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杭州盾构隧道地表沉降及管片位移数值模拟研究

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杭州盾构隧道地表沉降及管片位移数值模拟研究

作者：丁楠合肥工业大学

学位级别：硕士

二十一世纪,我国各大城市大力修建地铁隧道。地铁的出现改变了人们的出行方式,缓解了城市地面交通压力。盾构法作为地下隧道掘进工法常应用于城市地铁交通的建设。盾构法施工时会对周围土体结构造成破坏,可能会导致地面不均匀沉降、对... 详细信息

二十一世纪,我国各大城市大力修建地铁隧道。地铁的出现改变了人们的出行方式,缓解了城市地面交通压力。盾构法作为地下隧道掘进工法常应用于城市地铁交通的建设。盾构法施工时会对周围土体结构造成破坏,可能会导致地面不均匀沉降、对地下已存在的建筑结构产生影响。针对盾构施工造成的位移变化进行研究能够预测施工过程中产生的地面变形,隧道位移等状况可以有效提升对周围环境的控制力,增加施工安全性。本文通过数值计算模拟,结合一些现场实测数据,对杭州地铁6号线振浦路站医药大学站区间盾构隧道施工进行分析,得出了该区段地面沉降和管片位移等相关规律,可用于指导类似施工。同时,针对该区间施工状况,讨论了穿越地层性质、隧道相对位置两个因素对盾构沉降规律的影响,得出一些可以借鉴的结论。地表横向沉降曲线呈凹槽状,地表沉降模拟最大值与实测值基本吻合,盾构开挖对前后30m范围内对土体位移产生影响。盾构穿越不同地层时,在粘土层中沉降较大,在粉砂层中较小。隧道由下坡逐渐变为上坡时,其地表沉降逐渐减小。隧道地表沉降最大值随着轴心距的减小而增大,隧道最大地表沉降点逐渐左移。轴心距减小时,隧道整体朝左下方移动。地面变形随着隧道夹角的增大而逐渐减小,隧道夹角变化幅度相同时,地表沉降值减小幅度随着隧道夹角的增大而增加。

关键词：盾构隧道数值模拟地表沉降管片位移

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盾构隧道管片位移因素分析及控制措施研究

盾构隧道管片位移因素分析及控制措施研究

作者：赵晋西南交通大学

学位级别：硕士

本文以成都地铁某区间盾构隧道施工为工程背景,针对目前盾构法隧道施工过程中管片位移引起的错台问题,通过现场监测资料分析和数值模拟计算对管片错台和受力情况进行研究,分析错台影响因素并提出相应的控制措施。本文主要研究内容和成... 详细信息

本文以成都地铁某区间盾构隧道施工为工程背景,针对目前盾构法隧道施工过程中管片位移引起的错台问题,通过现场监测资料分析和数值模拟计算对管片错台和受力情况进行研究,分析错台影响因素并提出相应的控制措施。本文主要研究内容和成果如下：(1)根据现场监测资料分析管片错台沿隧道纵向的整体分布规律和盾构推进过程中随着管片至掌子面距离增大时错台的变化规律,结果表明管片错台整体上呈先增大后减小的趋势,并最终趋于稳定;管片脱出盾尾后在浮力作用下随着管片至掌子面距离的增大,错台随之增大并趋于稳定。(2)根据管片错台和盾构施工参数的现场监测资料,比较分析了各施工参数对管片错台的影响规律,依据分析结果提出了各施工参数的控制范围。(3)通过数值模拟分析了覆土厚度、千斤顶推力、注浆压力和螺栓预紧力对管片错台的影响,结果表明覆土厚度和注浆压力增大时管片错台随之增大,并且注浆压力分布方式对管片错台的分布位置影响很大;千斤顶推力和螺栓预紧力增大时管片错台随之减小。(4)根据现场监测资料分析和数值模拟计算的研究结果,分析总结了造成管片错台的影响因素,结合实际施工情况提出了管片位移控制措施。

关键词：盾构隧道管片位移现场监测数值模拟

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富水泥岩地层盾构隧道管片位移控制技术

葛洲坝集团科技 2021年第2期 19-21页

作者：陈招伟谢文璐张旻中国葛洲坝集团市政工程有限公司湖北省宜昌市

以武汉地铁轨道交通27号线土建施工BT第一标项目新路村站〜新大风井区间中、微风化砂质泥岩富水地层左右线盾构机下穿汤逊湖为背景,针对盾构机穿越汤逊湖时出现盾构隧道管片破损、错台、浮动、滚动等现象,对隧道管片位移的原因进行了分析... 详细信息

以武汉地铁轨道交通27号线土建施工BT第一标项目新路村站〜新大风井区间中、微风化砂质泥岩富水地层左右线盾构机下穿汤逊湖为背景,针对盾构机穿越汤逊湖时出现盾构隧道管片破损、错台、浮动、滚动等现象,对隧道管片位移的原因进行了分析,并研究了一系列控制措施和技术方案。研究表明,合理的运用管片姿态约束控制和盾构机姿态控制技术可以有效解决管片破损、错台、浮动、滚动等问题,并确保了盾构机顺利、快速、安全的穿越汤逊湖,也为以后类似工程积累了宝贵的施工经验。

关键词：富水泥岩盾构隧道管片位移控制措施

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富水软土地层盾构隧道管片位移控制技术研究

铁道建筑技术 2016年第2期 66-68页

作者：张贵平中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉430074

以郑州地铁1号线1标凯旋路站~西三环路站盾构区间富水软土地层左线盾构机穿越西流湖为背景,针对盾构机穿越西流湖时出现管片破损、上浮等现象,对管片位移原因进行了分析,并研究了一系列控制措施和技术方案。研究表明,运用管片约束控制... 详细信息

以郑州地铁1号线1标凯旋路站~西三环路站盾构区间富水软土地层左线盾构机穿越西流湖为背景,针对盾构机穿越西流湖时出现管片破损、上浮等现象,对管片位移原因进行了分析,并研究了一系列控制措施和技术方案。研究表明,运用管片约束控制技术和盾构机姿态控制技术可解决管片上浮、破损等问题,并确保了盾构机顺利、快速、安全地通过西流湖,也为以后类似工程施工积累了宝贵经验。

关键词：富水软土盾构隧道管片位移控制措施

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不同车速振动下管片位移对比分析

铁道勘测与设计 2014年第1期 46-50页

作者：戴林发宝中铁第四勘察设计院集团有限公司城地院

采用弹性地基梁板模型,得到两种列车时速下的轨下激振力。建立土体和盾构隧道三维数值模型,对比计算和分析了不同速度列车振动作用下盾构隧道管片位移规律。结果表明：在列车振动荷载作用下,管片节点位移呈现类似正弦分布的规律,左线管... 详细信息

采用弹性地基梁板模型,得到两种列车时速下的轨下激振力。建立土体和盾构隧道三维数值模型,对比计算和分析了不同速度列车振动作用下盾构隧道管片位移规律。结果表明：在列车振动荷载作用下,管片节点位移呈现类似正弦分布的规律,左线管片发生逆时针旋转,右线管片发生顺时针旋转;当列车交会通过双线隧道时,左右线管片节点位移近似呈对称分布;车速越大,管片的最大位移越大。

关键词：轨下激振力管片位移列车振动

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盾构隧道管片位移分析

隧道建设 2003年第5期23卷 8-10页

作者：叶康慨中铁隧道股份有限公司河南新乡453000

在盾构施工过程中,受隧道地质条件、地下水、盾构掘进参数、管片选型与安装质量、背衬注浆等因素的影响,管片在脱离盾尾后将产生空间位移。本文结合现场施工对管片位移产生的原因进行了简要分析、总结,提出了减少管片位移的方法。

关键词：隧道施工盾构法地质条件管片位移现场施工原因分析地铁隧道

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粉质黏土地层盾构隧道下穿河流地表变形研究

矿业研究与开发 2022年第6期42卷 79-84页

作者：高永涛张鑫磊李建旺周喻北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司河南洛阳市471000

以苏州地铁6号线双线盾构隧道下穿外城河为背景,结合盾构下穿河流施工工艺,借助Midas数值模拟与现场监测数据对地表位移及管片变形规律进行研究。重点讨论了盾构施工中注浆压力和注浆材料对地表变形的影响。研究结果表明:在双线隧道开... 详细信息

以苏州地铁6号线双线盾构隧道下穿外城河为背景,结合盾构下穿河流施工工艺,借助Midas数值模拟与现场监测数据对地表位移及管片变形规律进行研究。重点讨论了盾构施工中注浆压力和注浆材料对地表变形的影响。研究结果表明:在双线隧道开挖的过程中,地表隆起有叠加效应,最大隆起值达到了2.86 mm,约为单线隧道开挖的最大变形量的1.5倍,最大地表隆起出现在两条隧道轴线连线中点偏向后行隧道一侧。地表的最大水平位移发生在双线隧道左上及右上两侧。左、右线管片整体上浮,最大竖向位移出现在两隧道中间内侧偏下的位置,右线管片左下侧变形明显大于左线右下侧变形,但变形趋势大致相同,呈对称分布。讨论了不同注浆参数对地表位移的影响,为双线盾构隧道下穿河流施工引起的地表位移预测提供了参考。

关键词：双线盾构地表变形管片位移注浆压力注浆材料

盾构掘进过程中衬背注浆液对管片上浮影响及控制

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第4期 109-113页

作者：邓英敏中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司上海200135

长期以来,在盾构法施工过程中,隧道管片上浮问题一直未引起人们的重视。随着盾构法隧道建设技术水平的不断提高,管片上浮问题日益突出,给隧道建设及运营带来了很大的难度,直接关系到工程质量及隧道安全。通过对石家庄地铁3号线“位同站... 详细信息

长期以来,在盾构法施工过程中,隧道管片上浮问题一直未引起人们的重视。随着盾构法隧道建设技术水平的不断提高,管片上浮问题日益突出,给隧道建设及运营带来了很大的难度,直接关系到工程质量及隧道安全。通过对石家庄地铁3号线“位同站”至“三教堂”区间盾构推进过程中,管片拼装完毕后,在区间内因盾构施工而产生的“浮力”现象,进行了规律性的分析与总结,并针对“浮力”问题,提出了相应的防治技术措施,以期为今后为石家庄轨道交通后续线路的建设施工提供一定的借鉴。

关键词：盾构隧道管片位移规律分析控制

地铁盾构同步注浆对地表沉降的影响规律及机理研究

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地铁盾构同步注浆对地表沉降的影响规律及机理研究

作者：罗海燕太原理工大学

学位级别：硕士

盾构隧道施工中壁后注浆至关重要,通过研究其对地表沉降的影响规律及特征机理可为地铁的安全高效建设提供一定的参考依据。现有大部分研究均是单独分析各注浆参数如注浆量、注浆压力、注浆材料等影响地层变形或应力,并未分析多因素调整... 详细信息

盾构隧道施工中壁后注浆至关重要,通过研究其对地表沉降的影响规律及特征机理可为地铁的安全高效建设提供一定的参考依据。现有大部分研究均是单独分析各注浆参数如注浆量、注浆压力、注浆材料等影响地层变形或应力,并未分析多因素调整条件下地层变形规律。同时,由于太原市特有的工程地质和水文地质条件,在地铁隧道施工时,更应加强壁后注浆对地层变形以及土体位移的影响研究。本文以太原市地铁二号线一期工程中心街西站——南中环街站为背景,以理论分析和数值模拟为主要研究方法,研究盾构隧道施工过程中土层应力及稳态,结果表明:在隧道开挖面出现应力集中现象,隧道开挖引起周围一定范围土体和地表土层的剪切破坏;随着盾构的推进,隧道周围土体发生失稳破坏的范围变化较小,而地表塑性屈服范围逐步向两侧扩展;利用FLAC3D模拟盾构隧道施工时采用刚度迁移法,揭示隧道开挖完成后横向、轴向地表沉降及管片位移规律:横向地表沉降呈对称“凹槽”型,隧道轴线上部地层沉降最显著,地层变形量随距轴线距离的增大而减小,直至一定范围之后趋于稳定,其主要影响区域为距隧道轴线20m处(约3D);轴向地表沉降沿隧道推进方向变化相对较小,且盾构推进过程中,轴向地表沉降呈“S”型曲线;管片变形整体呈顶部管片下沉、底部管片上浮、左右侧管片产生远离隧道轴线的位移;从横向、轴向地表沉降及管片位移对考虑与不考虑浆体凝固进行对比研究,两者差异显著,表明在利用数值模拟软件模拟盾构施工全过程时,刚度迁移法的运用是必不可少的;分别研究注浆量、注浆压力、注浆材料弹性模量、泊松比对横向、轴向地表变形以及管片位移的影响规律:注浆参数的增大均能有效控制横向、轴向地表沉降及顶部管片的下沉;而底部管片上浮及左右侧管片位移均随注浆参数的增大而增大;注浆参数对于管环位移影响显著性均为:底部管片上浮>顶部管片下沉>右侧管片侧移;综合分析各注浆参数对横向、轴向地表沉降及管片各关键部位的位移影响,注浆量不宜超过150%;注浆压力宜取0.35-0.45MPa;注浆材料弹性模量取值为1.0-1.5MPa,泊松比不宜超过0.3;在此基础上,以横向最大地表沉降、轴向最大地表沉降以及底部管片上浮为指标,利用正交试验综合分析注浆参数对隧道及地表变形的影响,采用多元回归方法得到隧道及地表变形与各注浆参数间的相关规律:利用正交试验分析壁后注浆注浆量(A)、注浆压力(B)、注浆材料弹性模量(C)、泊松比(D)对地表沉降的影响显著性为:横向和轴向地表沉降以及底部管片的上浮均为A>C>D>B;利用数值模拟将注浆层划分为上下两部分,研究不均匀注浆对于地表沉降及管片位移的影响,为后续工程施工提供参考依据。结果表明:不均匀注浆不影响地表沉降及管片整体变形规律;不均匀超注浆和注浆压力“上小下大”对地表沉降有所控制;不均匀注浆呈“上小下大”时会加剧底部管片的上浮。

关键词：注浆参数刚度迁移法正交试验地表沉降管片位移