200910200698-盾构隧道近距离穿...-申请公开

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盾构隧道近距离穿越建(构)筑物变形控制的隔离桩施工方法

申请号：200910200698.0

申请日：2009-12-24

申请(专利权)人上海隧道工程股份有限公司

地址200082 上海市大连路118号

发明(设计)人杨磊丁志诚黄德中戴仕敏周隽马元晁东辉王金一

吴惠明郑宜枫顾沉颖周永习郝亮

主分类号E04G23/00(2006.01)I

分类号E04G23/00(2006.01)I E02D5/38(2006.01)I

公开(公告)号101761237A

公开(公告)日2010-06-30

专利代理机构上海唯源专利代理有限公司 31229

代理人曾耀先

盾构近距离下穿极既有运营地铁施工工法

盾构近距离下穿极既有运营地铁施工工法1.前言 近年来，我国经济平稳较快发展，城市水平不断提高，地铁工程的广泛发展，一个城市中地铁网络往往由多条线路组成，随着线路的增多，线路相互交叉及下穿各种建构筑物将无法避免，城市地铁建设中将会有大量的地铁隧道下穿桥梁，用土压平衡盾构机进行隧道施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、确保地面建构筑物结构安全等优点，成为地铁隧道施工的首选，研究好盾构法隧道下穿桥梁的施工功法，具有较强的技术经济效益和一定的社会效益，本文以昆明地铁4号线斗鲜区间下穿既有地铁1#线高架桥工程实践为依托，结合对此工程的数值分析及检测成果，以及本工程实际的工程特点，对施工中采取的关机技术进行总结，达到保护既有线路的目的，成功摸索出了盾构下穿运营线的施工工法，为今后工程施工提供了宝贵的意见和经验。2.工法特点 2.1对既有线运营影响小，沉降可控。 2.2应用工法操作简单，效果显著。 2.3减小工程投入成本。 3.适用范围 本工法适用于在城市繁华地段盾构近距离下穿运营线，且施工线路在繁华处盾构下穿运营线。4.工艺原理 通过预先在受影响的运营地铁高架桥桩基周边注浆，填充管片周边的空隙，切断之前运营隧道周边可能存在的水流通道，降低受影响的桥梁桩基周边土体的渗透系数，提供周边土体的无侧向抗压强度，降低土体受扰动时产生影响的程度（包括应力变化及应变变化）。其次利用足量的同步注浆及二次双液浆补浆大大减少了管片脱出盾尾时造成的土体沉降，使运营线路始终处于稳定状态。该方法解决了盾构下穿建筑前准备施工工期较长，避免了工期延误。 5工艺流程及操作要点 5.1工艺流程

盾构下穿建筑物专项施工方案

盾构隧道下穿建筑物专项方案 一、编制依据 1、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标南洲站?沥滘站区 间平纵断面及洞门设计布置图； 2、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段18 标工程南洲站?中间风井建筑物调查报告； 3、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段18 标工程南洲站?中间风井区间盾构推进监测方案； 4、《地下铁道工程施工及验收规范》 (GB 50299-1 999)(2003 年版)； 5、《盾构法隧道施工与验收规范》 (GB 50446-2008) 6、《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007-2011) 二、工程概况 2.1 工程简介珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段南洲站?沥滘站区间(简称“南沥区间”)位于广州市海珠区。本次设计起点为南洲站，终点为沥滘站。 根据广东广佛轨道交通有限公司穗铁广佛建会【2012】68 号会议纪要，盾构从南洲站始发，中间风井吊出；再根据拆迁情况而实施从沥滘站始发，中间风井吊出。起点为南洲客运站、向东南方延伸，途经南环立交、沥滘水道，进入沥滘村。区间沿线地形平坦，地面高程为7.87?10.32m,沥滘村沿线密布建筑物群。 盾构区间上方主要有南环高速公路等构筑物；沿线两边主要有南洲大酒店 (A7)、大量居民房等建筑物。 工程由两台①6250海瑞克复合式土压平衡盾构机进行施工。先后施工上行线和下行线隧道，盾构从南洲站东端头下井始发，掘进至中间风井吊出。 本区间隧道由上、下行线两条隧道构成，区间最大覆土厚约32.2 米，最小覆土9.5 米。区间最小曲线半径为350 米，线间距约12.5 米。线路纵坡设计为双向坡，最大坡度为29%°。 本区间穿越海珠区南洲街三滘经济社、南洲二手车市场，穿越土层主要为<3-1> 冲洪积层—砂层、<3-2>冲洪积层—砂层、<4-1 >冲洪积层—粉质粘土、<4-2> 河湖相沉积层一淤泥质土、＜5-1＞可塑状残积层一粉质粘土、＜5-2＞硬塑状残积层—粉质粘土、＜6

盾构隧道下穿高铁施工变形控制

盾构隧道下穿高铁施工变形控制 发表时间：2019-07-17T15:20:04.323Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：卢雨田[导读] 摘要：本文介绍了杭州至海宁城际铁路某区间盾构隧道下穿高铁桥梁工程的施工情况。 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉 430000摘要：本文介绍了杭州至海宁城际铁路某区间盾构隧道下穿高铁桥梁工程的施工情况。由有限元建模分析和现场施工可得到结论：施工按照沉降控制和位移控制的要求，通过建立盾构试验段，设置隔离防护桩，掘进过程中结合现场监测数据，合理选择土压力、推进速度、同步注浆、二次补偿注浆等掘进参数，这一系列技术措施可有效保证地表沉降、桥墩位移处于可控范围，达到了预期的施工效果，为 后续工程和类似工程提供参考。 关键词：盾构隧道;有限元分析;隔离桩;穿越施工;现场监测 Abstract:This paper introduces the construction of shield tunnel under the high-speed railway bridge project of hangzhou-haining intercity railway. Conclusions can be drawn from finite element modeling analysis and on-site construction, according to the requirements of settlement control and displacement control, a series of technical measures such as the shield test section is established, and the isolation guard pile is set. Combined with the in-situ monitoring data during the excavation process, the soil pressure, propulsion speed, synchronous grouting and secondary compensation grouting are reasonably selected，which ensure the surface settlement, the displacement of the pier is in a controllable range, and the expected construction effect is achieved. Key words:shield tunnel; finite element analysis; isolation piles; crossing construction; in-situ monitoring 0引言 近年来随着城市轨道交通开发受到越来越广泛的关注[1-2]，盾构近距离穿越高铁桩基的问题就显得更为突出。杭州、无锡、南京等地的地铁施工都面临盾构超近距离穿越高铁桩基的情况，而高速铁路需严格控制变形，导致了盾构隧道下穿高铁工程施工的困难性、复杂性。而现在关于盾构超近距离穿越高铁桩基的工程经验相对较少，对于采用何种保护措施、怎样控制施工过程及效果如何等问题尚还处于探索阶段[3]。 本文结合杭州至海宁城际铁路(以下简称“杭海城际”)某区间盾构下穿高铁桩基的一个典型工程现场试验研究，先后进行有限元建模分析[4-5]，设置隔离防护桩，掘进过程中结合现场监测数据，合理选择盾构隧道掘进参数，最终完成该区段的施工，积累了处理该类型工程的经验，得出一些有意义的结论，可为高铁桩基周边盾构穿越施工行为的理论研究提供参考。 1工程概况 杭海城际是浙江省都市圈城际铁路网中的一条放射型线路，该铁路工程第四标段为海宁高铁站～长安镇站区间地下区间部分，其中穿越桐海特大桥段受影响桩基为575号、576号、577号共3根桥桩，运营里程DK129+461.518～DK129+526.918，区间隧道与桐海特大桥夹角约50°，下穿大桥段长约18m。每个桥墩由8根Φ1000钻孔桩支撑，桩长69～85m，左线盾构隧道距离桥桩最小距离为6.2m，右线盾构隧道距离桥桩最小距离为5.9m。杭海城际区间隧道与桐海特大桥相对位置关系如图1所示。 区段工程施工工法为盾构法，施工采用内径5500mm、外径6200mm、衬砌厚度350mm、环宽1200mm单圆盾构衬砌。衬砌环全环由六块组成，即一块小封顶块K、两块邻接块L和三块标准块B构成，环间采用错缝拼接方式，管片采用M30弯螺栓连接。盾构机选用德国海瑞克公司生产的S-997土压平衡盾构机，并配备同步注浆系统。 盾构区间全区间处在淤泥质黏土和粉质黏土的软土地层中，其中下穿高铁区段埋深约5.5m，属于浅埋盾构软弱地层高标准下穿既有高铁桥梁施工，施工难度大技术要求高。且根据上海铁路局要求，施工期间高铁限速至200km/h，桥墩变化值控制在1mm以内，为全线的重难点工程之一。 图1杭海城际区间隧道与沪杭甬客运专线桥梁平面关系图 Fig.1 Plane relationship diagram between Hangzhou-Haining inter-city tunnel and Shanghai-Hangzhou-Ningbo passenger line 本区段工程隧道主要穿越土层为④1层淤泥质黏土（土层厚1.2～14.0m，流塑）、⑤1层粉质黏土(土层厚2.2～7.0m，硬塑)和⑤2层粉质黏土夹粉土(土层厚约2.7～5.6m，可塑)。本区间工程地表水属上塘河水系，地下水类型主要可分为第四系松散土类孔隙潜水和孔隙微承压水。根据周边环境调查情况显示，盾构区间除高铁桥梁及高速桥梁外无其他建构筑物，周边以农耕地及荒地为主。 2施工变形控制 2.1隔离桩加固施工 盾构施工将不可避免的造成地层损失和引起周边土体的扰动，从而盾构上方土体及地面将产生一定的沉降，对邻近铁路桥梁将产生一定的影响。本区间隧道已进入铁路保护影响范围，为保证盾构能够安全顺利通过且不影响既有高铁桥梁正常运营，使地铁盾构施工对沪杭高铁桥梁的影响降到最低，拟采用在盾构下穿前在洞外设置隔离桩的防护措施，王国富等研究了采用合理形式的隔离桩对变形控制效果的可操作性、适用性[6-7]。

超大直径盾构隧道工程技术发展

超大直径盾构隧道工程技术的发展 傅德明周文波 上海市土木工程学会 摘要：论文介绍了日本、德国的直径大于14m的盾构法隧道工程技术的开发及在越江跨海和城市地下道路工程中的应用过程。近6年来，我国上海在越江道路隧道工程中采用φ14.89m 盾构施工2条双层4来4去8车道的超大断面隧道；又在长江底下采用2台φ15.43m盾构连续掘进2条长7.5km的3来3去6车道的超大断面隧道；还在市中心外滩道路下掘进了1条双层3来3去的车行隧道。论文展望了国内外超大断面盾构隧道工程技术的发展和应用前景。 关键词：盾构隧道超大直径工程技术 1．超大直径盾构隧道工程技术的发展 国外盾构法隧道工程技术在近20年来向大深度、大断面、长距离的方向发展并建成一批超大直径的海底隧道和城市道路隧道。世界上第一个直径大于14m的超大直径盾构隧道工程是日本东京湾的海底道路隧道工程[1]。长9.4km的隧道采用8台φ14.14m泥水盾构掘进施工,于1996年竣工，见图1所示。盾构采用先进的自动掘进管理系统、自动测量管理系统和自动拼装系统,8台盾构各掘进了约 2.6km并在海底实现了对接,体现了高新技术在盾构法隧道工程中的应用。隧道最大埋深60m，在粘土和砂性土中掘进，隧道管片分为11块，厚度65cm，结构计算采用弹性地基梁模型，接头弹簧系数经管片接头实验取得。 图1a 东京湾道路隧道工程平、剖面图 1997年6月，日本东京营团地铁7号线麻布站工程[2]，采用1台Φ14.18m母子式泥水盾构掘进机，掘进一条长364m的3线地铁隧道后进入通风井，然后从大盾构中推出Φ9.70m的盾构掘进777m的双线隧道。这是世界是第一台大直径的母子式盾构，体现了盾构技术的新发展。

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 作者：赵猛 来源：《中国房地产业·上旬》2020年第10期 【摘要】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。 【关键词】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。 所以，在施工作业期间，必须要有效确保结构物不发生变形、裂缝和沉降等问题，即使存在以上情况也需要将其控制在一定范围内，不能超出允许范围，如此才能有效确保施工作业安全、顺利的进行[1]。

盾构隧道穿越既有建筑物施工应对技术

盾构隧道穿越既有建筑物施工应对技术 文章摘要： 盾构隧道穿越既有建筑物施工应对技术摘要：随着近几年地下工程建设的不断发展,盾构施工技术已越来越成熟,特别是在城市轨道交通建设中更显示出其优越性。但是,对于盾构施工过程中穿越障碍物或近距离通过既有建(构)筑物的施工还缺少相应的工程实例,经验相对也较少。近年来,我国城市轨道交通建设发展迅速,但是面临着越来越复杂的周边环境和施工条件,因此研究和制定相应的施工技术和应对措施十分必要。文章针对盾构施工穿越城市内河、下穿既有隧道以及湖底施工、下穿古城墙等工程实例进行分析研究,提出了针对类似情况的应对技术措施。 1 引言 随着国民经济的发展和城镇化建设的加速,国内城市轨道交通建设发展也越来越迅速。在轨道交通建设中,盾构工法由于其优越性在国内的应用越来越多。为了使轨道交通尽快形成网络达到预期的规模效应,轨道交通的建设也在加速。随着初期单条线的建成,后续线路建设的难度会越来越大。同时,伴随城市规划建设,特别是通常伴随地铁建设的沿线开发的增多,工程建设所面临的是越来越复杂的周边环境,穿越障碍物或近距离通过既有建(构)筑物的情况也越来越多。工程施工时既需要对既有建(构)筑物进行保护,又要确保工程本身的安全性和进展顺利,因此对不同的情况采用相应的应对技术十分必要。本文以南京地铁施工中已成功完成的盾构施工穿越障碍物的几个实例为基础,研究分析相应的应对技术。 2 下穿既有河流 2.1 工程实例 金川河宽10.4m,河堤深4m, 水深1.3m,为污水河。盾构隧道与 该河近正交下穿通过,盾构机与 河床底净间距6.2m。该段 地质情况自上而下分别是:② -1d3-4粉细砂(3.5m)、②-2c2-3 粉土(约6.0m)、②-2b4淤泥质粉 质粘土(约3m)、③-2-1b2粉质粘 土(4m)、③-3-1(a+b)1-2粉质粘 土(约 4.7m)。隧道主要在② -2c2-3粉土、②-2b4淤泥质粉质 粘土(上部)和③-2-1b2粉质粘土 (下部)地层中穿过(图1)。 该工程盾构机于2002年5月 9日~2002年5月10日和2002年 12月28日~2002年12月29日分 别在下行线和上行线顺利通过金 川河,沉降监测结果良好,没有采 用应急预案。但是在下行线掘进

盾构下穿建筑物技术交底

布吉站~百鸽笼站区间 盾构下穿建筑物施工技术交底 一、工程概况 布?百区间隧道下穿越金鑫实业有限公司厂房、布吉永盛钟表厂、华年华美工业区集体宿舍等9栋建筑物。 区间过建筑物里程、对应环号及洞身地质情况详见下表 、掘进参数选择

、盾构施工下穿建筑注意事项 1、掘进过程中适当加大同步注浆压力及注浆量，每一环管片注浆量在6?8斥，1、4#注浆压力1.5?2.5Bar , 2、3#注浆压力2?3Bar，根据实际情况调整同步注浆浆液配合比，提高浆液的和易性和可泵性，缩短浆液凝固时间，及时有效地填满管片与围攻岩间的建筑空隙，防止地表下沉。注浆系统发生故障、注浆管发生堵塞时应停止掘进，待维修正常后方可继续掘进。盾构机停止掘进时严禁进行同步注浆，避免建筑物隆起。 2、在盾构掘进过程中要严格控制出土量，做到进尺与出土量保持均衡，并填写好 出土控制表，如发现一环出土量超过65m3或掘进过程中进尺与出土量保持不均衡，且初步估计是因刀盘位置土体塌方所致，应立即停止出土，继续往前掘进（此时总推力根据实际情况可调整至1000t,但各个控制按钮必须均匀增加）至顶部压力表显示为1.2bar 以上后停止掘进，并及时通知工程部及其它相关部门和领导，工程部立即派人到掌子 面里程对应的地表巡查，同时现场土木值班人员对渣样进行取样和分析，并取好渣样到地面供相关领导和部门分析。领导和相关部门结合渣样分析、设计院提供地质情况、地表建筑物沉降情况最后决定是否继续往前掘进，盾构操作手或机长不得擅自作主。 3、推进过程应保持盾构机有良好的姿态，严禁姿态的急剧起伏，水平和高程偏差 控制在土50mm以内。减小盾构机上下千斤顶压力差，上下千斤顶压力差控制在60Bar 以内。 4、根据地表监控量测数值，如发现管片在脱出盾尾后，地表沉降幅度较大（10mm v 沉降值v 20mm时对管片进行二次补注浆，以控制地表继续沉降，二次注浆采用双液浆。

盾构隧道施工组织设计

盾构隧道施工组织设计 Revised by Liu Jing on January 12, 2021

第一章地质描述 第一节概述 一、概述 二、线路段工程地质条件 （一）、地形、地貌 。 （二）、岩土体工程地质特征 （三）、水文地质特征 区间地质描述 区间地质描述详见表7-1-1、表7-1-2；土体主要物理力学性质指标表7-1-3、7-1-4。。 一、科技路站 第三节补充地质勘察

第二章工程特点 第一节工程主要技术难点及对策 第二节工程的主要特点 一、交叉多，干扰大 集中体现在结构交叉多、工序交叉多、接口界面交叉多、专业交叉多、前期与后期交叉多，施工相互干扰较大。执行关键工期计划所发生的各规定部分的工期偏差，会影响其它作业。结构的多交叉，存在空间效应与体系转换问题。 二、地处市区，环境特殊 主要体现在地面建筑物密集，施工对周围环境的影响必须严格控制，文明施工要求严格，环境保护标准高。 三、任务重，系统性强 全部工程要求在33个月内完成。其中，盾构机需要引进，鉴定、安装、调试，前期试掘进进度会放缓，中间加快，出洞又会放缓，还要调头、转场，工序复杂，任务重。采用盾构机施工，这是隧道工厂化施工的模式，其系统性特别强，环节与环节之间的衔接、匹配是否合理，直接影响施工效率，直接影响施工的安全、质量、速度。 四、地质复杂，施工难度大 地铁隧道主要穿越Ⅱ4、Ⅲ1层。Ⅱ4层以上主要为砂性土，其渗透性强，富水性好，围岩稳定性极差。Ⅱ4、Ⅲ1层水平分层，盾构机易磕头；且局部地区覆盖层过浅。施工中容易造成地面隆起或沉降。 第三章施工准备 施工准备工作是否充分、到位，将直接影响施工总体安排，影响主体工程能否按时开工，影响到工程开工后能否顺利进行，施工前必须做好各项准备。我局中标后，迅速组成项目部开展各项工作。在最短的时间内完成建筑物、管线等的调查及地质补充勘探。并组织精测人员对设计控制桩进行复

盾构近距离下穿既有隧道沉降控制技术

盾构近距离下穿既有隧道沉降控制技术 盾构近距离下穿既有隧道沉降控制技术 摘要：深圳地铁3号线购物公园站～福田站区间盾构施工需下穿已运行的1号线隧道，其中两隧道最小净距为1.23米。通过对工程现场条件综合分析及力学模型研究和计算，综合各方论证结果，确定施工方案并进行盾构施工关键技术研究，为下穿施工中提供全面的技术参数，施工完成后，既有运行线内各项控制指标得到了有效控制，未对已运行线结构及道床、轨道产生不利影响。 关键词：盾构隧道；实时监测；控制指标；参数；沉降 中图分类号：U456.3文献标识码：A 文章编号： 1前言 1.1工程背景 深圳地铁3号线购物公园站～福田站区间右线下穿隧道与正在 运营的深圳地铁1号线隧道之间的最小净距为1.46 m，左线最小净距为1.23 m。区间下穿隧道主要位于全风化花岗岩层和强风化花岗岩层，隧道覆土厚度约为18m，线路坡度为-5‰，采用通用型管片，管片外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（一块封顶块、两块邻接块、三块标准块）。 1.2难点及风险分析 1、技术难点 新建地铁与下穿的既有运行线最小净距1.23米，盾构掘进对既有运行线影响较大，根据深圳市地铁公司《城市轨道交通安全保护区施工管理办法（暂行）》规定，运营线路轨道竖向变形±4mm，两轨道横向高差<4mm，水平及水平三角坑高低差<4mm／10m，轨距+6mm~-2mm；控制指标严格，对盾构掘进控制要求高。 2、工程安全方面存在的风险 正在运营的地铁1号线因沉降过大影响营运，甚至造成停运的风

险，社会责任重大；下穿区域全强风化地层中存在球状风化体的风险；盾构机选型及后配套设备故障导致停机引起的安全风险。 2施工模型研究及方案确定 2.1施工模型研究 1、施工力学行为数值分析―力学模型 1）正交段最小净距仅为1.2m，上洞埋深为10.6m； 2）综合判定围岩级别为Ⅴ级，夹土体围岩按加固考虑； 3）主要模拟新建隧道开挖对既有1号线运营线隧道的影响； 4）采用FLAC3D进行力学分析。 图1力学模型示意图 2、施工力学行为数值分析―计算结果 1）地表沉降为7.7mm，既有隧道（1号线）最大沉降3.9mm，附加拉应力达到1.25MPa。 2）上下两洞之间地层的最大主应力值将达到0.25MPa，下洞（3号线）最大轴力为616kN，最大弯矩为28kN?m，均位于两侧边墙部位。 目标地表与既有1号线隧道随施工的下沉情况如图2和图3所示。 图2目标面地表随施工沉降情况图3既有隧道（1号线）随施工下沉情况 2.2控制指标 根据深圳市地铁集团《城市轨道交通安全保护区施工管理办法（暂行）》的规定，参照多次专家论证会的论证意见，新建盾构隧道施工对既有1号运行线影响的控制指标按三级预警制度进行管理，即，预警值、报警值、控制值三级。预警值取控制值的50%，报警值取控制值的80%，结构变形控制指标如下： 表1结构变形控制指标（单位：mm）

盾构隧道下穿高铁既有线风险控制研究

盾构隧道下穿高铁既有线风险控制研究 发表时间：2019-01-16T15:02:18.230Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：叶余超 [导读] 摘要：随着城市化的不断发展，轨道交通的网络不断加密，也有着越来越多工程建设穿越既有隧道现象。 广东华隧建设集团股份有限公司 摘要：随着城市化的不断发展，轨道交通的网络不断加密，也有着越来越多工程建设穿越既有隧道现象。像是很多新建工程会影响到地铁线路，例如民用或者是工业建筑的基坑工程手工，基础设施中排水管道、热力管道、输水管道、供电电缆等在地下穿越，其中的交通中的公路、桥梁以及地铁隧道等公共交通设施的穿越。因此说明既有线隧道会受到盾构隧道施工的严重影响，和常规地铁隧道施工相比较更为复杂。近年来在城市交通不断发展的情况下，一些工程出现其穿越既有轨道线的现象，出现的问题会直接关系到既有轨道结构以及其安全问题，严重影响着既有线运行的稳定性和安全性，制约着建设和发展城市轨道交通，亟待解决。本文主要针对盾构隧道穿越既有线产生的沉降问题进行研究，首先分析其带来的风险，并对既有线沉降问题进行计算，首先建立计算模型，后进行具体计算，最后针对沉降问题提出相应的控制方法。 关键词：盾构隧道；下穿既有线；风险控制 引言：近些年来，我国不断地发展着社会经济，进而促进城市化进程的加快，我国的城市轨道交通是全球发展最迅速地国家之一。随着技术手段的发展，盾构隧道的特点是机械化有着很高的程度、掘进有着很快的速度、周边的环境很少会对其产生影响等，在修建城市轨道交通地下隧道中应用的范围比较广泛。现阶段，我国轨道交通方面发展的比较迅速，交通网络在不断进行优化，不断地扩大开发城市地下空间的规模，并加强利用效果。在这样的情况下，很难防止新建的盾构隧道穿越既有轨道线等复杂工程状况，并使得新建隧道与原有隧道间的距离在不断减小。这种隧道穿越工程不仅距离近，而且叠交复杂，隧道在这样的情况下穿越有着较大工程施工风险，可能会影响地铁结构沉降等风险，严重的影响着隧道的安全运营。本文主要有盾构隧道下穿而引起风险中的既有线沉降问题进行分析，并提出相应的控制方案。 1 隧道风险研究 盾构隧道施工不能避免和邻近既有线产生附加内力或者是结构变形，进而会对既有线列车的安全、可靠运行造成影响。在这样的状况下，结合保护既有线的要求，采取相应的措施将变形的情况减少，这其中要重视的就是对既有线运行安全性与稳定性的保障。还有，既有线的重要程度特别高，同时严格的要求着附加变形，从而使穿越工程难度非常大，风险也特别高。开挖隧道时，一般情况下上方沉降相较于下方围岩上有很大程度的浮隆现象，加之上方围岩有着复杂的受力，大量分布的剪切和压剪区域，对围岩的稳定性有着严重影响，下方围岩分布在卸载回弹区，围岩稳定性可以得到保障（如图一所示）。所以说明，在同样的近距离下，盾构隧道下穿既有线存在着很大的风险。 图一 其中：第1分区内关键开挖作用是压缩剪切，同时是剪切破坏重要区域；第2分区关键开挖作用是剪切；第3分区内主要开挖作用是卸载；第4分区是开挖隧道形成地表沉降的区域。 2 盾构隧道下穿既有线结构沉降的计算 2.1计算的模型 结合地铁车站实际运营中各种情况，进行深入的研究，选定一定范围的土体作为计算模型分析对象，利用有限元的计算软件进行分析，对盾构隧道下穿既有线所造成的地表沉降实施模拟。模型建立的过程中关键要对以下5个方面进行考虑：（1）物理模型的平面应变是其问题特征；（2）使用的计算方法是弹塑性分析；（3）假设隧道开挖不影响计算边界处，也就是指这一处是原始静止应力的状态，变形是零，选用约束进行模拟；（4）宽度计算采取隧道直径的5倍；计算隧道深度为地下隧道直径的3倍；（5）对时间效应以及开挖过程中产生的应力率做出充分考虑。 2.2计算结果 图二为右线盾构掘进时地面沉降曲线图，图三为左线盾构掘进时地面沉降曲线图，从这两幅图中可以看出：盾构隧道下穿时会有沉降差，沉降差值若是超出限度，则会导致车站发生沉降、弯曲结构以及扭曲变形等现象，原有的裂缝不仅会错动，畏怯还会拓展，这样的情况会引起轨道几何形位出现改变：比如说钢轨顶面高差产生相应的变化，水平面上轨道中心平顺性的变化，沿线路方向轨道竖向平顺性的变化等。这些变化不只会使既有线隧道结构增加内力，也极有可能是钢轨顶面水平超差，前后高低超差或者是轨向平顺超差。除此之外，对既有线道床与基层的整体刚度不相同进行考虑，由于变形过大，道床和基层间可能出现脱离的现象，对既有线运营的安全性有着威胁。

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析

地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律分析 摘要:通过对成都地铁盾构隧道穿越建筑物引起的地表沉降进行动态监测与分析，得出了盾构地铁隧道在穿越建筑物时沉降发生时间及影响范围，并初步制定了用于指导施工的监测数据库，以便为今后类似工程提供参考。 关键词:成都地铁2 号线; 盾构隧道; 穿越; 地面建筑物; 沉降监测 1 ．引言 随着国家、城市的经济发展，地铁成为交通繁忙、人口密集城市的重要交通工具。在地铁盾构隧道施工期间，不可避免地要近距离地下穿地面建筑物，在穿越期间，由于地层受扰动、超挖引起的地层损失及应力改变等原因都可能造成地面建筑物出现沉降、位移，从而引起建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌，给人民的财产、安全带来威胁。为掌握盾构施工过程中地面建筑物的状态，在实施加固、保护等施工措施的同时，必须对地面建筑物进行监测，并将监测数据及时反馈到施工中，确保施工安全。本文对成都地铁盾构隧道某栋建筑物的监测成果进行研究分析，以便为今后类似工程提供参考。 2 ．工程及地质概况 本工程为成都地铁线2 号线羊西二环路站～白果林站，在里程YCK26 + 332 ～YCK26 + 832 段穿越密集居民建筑群。盾构隧道埋深约14 米，地面建筑物为金琴路南段二巷2 号楼，主体上部为砖混7 层，下部为预制桩基础，基底约2．5m 中砂。 该隧道地处川西平原岷江I 级阶地，为侵蚀～堆积阶地地貌，地形平坦。隧道穿越地层主要为砂卵石层，局部夹中砂。第四系孔隙水是段内地下水的主要存在形式，主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中，土体透水性强、渗透系数大，水量丰富。场地内地质构造条件简单，未发现有断裂通过，无不良地质作用，在VII度地震作用下，不具备产生滑坡、崩塌、陷落等地震地质灾害的条件，环境工程地质条件较简单。综合判定，本工程场地稳定。 3 ．监测方案设计 尽管盾构法施工隧道具有对周围环境影响小、掘进速度快、机械化程度高、施工安全等特点，但仍不可避免地引起地表以及地表建筑物沉降。因此在研究盾构隧道对建筑物沉降的影响，布设了建筑物沉降监测点，用以观测建筑物下沉量，判定建筑物的安全性，以便采取相应的保护措施。 3 ．1 测点布置 建筑物沉降监测点位布设在建( 构) 筑物四角的结构柱、建筑物基础分界点( 基础沉降缝) 布设沉降观测点10 个监测点位，见图1。

区间盾构隧道结构设计

区间盾构隧道结构设计 1）主要设计原则 ①盾构隧道衬砌结构应满足运营功能要求以及建筑限界、施工工艺、结构防水和城市规划等方面的要求。结构安全等级为一级，按地震烈度为7度进行结构抗震设计，采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。结构抗力应满足人防部门的要求，抗力级别为6级。 ②结构类型和施工方法，应根据工程地质、水文地质和周围的环境条件，通过技术经济比选确定，并应按相关规范的规定进行结构设计计算。 ③结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗浮和裂缝宽度验算的要求，并满足施工工艺的要求。 ④对于钢筋混凝土结构应就其施工和正常使用阶段进行结构强度计算，必要时也应进行刚度和稳定性验算。钢筋混凝土结构应进行裂缝宽度验算，其最大裂缝允许值为：明挖法和矿山法施工的结构为0.2～0.3mm；盾构法施工的结构为0.15～0.20mm。结构进行抗浮验算时，其抗浮安全系数不得小于1.05，否则应采取抗浮处理措施。 ⑤采用暗挖法施工时，区间隧道为平行的双洞单线隧道，两隧道的净距一般不宜小于1.0倍隧道洞径。 ⑥所选择的盾构机型，必须对地层有较好的适应性，并同时依据盾构推进速度、周围环境状况、工期、造价等各方面进行技术经济比较后确定。 ⑦严格控制工程施工引起的地面沉降量，其允许数值应根据地铁沿线的地面建筑及地下构筑物等实际情况确定，并因地制宜地采取措施。 ⑧结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并应遵循“以防为主、多道设防、刚柔结合、因地制宜、综合防治”的原则。车站及出入口通道防水等级为一级；车站风道及区间隧道防水等级为二级。 2）盾构机类型的选择

明挖法隧道近距离跨越既有盾构隧道施工技术

明挖法隧道近距离跨越既有盾构隧道施工技术 摘要：通过南京龙蟠路明挖隧道近距离上跨南京地铁盾构隧道的施工实例，论述了在既有隧道上方修建明挖隧道的施工方法及措施。该技术有效控制了盾构隧道上浮等潜在危险源，确保了施工安全，为以后类似工程实施提供借鉴参考。 关键词：明挖隧道；盾构隧道；近距离施工；隆起；上浮；抽条开挖 1 工程概况 新建明挖隧道为南京火车站前龙蟠路隧道的一段区间，龙蟠路隧道全长572.08 m，隧道结构净宽10 m，最小净高4.73m，隧洞纵坡0.2%，引道最大纵坡4.75%，最大挖深约8 m。隧道设计标准[1]：为单向双车道，荷载标准为城-A级，设计车速50 km/h，抗震烈度按7度设防。 1.1 明挖隧道与盾构隧道位置关系 明挖隧道位于地铁1号线盾构隧道上方，相交角度约为70°。地铁1号线盾构双线隧道许府巷～南京站区间隧道采用盾构法施工，管片衬砌内径5 500 mm，外径6200mm，每节管片长度1.2m，管片厚度350mm。明挖隧道过既有地铁段的里程为K0+709.316～K0+747.635，明挖基坑距老隧道地连墙4.6 m左右，距玄武湖最近距离12 m。盾构隧道此段覆土厚度10 m左右，明挖隧道过地铁段开挖深度7 m左右，盾构隧道管片顶与明挖隧道开挖底面间距离2.06～2.75 m。具体位置关系见图1。 1.2 工程地质及水文地质 地质情况自上而下为：①-1杂填土、①-2素填土、①-3淤泥质填土、②-1亚砂土夹亚黏土、②-2粉砂夹亚砂土、②-3淤泥质亚黏土、②-4亚黏土。明挖隧道开挖底与盾构隧道间土体主要为②-2粉砂夹亚砂土，该土层均质差，低强度，液化，弱透水，局部透水。 地下潜水位埋深2.1～2.6 m，地下水主要接受玄武湖水和临近污水管道的补给，水位受玄武湖水位的影响，年最高水位为10.5 m。 1.3 施工影响控制要求 许府巷～南京站区间盾构隧道现已基本竣工，根据对此段盾构隧道的设计及施工情况的调查，其保护要求很高。具体要求为：盾构隧道绝对最大沉降不超过15 mm、最大隆起不超过10 mm、隧道变形曲率半径大于15 000 m、隧道相对弯曲小于1/2 500、施工产生的振动对隧道引起的峰值速度≤2.5 cm/s。 2 施工风险分析及应对措施

地铁盾构下穿对近接高架桥桩基的影响

地铁盾构下穿对近接高架桥桩基的影响 摘要:运用MIDAS/GTS 三维有限元分析软件，模拟了盾构隧道动态施工对近接高架桥桩基的影响，重点分析了桩基水平位移及沉降的发展规律，为盾构安全通过提供依据。研究表明: 两侧桩基水平位移在隧道范围内呈现明显“凹槽”; 盾构推力是影响桩基水平位移的重要因素，对沿隧道方向水平位移的影响较沿垂直隧道方向大，对桩基沉降影响较小; 工程拟定袖阀管注浆加固措施将引起桩基产生附加沉降，对桩基水平位移控制无明显效果。分析结果认为，在不采取袖阀管注浆加固措施情况下，合理选取盾构推力，可完成盾构隧道对近接高架桥桩基的安全穿越。 关键词: 盾构下穿高架桥桩基三维数值模拟盾构推力水平位移沉降袖阀管注浆 随着城市轨道交通建设的快速发展，城市地铁盾构隧道将不可避免地穿越周边已建的建( 构) 筑物。特殊情况下，盾构隧道需穿越已有高架桥的桩基础。盾构施工将产生地层土体损失，从而导致隧道附近土体应力场发生重分布，近接桩基周边法向应力将有不同程度的释放，使得桩基的承载能力折减。同时，隧道施工引起隧道周围地层移动，其产生的自由土体位移场使得工作状态的桩基产生附加弯矩和变形［1-5］，对桩基础的安全使用产生风险。地铁盾构隧道下穿对近接高架桥桩基的影响分析成为当前城市地下空间开发中的热点问题。 1 工程地质条件及近接桩基概况 1. 1 地质条件 本工程区段属于丘陵地貌，沿线为剥蚀残丘和丘间冲沟相间，因道路等工程建设，原地貌大多经过挖填。地下水以第四系孔隙水、基岩裂隙水赋存。该区段内冲积～洪积砂层不会产生地震液化，不良地质有:软土地层、砂层、花岗岩残积土及“球状风化孤石”。本工程范围区间隧道主要从冲积—洪积粉质黏土层( 4N-2) ，( 4N-3) ，残积土层( 5H-2) 中穿过。 该区段地层自上而下依次为素填土、冲积—洪积而成的可塑状粉质黏土、冲积—洪积而成的稍密中粗砂、硬塑状花岗岩残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。 1. 2 近接高架桥桩基概况 广州地铁六号线萝岗～香雪区间下穿北二环高速公路高架桥桩基工程位于广州市萝岗区广深高速公路与北二环高速公路交汇处，位于地铁六号线右线设计里程YDK40 + 510. 544，左线设计里程ZDK40 +523. 849 附近。本区段拟采用盾构法施工，隧道埋深约15 m，所穿越的北二环高速公路立交桥，桥名为“萝岗分离式立交桥”，地铁盾构隧道距离两侧高架桥桩基的距离仅有2. 0 ～12. 5 m，上部构造采用预应力混凝土连续箱梁，下部构造为柱式墩，Ф1 800 mm钻孔灌注桩基础，为摩擦型桩，桩底均落入全风化花岗岩，桩基与隧道位置关系平面图见图1，高架桥桩基与盾构隧道剖面关系图见图2，桩基与隧道位置关系见表1。

地铁盾构隧道下穿建筑物的安全性分析

地铁盾构隧道下穿建筑物的安全性分析 李茂文，胡辉 （南昌城市规划设计研究总院，江西南昌330038） 摘要：本文以深圳地铁5号线翻身 灵芝盾构区间隧道下穿碧海花园小区建筑物施工为工程依托，运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程，对施工产生的管片内力变化、地表沉降以及桩基的变形进行了预测分析。计算结果表明，只要能够正确合理的施工，采用土压平衡盾构施工，安全顺利地穿越建筑物是可行的。 关键词：盾构隧道下穿建筑物地表沉降桩基沉降数值模拟 有限差分法由于具有能够适应复杂边界、非均质、非线性本构模型，分析结果全面详细等优点，被广泛用来模拟盾构隧道施工对环境的影响的分析。本文以深圳地铁5号线翻身 灵芝盾构区间隧道下穿碧海花园小区施工掘进为工程依托，运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖过程，对施工产生的管片内力变化、地表沉降以及桥梁桩基变形进行预测分析。1工程概况 深圳地铁5号线翻身至灵芝盾构区间隧道管片设计外径为6m，内径为5．4m，管片厚度为30cm。地铁右线隧道穿越碧海花园2层和8层的砼框架楼房。碧海花园桩基采用柱下独立基础，承台下桩基采用Φ480沉管灌注桩，有效桩长17m。该建筑物桩基与隧道拱顶最近距离为1．14m，断面埋深20．5m，地下水位埋深为3．2m，隧道位于砾质粘性土、全风化花岗岩及强风化花岗岩三种不同硬度的地层中，局部有硬岩突起，突起硬岩裂隙发育，地质条件复杂。 2盾构掘进数值模拟分析 2．1材料特性 （1）土体材料 目前，在土工计算中广泛采用的各向同性模型有两大类，一类是弹性非线性模型，另一类是弹塑性模型，两者都反映了土的非线性应力—应变关系特性。本文土体采用弹塑性本构关系，屈服准则为直线性Mohr－Coulomb准则。 （2）注浆材料和管片衬砌材料 注浆材料和衬砌单元在模拟过程中也采用适合混凝土材料的弹塑性模型。注浆材料的强度会随着时间的推移而增加，此时取其长期固化注浆材料，其弹性模量取400Mpa［4］，管片衬砌采用C50钢筋混凝土，弹性模量为35GPa。 2．2实体模型建立 计算采用有限差分程序FLAC3D建立三维模型，横向取40m，向上取至地表，向下取隧道中心以下15m，沿隧道长度方向取40m。左、右、前、后边界施加水平方向约束，底面限制垂直位移，顶面为自由面。初始应力只考虑自重应力场的影响。地层、管片、注浆浆液均视为理想弹塑性材料，服从Mohr—Coulomb屈服准则；管片和同步注浆浆液均采用壳单元；地层和桩基则采用实体单元模拟。计算模型如图2，模型共有148192个单元，154755个节点。盾构机长7．5m，盾构外径6．25m，管片宽l．5m，厚300mm，盾尾间隙厚75mm。盾构隧道与桥梁桩基的位置关系如图2所示 。 图1 三维计算模型图 图2盾构隧道与建筑桩基的位置关系图 根据地质勘察资料，该段地质分层从上而下分别为：3m的素填土、6m的砾砂、10．5m的砾质粘性土、2．5m的全风化花岗岩及16m的强风化花岗岩。各土层的物理力学参数见表1。3数值模拟计算结果分析 3．1应力分布分析 盾构推进15m、30m和40m时最大主应力云图如图3、4和5所示。从图中可以看出，随着盾构的不断推进，已开挖的隧道衬砌的最大主应力增大，当隧道开挖到40m时，拱腰靠底部位置的最大值主应力值达到2．3MPa，最小值出现在隧道拱顶的位置，最小主应力在拱顶的位置，其值达到－6．7MPa，均远远小于盾构管片的设计强度，因此，盾构管片所受到的内力不足以使管片结果产生破坏，管片结构仍有较大的安全富余量。 · 402 · 2012年第6期（总第123期）江西建材交通工程

盾构隧道近距离下穿武广高铁桥梁变形监测分析

盾构隧道近距离下穿武广高铁桥梁变形监测分析 阐述了全自动桥梁变形监测原理方法，并通过全自动桥梁变形监测系统，实时监测盾构下穿高铁过程中高铁桥墩及梁体的变形。监测数据表明，盾构下穿期间桥墩及梁体变形未达到报警值，全自动监测系统为区间盾构顺利下穿高铁桥梁及时提供了变形信息反馈，确保了高铁安全正常运营。 标签：轨道交通；盾构隧道；下穿高铁；桥梁变形监测 1 工程概况 武汉市轨道交通某区间盾构下穿武广高铁高架桥下行线和上行线。盾构左线从6#、7# 桥墩之间穿越，盾构右线从7#、8# 桥墩之间穿越，6#、7#、8# 桥墩桥跨间距均为32.6 m 简支梁。下穿处武广高铁线间距 5 m，设计速度350 km/h。6#、7#、8# 桥墩桩基桩长分别为18 m、18.5 m 和19 m，桩顶距地面约2.5 m，隧道底部距桩底分别为1.504 m、0.975 m 和0.473 m。区间隧道顶部覆土约15.06 m，与桥桩结构水平最小净距为8.12 m（图1）。 下穿处土层由杂填土、一般黏性土、老黏性土组成，基岩埋藏较浅。区间沿线为三级阶地剥蚀堆积垅岗区，下穿武广高铁盾构隧道洞身位于20a-2 中风化泥岩，地面至隧道顶地层主要为杂填土、10-2 粉质黏土、20a-1 强风化泥岩。 2 盾构施工 盾构机采用 2 台土压复合式平衡盾构机，盾构机外径 6.44 m。盾构隧道采用通用型管片错缝拼装，用M30彎螺栓连接，管片环宽 1.5 m，外径 6.2 m，内径5.5 m，厚度0.35 m，楔形量40 mm。左线盾构从2016 年11 月9日开始进入武广高铁核心保护区20 m 范围，2016 年11月13 日盾尾脱出高铁核心保护区20 m 影响范围；右线盾构从2016 年11 月15 日开始进入武广高铁核心保护区20 m 范围，2016 年11 月19 日盾尾脱出高铁核心保护区20 m 影响范围。左、右线盾构施工期间以12 环/天左右的速度向前推进。 3 桥梁变形监测 本工程采用全自动监测系统对武广高铁桥梁的变形进行实时监测，自动变形监测系统由测量机器人、监测站、控制计算机房、基准点和变形点等 5 部分组成（图2）。远程计算机通过因特网控制远程GPRS 模块或通过数据连接线远程监视和控制监测系统的运行，系统在无需操作人员干预的条件下实现自动观测、记录、处理、存储、变形量报表编制和变形趋势显示等功能。 3.1 监测原理方法 监测仪器为测量机器人，又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照