地鐵隧道施工過古城墻地表變形及控制措施

文章就盾構法地鐵隧道施工導致地表變形的相關問題進行分析探究，結合諸多影響因素，首先分析了盾構法地鐵隧道施工的地表變形影響因素，包括施工方法與地層性質兩方面，進而總結并提出了盾構法地鐵隧道施工地表變形的策略，指出要優(yōu)化盾構施工監(jiān)測方案設計，重視并落實施工段的渣土改良，強化隧道施工開挖面穩(wěn)定性技術運用，所得結論對類似工程具有一定的借鑒作用。

以南京地鐵1號線許府巷—南京站區(qū)間隧道為背景,結合現場監(jiān)測數據及各項掘進參數設置,對土壓平衡盾構在富水飽和粉土、粉砂夾細砂、粉細砂地層中掘進引起的地表變形過程和分布規(guī)律進行分析,并使用有限差分法程序flac3d對考慮盾構施工工序、地下水位、土倉壓力和注漿等因素的地表變形進行模擬計算分析。實測分析結果表明地表變形特征為:沉降速率大,測點最大沉降速率在-12~-15mm.d-1之間;地層穩(wěn)定快,盾尾脫出2~3d后地層即趨于穩(wěn)定;影響范圍小,盾構掘進對隧道縱向地表的擾動在刀盤前方約10m至盾尾后方16~20m的范圍內,橫向地表沉降主要分布在隧道中心線兩側各5~7m的范圍內,地表距中心線20m以外幾乎不受影響。模擬計算地表沉降分布結果與實測數據基本吻合。

當地鐵隧道近鄰既有建(構)筑物施工時,隧道與建筑物之間將不可避免發(fā)生動態(tài)的相互作用,而這種作用的起因源于地鐵隧道的開挖擾動作用,地鐵隧道與建(構)筑物二者之間的相互作用通過地層這一媒介發(fā)生,而地表沉降大小二者之間的相互作用程度密切相關,因此,有必要對地鐵隧道施工引起的地表沉降研究進行綜述分析,后后續(xù)研究奠定基礎。

北京地鐵10號線雙井站—勁松站區(qū)間左線在k23+370附近下穿永3樓,下穿長度12m左右,然后從16層居民樓側下方穿過(樓房與結構外皮最近水平距離僅2.935m)。采用原設計方案施工,監(jiān)測結果及理論分析表明建筑物不均勻沉降將超過允許值。采用優(yōu)化后的設計參數保證了建筑物的安全,為工程順利建設提供技術支持,并對以后類似環(huán)境條件下工程積累經驗。

基于控制理論,建立了城市地鐵隧道工程地表沉降的理論控制模型;結合動態(tài)規(guī)劃原理,提出了城市地鐵隧道工程地表沉降動態(tài)最優(yōu)控制策略制定程序。文章對深圳地鐵大劇院站～科學館站區(qū)間三連拱隧道工程地表沉降的控制問題進行了理論探索,取得一些有意義的成果,為該工程的順利實施提供了重要的依據并具有一定的指導作用

地鐵隧道施工變形監(jiān)測控制——隨著城市建設的開展，地鐵沿線的深基坑越來越多，如何在基坑開挖中保護正在運行中的地鐵隧道，是一個十分現實的問題，本文針對地鐵隧道的施工變形影響。提出了減小隧道位移的各項技術措施。

隨著城市建設的開展,地鐵沿線的深基坑越來越多,如何在基坑開挖中保護正在運行中的地鐵隧道,是一個十分現實的問題,本文針對地鐵隧道的施工變形影響,提出了減小隧道位移的各項技術措施。

研究地裂縫影響區(qū)內存在可弱化土體的不利因素情況下,西安黃土地區(qū)地鐵隧道暗挖斜穿地裂縫施工所誘發(fā)的地表及隧道相關變形規(guī)律。通過flac3d模擬預測施工變形規(guī)律,并與實際監(jiān)測數據進行對比分析,得到以下結論:(1)flac3d模擬表明,隧道暗挖施工穿越地裂縫時裂縫臨近處收斂值會在初期出現短暫負收斂現象;(2)地表在地裂縫影響帶的差異沉降發(fā)展集中在穿越前和穿越過程中,而拱頂上下盤差異沉降主要集中在穿越過程中;(3)當地裂縫影響帶內存在可弱化土體強度的不利因素時,地表最終沉降的峰值點會向不利因素處移動;(4)拱頂最終沉降的峰值點基本在隧道軸線和裂縫的相交處,其受地表的土體弱化因素影響較小。

通常情況下,地鐵的隧道都是建在城市地表之下,這就會使地鐵的施工非常容易受到地面建筑物以及地下管線等的影響,所以在進行城市地鐵的施工時,要對沉降進行嚴格的控制。以國內某城市地鐵隧道工程施工為例,分析產生地表沉降的原因,提出對地表沉降進行有效預防的措施以及在沉降較大時如何進行有效治理。

以徐州軌道交通3號線穿越某框架建筑物為工程背景,運用midas/gts數值計算等方法揭示地鐵隧道施工過程中地表的沉降規(guī)律及隧道以不同穿越角度時建筑物基礎的沉降規(guī)律。計算結果表明隧道盾構施工引起的地表不均勻沉降差值較大;不同角度穿越地表建筑時,基礎沉降分布形態(tài)由對稱分布逐漸轉向單側傾斜,橫向相鄰柱的基礎沉降差變化較小,縱向相鄰柱的基礎沉降差迅速增大,隧道中線附近的柱為最不利位置,計算結果可供類似選線工程借鑒。

為評估城市地鐵隧道豎井施工產生的地表沉降,結合深圳地鐵5號線某暗挖區(qū)間豎井施工,采用有限元和流固耦合方法對該豎井的降水及開挖施工進行三維數值模擬分析,得到豎井降水和開挖引起地表沉降的變化和分布。根據地表沉降計算結果可得到如下結論:1)豎井單純進行開挖而不降水引起的地表沉降遠小于開挖和降水耦合作用引起的總沉降;2)距豎井越近,開挖引起的沉降占總沉降比例越大;距豎井越遠,降水引起的沉降占總沉降的比例越大;3)在地表最大沉降處降水產生的沉降占到了總沉降的65%。

地鐵的修建能夠加快城市化的進程，然而地鐵是利用地下空間來發(fā)揮其應有的功能，所以會給地表變形產生一定影響。無限發(fā)揮地下空間加快人類的發(fā)展無疑是順應時代發(fā)展潮流，但是由此帶來的一系列的負面影響也應該引起有關部門的注意，所以，在地鐵隧道施工過程中，加強對地鐵施工時給周邊造成影響的控制，才能更好的改善人們的生活水平。

利用數值分析軟件ansys建立彈塑性有限元模型;考慮位于區(qū)間隧道軸線不同位置的鄰近樁基及不同樁長情況,對區(qū)間隧道施工誘發(fā)鄰近樁基的變形進行數值仿真試驗分析,同時分析隧道開挖后土體與樁體參數等因素對鄰近樁基變形的影響。數值仿真試驗結果表明:地鐵隧道開挖后樁體發(fā)生傾倒變形,樁端與洞軸線的相對位置及樁端土性對樁基變形有明顯的影響,有樁側隧道周圍向洞內的水平位移比無樁側的水平位移小,且隨樁長增加,兩者差別增大。

目前,中國城市地鐵建設欣欣向榮,城市地下鐵道往往不以單孔隧道形式出現,大多數采用水平雙孔平行隧道,在盾構施工推進時,施工方式不同,對周邊環(huán)境的影響也就不同。本文以某城市地鐵平行盾構推進為實際工程背景,分析比較了四種不同施工方案所引起的地表沉降量,尋求其變化規(guī)律,為今后地鐵設計及施工給予一定的指導。

地鐵隧道建設過程中主要通過地表沉降監(jiān)測反映盾構施工的安全狀態(tài),peck公式一直被認為是最簡單實用的隧道施工期地表沉降計算方法,因此針對其適用性和參數取值問題是人們研究的重點。文中結合盾構施工的特點,探討盾構施工中引起地層擾動的主要因素,通過在建地鐵隧道的實測地表沉降數據分析peck公式的適用性和參數取值問題,并探討了幾種特殊情況下的地表沉降規(guī)律,以指導施工方案的調整,減小施工的環(huán)境影響,同時保證隧道自身的施工質量。

地鐵隧道施工過程中,地表沉降對施工安全有重大影響.本文通過對烏魯木齊一號線施工中沉降量的實地監(jiān)測,對各監(jiān)測斷面的最大沉降量及橫向沉降數據進行擬合,并采用與flac3d數值模擬結果對比分析的方式,探討隧道施工過程中地表沉降的規(guī)律,得出了隧道施工過程中地表沉降規(guī)律類似于正態(tài)分布曲線,隧道中心軸為沉降量最大位置且向兩側逐步減小,沉降量隨時間變化形成反\"s\"曲線的規(guī)律,為后續(xù)地鐵隧道施工控制提供指導.

地鐵隧道施工引起地表橫向沉降預測方法——介紹了目前地鐵隧道施工引起地表橫向沉降預測的常用方法--經驗公式法、理論公式法、數值模擬法及bp神經網絡預報法。討論了各種方法的優(yōu)缺點及選用建議。

開展西安飽和軟黃土地層地鐵隧道施工地表沉降特性研究具有重要理論意義與工程應用價值,以西安地鐵三號線通化門-胡家廟區(qū)間隧道右線為工程背景,采用現場實測的手段研究了飽和軟黃土地層礦山法地鐵隧道施工誘發(fā)的的地表沉降規(guī)律,并與該地層下采用礦山法與盾構法施工和飽和軟黃土地層與普通黃土地層下的地表沉降值進行了對比。實測數據表明飽和軟黃土地層礦山法施工誘發(fā)的地表沉降最大值位于隧道中心處,其值為48.98mm,影響范圍約為2倍的隧道洞徑,最終的沉降槽寬度為2d;縱向地表沉降變形歷時曲線可分為3個階段,其中第二階段占總沉降量的3/4,為主要沉降階段。飽和軟黃土地層采用盾構法施工時地表沉降最大值為35.5mm,而采用礦山法施工時地表中心沉降最小值為41.2mm;與普通黃土地層相比,在普通黃土地層采用礦山法施工時地表中心最大沉降值為28.1mm.結果表明:飽和軟黃土地層地鐵隧道施工誘發(fā)的地表沉降遠大于普通黃土,當隧道存在飽和軟黃土地層時必須引起重視應優(yōu)先采用盾構法施工,如采用礦山法施工必須采取相應的控制措施。

開展西安飽和軟黃土地層地鐵隧道施工地表沉降特性研究具有重要理論意義與工程應用價值,以西安地鐵三號線通化門-胡家廟區(qū)間隧道右線為工程背景,采用現場實測的手段研究了飽和軟黃土地層礦山法地鐵隧道施工誘發(fā)的的地表沉降規(guī)律,并與該地層下采用礦山法與盾構法施工和飽和軟黃土地層與普通黃土地層下的地表沉降值進行了對比。實測數據表明飽和軟黃土地層礦山法施工誘發(fā)的地表沉降最大值位于隧道中心處,其值為48.98mm,影響范圍約為2倍的隧道洞徑,最終的沉降槽寬度為2d;縱向地表沉降變形歷時曲線可分為3個階段,其中第二階段占總沉降量的3/4,為主要沉降階段。飽和軟黃土地層采用盾構法施工時地表沉降最大值為35.5mm,而采用礦山法施工時地表中心沉降最小值為41.2mm;與普通黃土地層相比,在普通黃土地層采用礦山法施工時地表中心最大沉降值為28.1mm.結果表明:飽和軟黃土地層地鐵隧道施工誘發(fā)的地表沉降遠大于普通黃土,當隧道存在飽和軟黃土地層時必須引起重視應優(yōu)先采用盾構法施工,如采用礦山法施工必須采取相應的控制措施。

開展西安飽和軟黃土地層地鐵隧道施工地表沉降特性研究具有重要理論意義與工程應用價值,以西安地鐵三號線通化門-胡家廟區(qū)間隧道右線為工程背景,采用現場實測的手段研究了飽和軟黃土地層礦山法地鐵隧道施工誘發(fā)的的地表沉降規(guī)律,并與該地層下采用礦山法與盾構法施工和飽和軟黃土地層與普通黃土地層下的地表沉降值進行了對比.實測數據表明飽和軟黃土地層礦山法施工誘發(fā)的地表沉降最大值位于隧道中心處,其值為48.98mm,影響范圍約為2倍的隧道洞徑,最終的沉降槽寬度為2d;縱向地表沉降變形歷時曲線可分為3個階段,其中第二階段占總沉降量的3/4,為主要沉降階段.飽和軟黃土地層采用盾構法施工時地表沉降最大值為35.5mm,而采用礦山法施工時地表中心沉降最小值為41.2mm;與普通黃土地層相比,在普通黃土地層采用礦山法施工時地表中心最大沉降值為28.1mm.結果表明:飽和軟黃土地層地鐵隧道施工誘發(fā)的地表沉降遠大于普通黃土,當隧道存在飽和軟黃土地層時必須引起重視應優(yōu)先采用盾構法施工,如采用礦山法施工必須采取相應的控制措施.

我國很多大城市的交通情況非常緊張,自從改革開放初期開始這種情況便已經開始呈現出來?，F在各大城市交通條件逐漸惡化,車均道面積也在逐漸下跌,同時這些城市的噪聲污染和空氣污染也嚴重超標,從而對廣大市民的身心健康帶來了嚴重的不良影響。所以大力發(fā)展城市快速軌道交通,在城市中心區(qū)域建設地下鐵道,一方面可以有效緩解地面的交通堵塞情況,解決市民乘車難的問題,另一方面對于城市環(huán)境保護工作的順利進行也是非常有利的。

筆者大概屬于最后一撥見過北京城墻的人。早年間，對于城里很多人來說，去西郊的頤和園春游，還是一件大事。一般都是天還沒大亮，就要搭乘11路或7路無軌電車（111和107路的前身），去當時的總站西直門，換乘32路郊區(qū)車（相當于現在的332路）。而換車地點，就在古城防的一個門洞里。箭樓飛檐的剪影，隱現在幽幽的天光下，今天回憶起來，很有幾分漢關秦月般的歷史感。