隧道扰动效应分析

盾构下穿既有隧道扰动效应分析

总第200期134公路与汽运Highways & Automotive Applications盾构下穿既有隧道扰动效应分析肖果(湖南省有色地质勘查局工程地质总队,湖南长沙 410000)摘要:新建隧道盾构下穿既有隧道易引起既有隧道结构产生附加沉降和内力,严重时会影响 既有隧道的正常运营。

为研究新建隧道开挖对既有隧道的扰动效应,以杭州某盾构下穿工程为背 景,采用有限差分软件构建新建隧道盾构开挖模型,计算得到既有隧道结构沉降及内力变化,并分 析不同盾构推力、两隧道距离及新建隧道覆土厚度对既有隧道的扰动规律。

结果表明,新建隧道施工造成既有隧道不均匀沉降率达0.05%,超过规范要求,应采取相应加固措施;既有隧道最终沉降值随盾构推力、两线距离及新建隧道覆土厚度增加而减小,增大盾构推力会引起开挖过程中既有隧道隆起变形增加。

关键词:隧道;下穿既有隧道;盾构推力;两隧道间距;覆土厚度;数值模拟中图分类号:U451文献标志码;A 文章编号= 1671-2668(2020)05-0134-06随着城市建设不断推进,地铁线路越来越多,线路空间交错情况越来越复杂,其中新建隧道近距离 下穿既有隧道的情况最为常见。

下伏新建线路施工会扰动周边一定范围内土体,破坏土层结构原有平 衡,导致既有线路结构产生附加内力和位移,甚至影响既有隧道的正常使用。

已有学者针对盾构正交和 斜交下穿既有隧道的情况进行了研究,如康佐等以 西安某盾构隧道正交下穿既有隧道为背景,采用有限元软件分析了既有隧道管片位移、内力及地表沉降规律;杨成永等通过数值模拟结合现场监测数据 及盾构施工参数,研究了盾构隧道近距离下穿既有线路时既有隧道的沉降规律;贺雪来等通过现场监 测与数值模拟,证明了盾构下穿工程采用MJS 加固 措施能显著控制地面沉降和既有隧道变形;杨春山 等以广州某盾构隧道工程为背景,建立盾构下穿既有线数值计算模型,得到了盾构掘进对既有线路位移的影响规律;来弘鹏等针对新建隧道小角度斜下 穿既有隧道工程,分析了土仓压力、注浆压力、注浆 量等施工参数对既有隧道的扰动效应。

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

压 应 力 出 现 在 两 管 盾 构 隧 道 中 心 上 方 隧 道边 墙底 部 位 置 ; 盾 构 隧 道 正 常 施 工 条 件 下 既 有 隧道 是 在
安全的 。
关 键 词 盾 构 隧 道
市政隧道
近 接施 工
施 工 力 学 行 为
1 引 言
M2线 工程 的影 响 ; 白廷 辉L 应 用 边 界 单 元 法 对 9 ] 相邻 隧道 3种 典型叠 交位 置关 系 引起 的 地层位 移 场分 布规律 及 相互影 响进 行 了分析 。为 揭示盾 构 近接施 工下 穿含 围护 桩矩 形公 路隧道 对 既有 隧道 和 围护桩 的影 响 , 者采用 有 限元法 , 笔 在有 效模 拟 盾 构施 工顶 推力 和脱 环 瞬 间应 力 释 放 的 基础 上 ,
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图 3 盾 构 隧 道 和 矩 形 隧 道 相 互 位 置 关 系
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图 5 双 洞 掘进 完 成 后 地 表 沉 降 ( 位 : 单 m)
地 层 区域受 到 隧道本 身 和 桩 基 的制 约 , 沉 降 明 其
显 偏小 。
图 9 单线贯通后既有隧道变形/ m
3 2 既有 隧道应 力与 变形 .
4r的 围 护 桩 对 其 实 施 保 护 , 长 桩 基 长 度 为 n 最

浅析盾构隧道近接下穿地下大型结构施工影响研究

浅析盾构隧道近接下穿地下大型结构施工影响研究

浅析盾构隧道近接下穿地下大型结构施工影响研究摘要:随着世界各国城市地下空间的不断开发与利用,在新建地下结构时遇到了许多“近接施工”问题。

包括隧道水平、竖直和倾斜平行、上下正交和斜交以及一条隧道近接桩基和地下管网等。

本文就近距离基坑开挖对下方既有隧道的影响做以下论述。

关键词:盾构隧道;地下大型结构;近接施工;中途分类号:U455.43文献标识码:A文章编号:1. 基坑卸载回弹影响性分析盾构隧道结构的局部刚度与土体相比极大,但是较长一段隧道的整体变形刚度则比较小,接近于影响土层的刚度,基本上随周围土体位移变化而变化。

在小位移变形的情况下,盾构隧道变形同土层位移一致。

因此,可以近似的认为隧道隆起变形与所处的土层回弹变形相同。

通过计算分析土层的回弹变形量,就可以间接得到下方穿过的隧道的变形量。

坑底隆起量计算的方法比较多,目前最为常用的解析求解方法是残余应力分析方法。

土体是典型的弹塑性材料,很小的加荷就能让其进入塑性状态。

因此卸荷后,土体内的应力在卸荷前后不会完全相等,会在土体内留有残余应力。

在此基础上,考虑土体应力路径和残余应力的基坑隆起变形计算方法-残余应力分析方法。

与土体压缩沉降的分层总和方法相似,坑底土体的最终隆起量是基坑开挖卸载应力影响深度范围内各土层回弹量的叠加。

而每一层土、每一深度的卸荷影响力和土体的卸荷变形模量不同,将分别计算,即分层总和计算基坑隆起。

1.1其中:为基坑最终的隆起量(m);n为计算厚度的分层数;为第i层土的卸载应力平均值(kPa);为第i层土的厚度(m);为第i层土的卸荷模量(kPa)对于上海软土地区,经过试验研究得到的考虑土性参数和卸荷应力路径等影响的土体卸荷模量的计算公式如下:1.2 其中为垂直向、水平向应力和平均固结应力;为静止土压力系数;为土的粘聚力、内摩擦角;为破坏比,其值一般在0.75-1.0之间,可近似的取Duncan-Chang模型中值;为初始卸荷模量系数,对于上海地区软土,经试验研究及工程实测反复分析,一般灰色淤泥质粘土=241.2;灰色粘土=265.4。

分析地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性

分析地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性

分析地铁盾构隧道近距离下穿既有铁路隧道安全性◎程磊(作者单位:长沙市建设工程质量安全监督站)引言:处于新构建盾构隧道范围内的右线隧道长度为2457m,并且在里程SDK45+250.146~SDK45+295.146这一范围内下穿既有铁路路基。

普铁设有有砟轨道,运行时速可以达到160km/h,属于国家一级电气化铁路,其中铁路路基包括表层和底层,厚度分别为4m 和2m。

铁路轨道面到区间隧道结构的净距离大概是26m,比隧道直径大了1倍。

左右线隧道的埋深有22m,两者的中心线距离为28m。

进行隧道施工时,优先选择左线隧道,待左线隧道施工完成并停机后,再进行掘进右线隧道。

一、有限元模型构建本论文运用底层-架构-实体三维模型(详情见图1所示),岩土体使用的是摩尔-库伦本构。

因为路基架构与隧道两者间的地点关系是相对而言的,将模型(图1)的尺寸设置为:x×y×z=100m×100m×65m,x 代表的是平行盾构施工方向,y 代表的是垂直盾构施工方向,z 代表的是地层竖向。

桩界面参数中,法向刚度模量、剪切刚度模量、最终剪力的取值分别是250000kN/m 3、25000kN/m 3、150kN/m 2。

左右隧道中心线之间相距28m,隧道埋深22m。

优先对左线隧道施工,施工完毕关停机器之后对有线隧道加以施工。

盾构隧道的内外径分别是5.5、6.2m,注浆层的厚度为0.33m,利用二维板壳单元来对盾壳与管片进行模拟。

另外,盾构管片每环是1.5m,千斤顶力为100kN/m 2,掘进压力与注浆压力分别是120、150kN/m 2。

图1数值计算整体模型图二、计算结果分析下表是路基总体在左线隧道(掘进第1到第5步)和右线隧道(掘进第6到第10步)在不同掘进步骤下的沉降数值。

表1路基整体在不同施工步下的最大沉降值根据表1可以看出,盾构隧道的施工会给路基整体的沉降值造成影响,伴随施工的持续开展,沉降数值会逐步变大。

地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路的影响分析

地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路的影响分析

2工 程概 况
沪 宁城 I
3 0 m/ 5 k h,且
× 2 m × 1 m) 4 . 的联 合加 固方案 。 固段各建 ( ) 8 加 构
筑 物 的位 置 关系 如 图 l 图 2所 示 。 与
3 1m,最 高 时速 可 达 0k 南京 市轨 道交通 三 号线
L WAYSU V YA E I N 2 1 () R E ND D S G 0 2 1
1引 言
目前 , 修建 地铁 隧道 的方法 主要有 明挖 法 、 浅
埋暗挖 法 ( 山法 ) 盾构法 。 构法 以其安 全性 矿 和 盾 高、 施工 速度 快、 防水 性 能好 等诸 多优 势 , 为 了城 成
地铁 隧道 施 工 引起 铁路 轨道 过 大沉 降和变 形将 影
响列车 正 常运行 、 造成运 营 事故 。
追 辅勘测勺没 计
地铁盾构隧道下穿沪宁城 际铁路 的影响分析
陈 靖
( 中铁第 四勘察设计院集团有 限公司城地院 武汉 406 ) 3 0 3
【 摘
要】 盾构隧道近距 离下穿既有高速铁路将造成轨道的不均匀沉降, 从而引起轨道变形, 影响列车正
常运行, 甚至造成运 营事故。鉴于此, 文章以南京市轨道交通 3 号线下穿沪宁城际铁路为依托 , 采用数值
塑 性 D— 型 。 P模
利 用 A YS的单元“ NS 生死 ” 功能 模拟 开挖土 体
和 施作 衬 砌 , 同时考 虑 施 工 中的应 力释 放 , 施 工 先
请 l _ _ 证
左 线 再施 工右 线 。有 限元 模 型采 用 的材料 物 理 力
学 参数 如 下表 1~ 2所 示 。有 限元模 型 单元 划 分

盾构隧道下穿对既有隧道影响分析

盾构隧道下穿对既有隧道影响分析

盾构隧道下穿对既有隧道影响分析摘要:新建隧道下穿既有盾构隧道,必然会引起既有隧道不均匀变形。

以青岛地铁6号线为背景,建立了三维有限元计算模型,研究了盾构隧道下穿施工对既有隧道的影响。

研究结果表明,对于盾构施工下穿既有隧道,应着重监测与施工方向平行管道的沉降,并做好相应的沉降控制措施。

关键词:下穿;盾构隧道;开挖;沉降1引言随着城市地铁建设的迅速发展,地铁线网越发复杂。

密集的地铁网的建设中新建盾构隧道势必穿越既有的管道线路,如何保证新建隧道能够顺利下穿既有管道线路,并确保既有管道线路的结构安全,目前无法从理论层面,且存在三大核心问题,即:既有隧道变形规律不清楚,控制标准不全面,施工措施不可靠,上述三类问题是目前隧道领域内普遍面临并急需解决的核心难点[1-3]。

现有的研究方法主要有理论计算、数值仿真以及经验模型和现场监测,数值模拟法因其操作方便,投资小而被广泛应用。

刘树佳等[4]建立了三维弹塑性模型,对上海地铁11号线上跨、下穿既有4号线的多线叠加复杂工况进行了研究。

江华等[5]将有限元数值模拟计算结果与现场监测数据对比,对深圳地铁隧道上跨施工对既有线引起的变形进行了研究。

赵宇鹏等[6]将现场监测与数值模拟法相结合研究了昆明两层四线叠交的特殊地铁施工工况,研究结果表明新建隧道与既有隧道的影响与两隧道夹角成反比。

鉴于上述问题陈述,现以青岛地铁6号线江山路为附近路段为研究对象,运用有限元软件ABAQUS模拟盾构施工过程,探究施工过程中新建盾构隧道对既有管道变形的影响,从而更好的指导了施工过程并为该类施工提供了参考依据。

2工程概况青岛地铁6号线江山路两侧地下水管众多,埋深约1~3m。

附近主要管线有雨水管、砼雨水管、铸铁上水管、钢燃气管。

盾构下穿既有管道段里程为:ZDK36+364.525~ZDK37+655.262,盾构隧道所处区域地处为微风化凝灰岩层。

3数值模拟为了较好地模拟盾构隧道下穿施工过程对既有管道的影响,同时考虑所建模型的合理性,在满足研究目的的条件下,根据研究内容对所建模型进行适当简化处理。

地铁隧道下穿施工对既有运营隧道的影响分析

地铁隧道下穿施工对既有运营隧道的影响分析

1 研究背景
随着城市地 铁 建 设 规 模 的 不 断 扩 大 ,线 路 交 叉 、 近接在所难免,新建地铁常常会遇到穿越既有地铁隧 道或其他隧道的工程难题。由于邻近既有隧道的影 响,加 之 既 有 隧 道 施 工 时 对 地 层 已 经 产 生 了 一 定 扰 动,在这样的围 岩 中 新 建 地 铁 隧 道 时 ,地 层 应 力 状 态 较初始施工时更为复杂及不确定;同时新建地铁隧道 的施工必然会对既有隧道产生影响,会对其周边围岩 产生扰动,从而 引 起 其 周 边 应 力 重 分 布 ,导 致 邻 近 既 有隧道的变形和内 力 发 生 变 化[1]。一 旦 变 形 或 内 力 超过允许值,就会对既有隧道的正常运营产生威胁。
近年 来,一 些 国 内 外 学 者 已 就 新 建 地 铁 隧 道 施 工对既有运营隧道的影响进行了分析研究。日本在 1998年编写颁布了《接近既有隧道 施 工 对 策 指 南》, 分析了近接工程施工的注意事项及区分了各种间距 的影响大小;中国台 湾 地 区 在 新 建 隧 道 对 既 有 隧 道 管片的影响方面进 行 过 相 关 研 究,以 数 值 模 拟 和 现 场实际量测为主,这 为 该 地 区 相 关 的 类 似 工 程 提 供 了较为可靠的参照[2-3];郭栋 依 [4] 据北京 地 铁 隧 道 十 号线下穿既有的地 铁 车 站 为 工 程 背 景,采 取 数 值 模 拟与现场实测相结 合 的 方 法,研 究 了 立 体 交 叉 隧 道 的新建隧道施工对 既 有 隧 道 的 影 响 因 素,并 提 出 了 具体的预加固方案;仇 文 革 系 统 的 提 出 了 地 下 工 程
本文以重庆轨道交通4号线与既有3号线隧道 交叉区段为工程背 景,利 用 有 限 元 软 件 动 态 模 拟 新 建隧道开挖过程,综 合 考 虑 开 挖 方 法、支 护 情 况、两 洞掌子面间距和每 次 开 挖 进 尺 各 参 数,分 析 新 建 隧 道施工对既有隧道 的 影 响,为 以 后 处 理 类 似 工 程 问 题提供参考。

盾构隧道下穿地铁施工对地铁隧道结构的影响

盾构隧道下穿地铁施工对地铁隧道结构的影响

盾构隧道下穿地铁施工对地铁隧道结构的影响摘要:为确保盾构安全顺利下穿地铁运营隧道,避免下穿过程中引起运营隧道过沉降,影响既有线运营安全。

以城际盾构隧道下穿广州既有地铁某区间为工程背景,对下穿各工况进行了有限元分析。

研究结果表明:通过采取一定施工措施,可有效减小运营隧道的机构沉降;有限元分析也能较好地预测既有隧道结构的沉降变形。

研究结果具有一定的工程实用价值,可为国内外类似工程提供借鉴。

关键词:盾构施工;运营隧道;变形规律1、引言随着城市建设的快速发展,城市轨道交通系统网络密布城市地下空间。

为了提高地下空间的利用率和线网规划的需要,新建盾构隧道和既有的地铁隧道之间相互穿越的工程问题也日益增加。

盾构隧道下穿地铁隧道时,安全控制等级要求高,社会影响面大。

地铁隧道底部土体扰动会引起既有地铁隧道产生附加应力,当既有隧道产生的变形及内力变化过大时,将影响地铁结构的安全甚至影响地铁运营的安全。

所以,为了保证既有地铁隧道的结构安全,研究下穿地铁的盾构隧道施工对地铁隧道结构安全的影响变得非常重要。

国内外学者对盾构隧道施工引起地层变形规律和施工控制措施进行了大量的研究工作,取得了较为良好的效果。

近几年盾构隧道下穿既有地铁工程的案例增长较快,对盾构下穿既有地铁工程的研究也取得一定的成果。

研究发现盾构穿越既有线施工中隧道变形与地质条件、盾构机型号、注浆措施和姿态调整等密切相关。

张志强、何川以南京地铁盾构下穿玄武湖隧道为工程背景,对盾构施工参数与玄武湖隧道结构沉降关系进行了深入的研究,提出了盾构下穿玄武湖隧道应采用低推力-缓慢掘进的推进模式。

本文以新建城际盾构隧道下穿广州地铁某区间为工程背景,研究了盾构下穿运营隧道应采取的施工措施及既有隧道沉降规律,研究结果可为国内外类似工程提供借鉴。

2、盾构隧道施工中保护既有隧道的措施2.1严格控制土压力在施工中严格管理,使实际土压略大于计算值。

根据地面沉降的结果来实时调整土压力计算过程中的各种参数、安全系数,使得将土压在盾构掘进过程中控制在一合理范围内。

盾构超近距离下穿既有地铁风险分析及控制措施

盾构超近距离下穿既有地铁风险分析及控制措施
(1)由于穿越地层为无水中砂层,当盾尾脱衬砌 管片后,管片背后土体处于无支护悬空状态,土体将会 向盾尾空隙移动,甚至于土体会产生局部坍塌,进而引 起松散范围的进一步扩大。
(2)由于盾构掘进引起既有出入段线隧道结构应 力场重新分布,从而导致正在运营的既有出入段线隧道 结构变形,而隧道结构变形会引起轨道变形,若超过限 值将影响地铁运营安全。
主要为密实状态的<2-5>中砂层,级配良好,成分为石
英、长石及暗色矿物等。底部含砾石,个别粒径较大。
地下水为第四系松散层孔隙潜水,补给来源主要
来自侧向径流补给、大气降水及绿化带灌溉水的入渗补
给,地下水水位埋深 22.7~26.6 m。该段盾构法隧道底
埋深最低处为 17.1 m,地下水位于隧道以下。
2 风险分析
(1)根据西安地铁在全断面砂砾石地层盾构法 施工经验,本区间工程施工宜选用大推力、高扭矩、 耐磨性能强并配置合理刀具的盾构机。为此,施工中 采用了中国中铁土压平衡盾构机,该盾构机总推力 37 000 kN,主驱动为液压驱动,功率为 945 kW,额定 扭矩 6 000 kN · m,脱困扭矩 7 200 kN · m,以满足在西 安地区砂层推进的需要。
新建盾构隧道与既有出入段线隧道的空间位置关系 极为复杂,平面投影关系上,两者呈近 30°相交,在空 间相对位置关系上,结构相交最近处净距仅为 0.99 m, 最远处净距约为 3.44 m。根据 D B11/T 716-2010《穿越 既有交通基础设施工程技术要求》,交叉角度越小,新 建盾构隧道施工对既有出入段线隧道的影响范围越大。 由于本工程是小角度斜下穿,因此既有出入段线隧道同 一横截面处左右轨的沉降可能会出现轨道高差。另外, 新建盾构隧道的施工必然会引起土层的应力重分布,进 而会引起既有出入段线隧道产生附加位移和附加内力。 因此,在新建盾构隧道施工过程中存在以下风险。

地铁双线盾构近距下穿既有盾构隧道施工沉降控制

地铁双线盾构近距下穿既有盾构隧道施工沉降控制

地铁双线盾构近距下穿既有盾构隧道施工沉降控制摘要:随着地铁的网络化发展,在换乘节点、线路交叉处将不可避免地出现新建地铁盾构穿越既有盾构隧道的工程。

并且,盾构施工一般只能通过调整掘进参数来减小施工对既有邻近建筑物的影响,因此,本文依托某工程,讨论双线盾构先后穿越施工影响下既有隧道的沉降规律,总结控制沉降的盾构施工参数经验及沉降控制措施,以期能为相关工程提供参考。

关键词:地铁;双线;盾构;近距离;下穿;盾构隧道;施工沉降控制1.引言现如今,城市人口数量越来越多,地铁工程快速发展,地铁隧道下穿既有线路状态也随之增加。

在实际施工中由于地理环境、施工质量、土层复杂性等因素的影响,在实际施工过程中易出现不同程度的地表变形问题。

本文结合地铁双线盾构下穿既有盾构隧道的工程实例,通过对既有隧道沉降的数值模拟,结合现场监测数据及盾构施工参数的分析,总结控制沉降的盾构施工参数经验,分析了盾构先后穿越施工影响下的既有隧道沉降规律,验证沉降控制措施的有效性,对于地铁安全运行具有很强的现实意义。

2.工程概况本工程盾构区间(左线长823.842m,右线长链0.202m,右线长821.940m ),该区间沿一环路北四段下方进行敷设,在一环路北四段东侧进入始发站。

始发后即下穿位于大里程端头的既有运营的3号线,下穿既有3号线里程范围为YCK31+202.578~YCK31+240.578。

既有3号线与车站主体端墙外侧距离为8m,正穿长度为20m;下穿处盾构隧道埋深20.39m,与3号线既有盾构隧道竖向净距约为4.065m。

图1:6号线下穿3号线平面图图2:6号线下穿3号线断面图根据钻孔揭示,施工范围内上覆第四系人工填土层(Q4ml);其下为第四系系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)黏土、粉质粘土、粘质粉土、粉细砂、中砂、卵石土,下伏基岩为白垩系上统灌口组(K2g)泥岩。

6号线下穿3号线地层均位于饱和、中密卵石层,地质条件自稳性差,区间处于岷江水系冲积平原一级阶地,地表水为府河水。

盾构隧道正交下穿既有隧道的影响性分析

盾构隧道正交下穿既有隧道的影响性分析
第2 6卷第 2期
2 0 1 7年 3月
河 南 城 建 学 院 学 报
J o u na r l o f He n a n Un i v e r s i t y o f U r b a n Co n s t r u c t i o n

V0 1 . 2 6 No . 2 Ma r .2 01 7
h a s l i t t l e e f f e c t o n t h e d e f o r ma t i o n i n t h e X - ・ a x i s a n d Y- - xi a s d i r e c t i o n s w h e n t h e n e w t u n n e l i s t u n n e l e d t h ou r g h t h e
GAO Do n g. W ANG Do n g — l i n ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , A n h u i J i a n z h u U n i v e r s i t y , H e f e i 2 3 0 0 2 2 , C h i n a )
值 最大, 隧道变形在安全 的限度 范围 内。
关键词 : 隧道 盾构 ; 仿真模拟 ; 正交下穿; 地表沉降
中图分类号 : U 2 5 文献标识码 : A
An a l y s i s o n i n lu f e n c e o f o r t h o g o n l a t u n n e l i n g o n s h i e l d t u n n e l
高 东, 汪 东林
( 安徽 建筑大学 土木工程 学院 , 安徽 合肥 2 3 0 0 2 2 )
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盾构隧道近距离下穿对既有运营隧道影

摘要:近年来城市轨道交通建设发展迅速,为人们出行带来极大便利.人口聚集的大城市如上海、北京、天津、广州、深圳等已形成复杂的地下交通网络,穿越既有隧道成为隧道建设的新常态,而新建盾构隧道近距离多次下穿施工会对既有隧道产生扰动致使其变形、应力叠加,进而影响既有线的安全运营.
关键词:盾构隧道;近距离下穿;既有运营隧道;影响
1盾构隧道下穿既有运营铁路的问题情况
1.1地表和结构物沉降问题研究
盾构隧道施工势必会对周围岩土体产生一定的扰动,造成地表沉降或隆起。

目前学术界通常采用数值模拟和现场监测数据相结合的方法,对地表沉降量的大小和施工对地表沉降的横向影响范围进行研究。

1.2主动加固方案效果评价
针对盾构隧道下穿的各种类型的铁路结构物,学者和技术人员根据具体工程情况,采用了具有针对性的加固方案。

2盾构隧道下穿施工的影响分析
2.1既有隧道拱底隆沉规律分析
(1)两次下穿施工造成既有线发生不均匀沉降,最终沉降曲线均呈现不对称的双峰式,最大沉降位置为新建两线中间偏向第二次下穿施工的轴线位置.(2)第一次下穿施工(右线)时,当切口环距既有上行线轴线底部7.2m,由于盾构机的土舱压力对前方土体产生挤压,底部各测点呈现隆起状态;当切口环到达既有上行线正下方时既有隧道发生沉降,最大沉降位于右线轴线正上方,最大沉降为
2.6mm,约占第一次下穿完成时最终沉降的80.5%;随着盾构机继续向前掘进,各测点继续沉降,但沉降幅度逐渐减小;第一次下穿完成时最终沉降达到
3.23mm,约占最终沉降的40.2%.(3)第二次下穿施工(左线)时,当切口环距既有隧道7.2m时整线均隆起,隆起最大位置为新建左线正上方;当切口环到达既有隧道正下方时整线呈沉降状态,最大沉降为6.92mm,约占最终沉降的86.1%;随盾构机切口环继续向前掘进沉降继续增加,但沉降幅度有所减缓;两线施工完成时最大沉降为8.04mm.(4)下行线的最终沉降略小于上行线,而最大隆起略大于上行线;但最大隆起、沉降位置与上行线一致.当切口环通过既有下行线轴线底部7.2m时,下行线达到最大隆起;当切口环通过既有下行线轴线底部21.6m时,既有下行线最大沉降达到最终沉降的87%,最终沉降的最大值为7.1mm.
2.2土舱压力对既有线沉降的影响
(1)隧道工程的沉降不仅与土罐压力的大小密切相关,而且随着土罐压力的增大,营业线的最终沉降量先增大后减小。

当土罐压力为0.24MPa时,营业线最终凸出(2)随着第二次区间下穿工程的施工,测点经历了变形的全过程:随着TBM的接近逐渐凸出-达到较大的凸出值-随着TBM的减少而减小避免凸出值-稳定沉降;在土舱低压工况下,较大的突出环节略落后于土舱高压工况,在0.06和0.24MPa工况下,测点沉降相对较快且稳定,表明土舱低压对周围砂土的振动较小,但不利于保持基坑开挖面的稳定性,因此TBM切割环靠近测点时会产生较大的沉降;然而,在工程施工过程中,过大的土罐压力会导致测点大量突出,因此在第一条地下通道工程施工期间,有必要有效地选择土罐压力(3),当土罐压力为0.18MPa时,测点的沉降略低于0.06MPa。

随着第二条地下通道工程的施工,当TBM缠绕环避开测点时,当土罐压力为0.18MPa时,测点的沉降量大于0.06MPa。

因此,在第二条地下通道工程施工过程中,可以通过进一步增加土罐压力来减少沉降的发展趋势。

2.3施工阶段的技术应用
为了更好地保证既有隧道的结构和运营以及新建铁路隧道的施工安全,通过不断的方案论证和改进,将基坑开挖爆破震动控制在较低水平,以确保既有隧道的安全,减少既有隧道的向下移动和变形。

为了完成上述目标,选择了中间边
(CRD)法进行V级岩石段的施工。

为了保证地表隧道和掘进的安全,合理控制
爆破振动对地表公路隧道的破坏,本爆破技术规范的要点从两个方面考虑:一是
选择爆破冲击减振技术,以降低爆破对岩体的振动;二是选择振动测试仪测试爆
破振动速度,确保振动速度不超过安全振动速度(10cm/s)。

为了更好地控制爆
破作业规模,采用短进尺和控制一次爆破量的方法来削弱新建隧道爆破地震数据
的抗压强度。

同时,采用预裂爆破隔离和弱化地震数据,将其传播到瑞坡隧道,
并采用微差爆破技术达到影响抗震的目的。

隧道初期基坑支护及支护安装的关键
技术——初期基坑支护应在基坑开挖工作台后立即进行,以避免软岩暴露时间,
控制软岩变形,避免软岩松动。

水泥稳定土采用湿喷法施工,严格控制各种原材
料的混合,确保混凝土施工的粘结性和喷层抗压强度稳定;贝雷架键控拱脚稳定,现浇钢梁脚锁紧螺栓选用φ42钢花管。

初期,基坑支护及支护设置应严格执行“以地质环境为重点,基坑支护先进,爆破弱,进尺短,震动小,早喷锚定,频
繁测量,早成环,二次衬砌”的标准控制。

1、平衡盾构背土及其地质结构基础
的沉降,控制土仓的工作压力。

在整个施工过程中,根据出土文物的状况进行数
据监测。

对获得的砂土驱动力、出土文物总数、砂土工作压力等数据进行分析,
得出工作压力波动误差、平衡砂土工作压力等主要参数,为施工提供依据,便于
施工阶段的技术调整。

严格控制误差的原因是为了减少平衡波动,避免深基坑和
欠挖。

2、严格控制盾构掘进速度。

应适当发布每班的开挖命令。

建议将行驶速
度控制在2.0~3.0cm/min,并在整个行驶过程中保持平均速度,以减少周围砂土
的振动。

应根据实际情况和理论来源,立即调整结构。

例如,排土量应控制在标
准偏差的95%,即38.5~39.9立方米/环。

在施工过程中,应保持每天5~6圈的
行车速度,保持均衡施工,与文物发掘率相匹配,尽量进行长期停工伤亡事故,
确保均衡施工。

3、严格控制盾构纠偏装置的数量。

在盾构施工的全过程中,本
项目专业技术人员将根据以往盾构穿越再生铁路线的工作经验,准确获取道路荷载、地质环境变化、隧道基础沉降、地质结构基础埋深等主要参数。

此外,还需
要对各种机械设备进行测试,如主轴的扭矩、液压千斤顶的驱动力等。

通过跟踪
勘探,准确测量信息量,跟踪调整,控制每个纠偏装置的数量。

应立即纠正小错误,以避免盾构掘进全过程中出现严重的数据错误。

2.4注浆压力对既有线沉降的影响
(1)注浆压力的大小对既有线测点的沉降产生较大影响,注浆压力越大,各
测点的最终沉降越小;当注浆压力为0.330MPa时测点最终呈隆起状态而不是沉
降状态.(2)在盾构下穿注浆过程中,注浆压力越大引起既有线拱底测点隆起越大,但最终沉降达到稳定越快.(3)第二次下穿施工会造成既有线沉降进一步增加,但
位于第二次下穿线正下方的1、4测点的最终沉降均大于2、3测点,进一步表明
第二次下穿线正上方附近测点受到的影响较大.
3结论
综上所述,现阶段高速铁路盾构隧道的科学研究仅限于基础理论和经验公式
法的推导中的地表变形,对上部铁路结构的危害没有公式计算。

标准值模拟级别
侧重于基本轨道基础沉降计算。

目前,对于盾构基坑开挖后的变形如何从地质结
构向地表、再向铁路路基工程、最后向轨道传递的原理,还没有系统的软件研究。

此外,从研究思路的角度来看,高速铁路车辆下盾构隧道施工的模型模拟较少。

有鉴于此,针对高速铁路动车下盾构隧道施工的未来技术发展趋势,明确提出以
下三点建议仅供参考:(1)对盾构隧道下的铁路进行现场检测和精细化管理室
试验,获取第一手技术数据信息。

(2)论述了高速铁路动车下盾构地质结构路
基工程轨道变形系统的系统软件,明确提出了变形传递系统。

(3)得出的结论是,盾构法防治上部铁路结构病害的基本理论和经验公式及规律,基本适用于工
程项目的实际活动。

参考文献:
[1]何川,封坤,方勇.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].西南交通
大学学报,2020,50(1):97-109.
[2]中国城市轨道交通2019年度数据统计[J].隧道建设:中英文,
2020,40(5):762-767.
[3]黄雅娜,蒋辉,李竹,等.天津站铁路下方施工盾构隧道引起的沉降分析[J].建筑科学,2020,28(S1):246-249.
[4]杜明芳,赵文才,蒋敏敏.盾构隧道下穿铁路箱涵引起轨道和地表沉降研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2020,39(2):122-129.。

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