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盾构切桩掘进对托换桩的影响分析

隧道建设（中英文） 2019年第A1期39卷 176-179页

作者：窦成功王宁中铁隧道集团二处有限公司河北三河065201 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013

为了研究盾构切桩掘进对新托换桩的影响,以南昌地铁2号线某盾构切桩工程为背景,运用ABAQUS有限元软件建立三维实体模型,分析施工过程中新托换桩位移和弯矩变化情况。设置切除旧桩前、刚切除旧桩后以及切除旧桩并向前掘进一定距离3种工况... 详细信息

为了研究盾构切桩掘进对新托换桩的影响,以南昌地铁2号线某盾构切桩工程为背景,运用ABAQUS有限元软件建立三维实体模型,分析施工过程中新托换桩位移和弯矩变化情况。设置切除旧桩前、刚切除旧桩后以及切除旧桩并向前掘进一定距离3种工况,提取3种工况下新托换桩的变形和弯矩进行分析,进而对直接盾构切桩掘进方案的合理性进行评价。计算结果表明:1)盾构掘进切除旧桩造成托换桩垂直于隧道轴线方向的最大变形发生在隧道上方约2.5m处,沿隧道轴线方向的最大变形发生在桩顶;2)托换桩桩身最大弯矩出现在隧道断面深度范围内,最大值可达到600kN·m以上,因此桩基设计时,不仅要进行正截面受压承载力验算,还需进行受弯承载力验算。

关键词：盾构切桩数值模拟托换桩变形桩基设计桩身弯矩

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盾构切桩穿越建筑群时房屋倾斜影响分析

山西建筑 2023年第6期49卷 98-101页

作者：甘政政张立亚湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南湘潭411201

地铁盾构切桩穿越建筑群会导致房屋发生不均匀沉降,借助TS30测量机器人对深圳地铁9号线某小区的9号楼~13号楼群进行实时动态监测。监测结果表明:左、右线先后穿越9号楼的过程,叠加应力可减小房屋长边的倾斜值,最大斜率仅-0.24×10^(-3)m... 详细信息

地铁盾构切桩穿越建筑群会导致房屋发生不均匀沉降,借助TS30测量机器人对深圳地铁9号线某小区的9号楼~13号楼群进行实时动态监测。监测结果表明:左、右线先后穿越9号楼的过程,叠加应力可减小房屋长边的倾斜值,最大斜率仅-0.24×10^(-3)mm/m,但未改变短边的倾斜方向;房屋长边“V”型构造产生的附加拉力会引起外墙竖向裂缝;左线穿越10号、11号楼和右线穿越13号、12号楼的过程,房屋长边的倾斜值大于对边和临边,穿越过程短边的倾斜方向发生逆转;斜率变化集中在刀盘进入房屋至盾尾离开期间,并滞后出现最大斜率,且监测边距离盾构中心越远,滞后现象越明显;盾构快速推进切桩导致长边斜率快速增大,地面同步注浆会减小房屋倾斜,达到房屋纠偏的目的。

关键词：盾构切桩穿越建筑群测量机器人倾斜分析

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地铁盾构隧道切桩穿越建筑群的沉降影响分析

测绘通报 2016年第8期 81-85,117页

作者：张立亚张宏梅邓喀中龙四春陈清松湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学建筑与城乡规划学院湖南湘潭411201 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221118

地铁盾构隧道通常不可避免地会穿越城市密集的建筑楼群,盾构切桩穿越会对住宅楼的形变产生较大的影响。本文使用TS30测量机器人对深圳某小区的9—13号楼群在盾构切桩穿越过程中进行了实时动态监测。监测结果表明:同一幢建筑物上的监测... 详细信息

地铁盾构隧道通常不可避免地会穿越城市密集的建筑楼群,盾构切桩穿越会对住宅楼的形变产生较大的影响。本文使用TS30测量机器人对深圳某小区的9—13号楼群在盾构切桩穿越过程中进行了实时动态监测。监测结果表明:同一幢建筑物上的监测点变化趋势基本一致,离中线越近,沉降变化越大,反之沉降较小;相同距离切桩数量越多,相应建筑变形越大;刀盘到达监测点正下方切桩时,下沉突然增加,此时下沉速度最快,达1.49 mm/m;刀盘脱离房屋时,下沉继续增加,从刀盘进入房屋到盾尾脱离房屋期间,累计下沉占总沉降量的60%以上;房屋长边上监测点距中线垂直距离大于15 m时,沉降值小于5 mm,可以减少监测布点个数;距离大于30 m时,沉降值小于3 mm,可以不再布设监测点。这些研究可为后期建立盾构隧道不同埋深时与建筑物沉降的函数关系提供数据资料,也为以后盾构切桩穿越既有建筑群变形监测点优化设计提供宝贵实践经验。

关键词：盾构切桩穿越建筑群测量机器人自动化监测

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盾构切削钢筋混凝土桩基的动力响应

土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：陈裕康李兴高梅君张胜张长顺闵凡路北京交通大学土木建筑工程学院河海大学土木与交通工程学院上海隧道工程有限公司

为分析盾构切桩过程中的动力响应特征，以南京地铁10号线盾构穿越群桩工程为背景，结合数值模拟和理论分析，求解盾构切桩冲击荷载诱发的动力响应。在刀盘上安装振动传感器，对盾构切桩刀盘动力响应进行监测。结果表明：当盾构以5 mm/s... 详细信息

为分析盾构切桩过程中的动力响应特征，以南京地铁10号线盾构穿越群桩工程为背景，结合数值模拟和理论分析，求解盾构切桩冲击荷载诱发的动力响应。在刀盘上安装振动传感器，对盾构切桩刀盘动力响应进行监测。结果表明：当盾构以5 mm/s左右的推进速度低速切削钢筋混凝土桩基时，推力和扭矩变化较小，且由于桩基为圆柱形，切削断面缓慢增大，推力和扭矩表现出明显的滞后性，整个切桩过程中，推力和扭矩峰值约为初始值的1.3倍和1.25倍；数值模拟结果表明，在刀具多次切削作用下，钢筋切口表现为挤压-拉伸断裂，在冲击荷载作用下，刀盘轴承位置出现多个动力响应波峰，峰值接近0.6g；实测数据表明，在冲击荷载作用下，刀盘轴承位置振动加速度出现连续多次的峰值，间隔约为0.1 s，幅值接近0.5g，实测冲击响应波形与理论解高度相似，两者之间相互验证，该波形可作为多把刀具连续切削钢筋的典型特征；在整个切桩过程中，加速度响应有效值Xrms、峰值XP将显著升高，最大强度约为切削黏土地层时的2倍，且在切桩完成后迅速掉落。

关键词：盾构切桩钢筋混凝土桩动力响应时频特征实时监测数值分析

盾构接收掘进地质力学模型试验数值分析及切桩原理研究

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盾构接收掘进地质力学模型试验数值分析及切桩原理研究

作者：韩旭北京建筑大学

学位级别：硕士

盾构工法具有诸多优点,在隧道修建过程中得到了广泛应用。盾构接收是盾构施工中最容易发生事故的环节,直接关系到盾构隧道能否顺利实施与及时贯通。盾构接收过程中由于盾构前方土体的减少,导致前方土体的应力、位移及围护结构的受力发... 详细信息

盾构工法具有诸多优点,在隧道修建过程中得到了广泛应用。盾构接收是盾构施工中最容易发生事故的环节,直接关系到盾构隧道能否顺利实施与及时贯通。盾构接收过程中由于盾构前方土体的减少,导致前方土体的应力、位移及围护结构的受力发生改变,以及盾构直接切削GFRP筋混凝土围护桩机理尚不明确,为解决上述问题,本文根据北京地铁12号线长春桥站盾构接收为工程依托,利用理论分析、数值模拟、现场监测数据进行对比分析;针对盾构接收掘进三维地质力学模型试验提供合理的参数“预演”,利用不同的掘进参数进行模拟比较,为指导模型试验提供理论依据,提高试验准确率,减小误差。研究取得的具体成果如下:1.地层参数反演及盾构接收过程数值模拟研究通过对盾构接收掘进的数值计算得出GFRP筋混凝土围护桩侧向位移为32.7mm,其中由于盾构接收掘进导致的桩体侧向位移量为15.71mm,占总变形量的48%。结合现场对围护桩监测及数值分析来看:从距洞门172环左右开始对洞门处GFRP筋混凝土围护桩开始影响,盾构前方土体受力状态改变,从半无限土体向有限土体发生过度,当掘进到距围护桩12环以内开始进入有限土体状态。2.盾构无障碍接收地质力学模型试验数值模拟结合第二章针对盾构接收掘进的过程进行划分。模型盾构机在开始掘进的时候,要迅速建立土仓压力,盾构掘进到距洞门10环左右时,洞门处土体应力场及位移场开始发生变化,土体开始逐渐进入有限土体状态。控制盾构刀盘所受侧向压力不小于30kN,正常掘进段(距洞门10环之前)控制速度为6mm/min左右;接收掘进段(距洞门10环内)控制速度为3mm/min左右。3.盾构切割GFRP筋混凝土围护桩机理在同一推进速度下,刀盘转速越大,桩体所受径向力越大,切桩效果越明显,刀盘扭矩也随之增大;在同一刀盘转速下,推进速度越大,桩体所受切向压力越大,桩体易发生整体向基坑临空侧倒塌事故。切桩时应该遵循“转速大,扭矩小,推力小”的原则。GFRP筋混凝土围护桩破碎的过程可简化为裂缝的产生、扩展与连通(裂碎的桩体得以剥落)的过程。

关键词：盾构法施工盾构无障碍接收数值模拟三维地质力学模型试验盾构切桩

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盾构切削桩基研究现状综述

隧道建设（中英文） 2023年第10期43卷 1637-1656页

作者：贾蓬孙占阳赵文宋立民东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 中铁三局集团第四工程有限公司北京102300

为厘清盾构切桩的发展脉络,全面掌握其应用及发展情况,综述了国内外盾构切削桩基技术的研究现状。首先,基于文献计量分析对盾构切桩相关文献的热点关键词和发展趋势进行分析,归纳总结盾构切桩领域的研究热点及研究进展。其次,在此基础... 详细信息

为厘清盾构切桩的发展脉络,全面掌握其应用及发展情况,综述了国内外盾构切削桩基技术的研究现状。首先,基于文献计量分析对盾构切桩相关文献的热点关键词和发展趋势进行分析,归纳总结盾构切桩领域的研究热点及研究进展。其次,在此基础上分别从盾构改造、掘削参数优化、盾构切桩引起的地层响应和桩基承载力研究3个方面综述当前最新研究成果。最后,对盾构切削桩基的主要研究方法、研究机制、适用范围及优缺点进行归纳总结,探讨有待解决的主要问题以及未来重点研究方向。结果表明:1)10余年来盾构切桩技术发展迅速且取得了良好的切桩效果及经济效益反馈,切桩技术已相对成熟;2)刀具参数及布置方式尚没有明确的确定方法,在复杂地质条件下,仍存在刀具磨损和钢筋缠绕刀盘的现象;3)由于混凝土脊破裂面产生的机制尚不明确,且已有的计算方法未考虑混凝土强度的影响,刀间距设计多依赖已有的工程经验;4)盾构切桩掘削参数的选取多是基于数值模拟和室内试验,对实际工况都进行一定程度的简化,难以反映切桩过程中盾构与桩基相互作用的复杂效应;5)推力和转矩计算模型的公式简化条件不尽相同、侧重点各不相同,公式的推广性和适用性还需进一步提高;6)目前对切桩引起的地表沉降以及控制措施研究较多,影响机制方面的研究还较少。

关键词：盾构切桩刀盘改造掘削参数地表沉降

盾构区间隧道下穿高架桥桩基群施工技术与环境影响预测

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现代隧道技术 2016年第1期53卷 165-172页

作者：周济民中国铁建国际集团有限公司北京100855

针对北京地铁16号线盾构区间隧道下穿万泉河高架桥桩基群工程案例,结合对既有桥梁结构形式、周边环境以及现场作业空间的分析,提出了桩基托换以及盾构直接切桩的施工方案,研究了在确保既有桥梁结构正常使用功能条件下盾构穿越既有桥梁... 详细信息

针对北京地铁16号线盾构区间隧道下穿万泉河高架桥桩基群工程案例,结合对既有桥梁结构形式、周边环境以及现场作业空间的分析,提出了桩基托换以及盾构直接切桩的施工方案,研究了在确保既有桥梁结构正常使用功能条件下盾构穿越既有桥梁的桩基托换技术,借助三维数值模拟计算了盾构下穿施工对桥梁桩基的影响规律。计算结果表明,横断面方向的差异沉降量和倾斜量明显大于纵断面方向;当一个桩基位于隧道正上方,而另一个位于远离开挖隧道的位置时,差异沉降量值最大。

关键词：区间隧道桩基托换盾构切桩桥下成桩数值分析

磨料水射流联合盾构切削钢筋混凝土桩的技术研究

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磨料水射流联合盾构切削钢筋混凝土桩的技术研究

作者：王广中南大学

学位级别：硕士

盾构掘进遇到既有桩基时,采用盾构直接切削桩基是近年来处理该工况的新方法,但是该技术在国际国内尚未成熟,易造成盾构机被钢筋箍死、地层失稳等问题,切桩风险极高。本文基于沈阳地铁4号线盾构切桩项目,引入磨料水射流作为辅助切桩工具... 详细信息

盾构掘进遇到既有桩基时,采用盾构直接切削桩基是近年来处理该工况的新方法,但是该技术在国际国内尚未成熟,易造成盾构机被钢筋箍死、地层失稳等问题,切桩风险极高。本文基于沈阳地铁4号线盾构切桩项目,引入磨料水射流作为辅助切桩工具,对磨料水射流联合盾构掘削桩基相关理论与技术进行深入研究。研究成果如下:(1)开展磨料水射流切割钢筋混凝土室内试验,探究不同靶距与横移速度下钢筋混凝土的切深变化规律。根据射流速度轮廓与能量转化理论推导出磨料水射流最大动能公式,并基于该公式对射流最优流量比进行研究,推导出最优磨料质量流量理论公式。(2)建立一种能够全过程模拟磨料水射流切割钢筋的数值模型,探究了钢筋在射流冲击下的破坏机理。运用SPH-FEM耦合算法,使用RHT本构模型描述了混凝土损伤演化机制。以射流速度、流量比、射流直径三个因素进行射流冲击C35混凝土正交模拟试验,分析三个因素对混凝土损伤系数χ与冲击深度h的影响,并针对盾构切桩工程提出了“高泵压、大直径、多磨料”参数配置理念。(3)建立刀具切削钢筋混凝土数值模型,探究多种尺寸的刀具切削钢筋混凝土的力学特性,进而对刀具进行优化设计。基于优化的刀具,建立了磨料水射流联合刀具切削钢筋混凝土有限元模型,研究了不同射流切深对刀具受力的影响。同时建立了刀具在圆弧运动下切削钢筋混凝土数值模型,研究了圆弧运动下刀具的受力特点,并结合实际工程案例分析了盾构切桩工程中刀具崩裂的主要原因。(4)开展磨料水射流联合盾构切桩现场试验,证明了磨料水射流联合盾构切桩的可行性,确定了磨料水射流联合盾构切桩的具体施工工艺,为磨料水射流联合盾构切桩积累宝贵经验。图123幅,表23个,参考文献102篇

关键词：盾构切桩磨料水射流数值模拟掘进参数切桩试验

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盾构全断面切削穿越钢筋混凝土桩试验研究

盾构全断面切削穿越钢筋混凝土桩试验研究

作者：周璇北京交通大学

学位级别：硕士

苏州轨道交通2号线盾构全断面掘削广济桥群桩项目,在始发洞门前进行盾构机全断面切削穿越Φ1200mm钢筋混凝土桩基现场试验。目前,国内虽已有多个盾构切削穿越桩基的施工案例,但国际上还没有盾构机切削钢筋混凝土桩基的成套方案,相关的... 详细信息

苏州轨道交通2号线盾构全断面掘削广济桥群桩项目,在始发洞门前进行盾构机全断面切削穿越Φ1200mm钢筋混凝土桩基现场试验。目前,国内虽已有多个盾构切削穿越桩基的施工案例,但国际上还没有盾构机切削钢筋混凝土桩基的成套方案,相关的系统研究也比较少。本文综合采用大型现场试验、理论分析和数值模拟等技术手段对盾构机全断面切削穿越钢筋混凝土桩基的机理进行了全面深入的研究,取得了一系列理论和有益于实际工程的研究成果。1)统计国内现有盾构机穿越桩基的案例,总结施工经验。提出合理的盾构机改造方案和试验方案;2)分析总结盾构机切桩现象,探索研究刀具切削钢筋的机理;3)分析盾构掘进参数之间的关系,总结相关规律;4)以现场监测和数值模拟两种手段共同分析了桩的受力和变形,得出钢筋的受力及桩的变形规律;5)在已有刀盘刀具改造方案的基础上,根据试验研究成果提出优化方案;6)根据试验测得的磨损量计算磨损系数,进而估算出实际切削穿越桥桩时刀具的磨损量,其值小于刀具允许的最大磨损量。为今后类似的工程中盾构已配置刀具是否足以切削桩基提供一种可行性分析方法;7)从避免推力扭矩过大、避免拉断钢筋时产生的超大应力使刀具合金崩落、及控制桩机变形三个方面出发,为“低速切桩模式”提供了理论支持。

关键词：盾构切桩掘进参数刀具配置切削机理桩基受力和变形