建公路对既有红山隧道结构影响分析与加固

以平潭综合实验区牛寨山双洞八车道小净距公路隧道为例,针对采用双侧壁导坑法开挖时,双洞八车道特大跨度隧道后行隧道断面分部开挖爆破对围岩及既有隧道的影响,采用ls-dyna建立双隧道模型,结合现场振动速度的实测数据,对影响因素和变化规律进行了分析。结果表明:(1)随着爆心距围岩监测点距离的增大,最大振速显著衰减。(2)在后行隧道爆破对既有隧道结构的影响因素中,爆源与既有隧道的距离影响最大,装药量其次；既有隧道迎爆侧与背爆侧的最大振速比值为12.5；腰部是底部的2.1倍；肩部是底部的1.9倍。(3)在双侧壁导坑施工中,ⅰ分部由于距离既有隧道较近、周边临空面最少,对既有隧道的影响也最大,施工中可作为爆破引起既有隧道振动的控制工况。

新建公路近距离上跨已有隧道时,在施工过程中不可避免地将对下方隧道产生影响,因此正确评估新建公路施工期间对既有隧道的影响状况和影响程度,掌握既有隧道的变形规律,才能保证既有线的安全运营。通过三维非线性有限元的模拟试验分析,探讨研究拟建工业东路延伸段工程方案的二号桥对下方赣龙铁路东南联络线牛坑隧道的影响,通过模拟挖方、施做桩基、桥面板施工等先后工况过程对既有隧道及其周围土体位移,得到牛坑隧道结构安全的影响评估,并为类似工程提供参考。模拟试验研究表明:隧道上方路基挖方施工、桥梁桩基、桥面板的施工对隧道的影响均在可控范围内。

宜宾新建金江路从宜珙线铁路红山隧道上方通过,公路距离铁路隧道的最小净距仅为10.761m。为确保公路施工和使用期间铁路红山隧道的正常运营,对红山隧道可能存在的影响给予合理的分析,并进行了加固处理。

新建隧道与既有隧道间距较近时,新建隧道的开挖导致围岩应力发生重分布,对既有隧道的结构产生影响,为此针对包西铁路通道新宝塔山隧道出口端,用有限元方法进行了数值模拟分析,并进行施工监控量测,对计算结果和监控量测结果进行分析,结果表明:新建隧道开挖将引起围岩应力重分布,使既有隧道衬砌结构的安全系数有所降低,其降低程度与两隧道间距有关,间距越小其影响程度越大。新建隧道的开挖对既有隧道临近开挖一侧的衬砌结构影响最大。

文章根据重庆某机动车4s店项目的建设对临近隧道结构的影响；利用midas/gts建立三维数值分析模型；拟建项目的施工工况(桩基施做、上部结构施做)对临近隧道结构的影响进行了分析；计算结果表明拟建项目的施工对临近隧道结构的影响很小；引起的最大水平与竖向位移分别为0.182mm和0.157mm；均小于《城市轨道交通结构安全保护技术规范》(cjj/t202-2013)中的水平及竖向位移控制值10mm；

随着城市的发展和建设,各地区都开始大量建设地铁.依据目前已经投入使用的地铁隧道来说,弹性沉降问题变得更加明显,持续发生不均匀沉降,使得隧道接头、结构以及正常运行都受到了一定的影响.如果形变过大,会影响轨道平整度,从而影响舒适度.所以,深入研究隧道结构弹性沉降的机理、原因、措施等具有重大意义.盾构施工扰动对隧结构具有多方面的影响因素.

为研究常见小型溶洞引起的隧道稳定性问题,结合工程实例,应用有限元方法,分析全断面开挖时,ⅱ类溶洞处于隧道不同位置对围岩位移和隧道结构受力的影响。结合实测数据对比分析,总结围岩位移和衬砌受力变化的规律和原因。模拟结果表明,隧底溶洞距离为1m时,仰拱轴力增加21%,其余部分变化微弱;侧壁溶洞距离为1m时,边墙轴力增加14.8%,其余部分变化微弱;隧顶溶洞距离为1m时,拱顶轴力增加10%,其余部分变化微弱。实测数据和模拟结果表明,溶洞位置对于收敛值的影响,隧底溶洞>隧顶溶洞>侧壁溶洞,溶洞位置对于沉降值的影响,侧壁溶洞>隧顶溶洞>隧底溶洞。溶洞范围较小(r2m)或相对距离较远(l5m)的情况下,衬砌安全系数满足要求,可不予处治。

为了评价采空区沉陷对运营隧道结构的影响,通过对运营隧道变形现场调查及原因分析,结合采动评估模型,对运营隧道结构变形进行研究。结果表明:隧道病害的主要原因是地表沉陷和水平位移,开采过程中会出现衬砌拉伸开裂、变形缝挤死、混凝土崩落、拱顶脱皮等危害性变形,应做好监测工作,设置变形缝；对部分二次初衬应做配筋；对隧底部分冒落带和导水裂缝带围岩进行注浆加固,可有效减少对隧道结构的影响。

本文结合重庆两江桥渝中连接隧道近接轨道交通六号线小什字车站2号风道竖井段(下称\"2号风道竖井\")的工程实例,研究分析了城市隧道对轨道交通的影响。结合施工步序,以2号风道竖井为研究对象,通过midas/gts进行三维数值模拟,分析2号风道竖井附近围岩应力分布及竖井的变形,并对2号风道竖井安全稳定性做了研究。研究结果表明该工程的修建会对轻轨6号线的2号风道竖井造成的扰动可控,轻轨交通和2号风道竖井均能保证安全,也可为类似非对称异性隧道结构的建设提供一定的依据。

本文结合重庆两江桥渝中连接隧道近接轨道交通六号线小什字车站2号风道竖井段(下称\"2号风道竖井\")的工程实例,研究分析了城市隧道对轨道交通的影响。结合施工步序,以2号风道竖井为研究对象,通过midas/gts进行三维数值模拟,分析2号风道竖井附近围岩应力分布及竖井的变形,并对2号风道竖井安全稳定性做了研究。研究结果表明该工程的修建会对轻轨6号线的2号风道竖井造成的扰动可控,轻轨交通和2号风道竖井均能保证安全,也可为类似非对称异性隧道结构的建设提供一定的依据。

天津黄河医院三期项目,深度超过5m,紧邻天津市地铁二号线.基于该基坑的施工过程,使用有限元软件midas/gts进行数值模拟,评估该项目基坑工程对地铁二号线区间结构安全性的影响.结果表明,基坑周围土体和地铁隧道管片的位移随着土体开挖过程而增大,而受楼面载荷的影响较小.此外,地铁隧道管片的竖向位移主要受基坑降水影响,其轴力和弯矩在施工过程中保持稳定,裂缝验算结果在允许范围内.研究成果可以为该项目工程影响评估提供有效的参考依据.

利用有限元软件ansys建立三维有限元模型,对比隧道同步监测数据和数值模拟计算结果,验证了所建模型的有效性。通过对隧道实际监测数据的分析,总结了基坑叠加效应的影响,认为群基坑的叠加效应是线性叠加在实际工程应用中是偏于安全的。为控制基坑群施工对隧道的影响,可以在基坑群施工中采取合理分区分块开挖、合理安排施工顺序,采取信息化施工等一系列措施,确保施工和隧道安全。成果可为类似工程设计和施工提供有益的参考和借鉴。

随着城市地铁周边建设工程项目越来越多,研究邻近地铁的基坑施工对地铁隧道影响具有重要意义。基于苏州地铁1号线某基坑工程,采用flac3d程序,分析研究在既有地铁隧道周边,基坑采用不同的隔水帷幕深度情况下,地下水渗流作用对地铁隧道的影响。数值模拟中考虑在2种不同的隔水帷幕深度时,基坑降水后隧道的位移场以及隧道管片应力。研究结果表明:1)增长隔水帷幕深度有利于控制隧道周围孔隙水压力降低,有利于减小隧道结构变形。2)随着隔水帷幕深度增加,减小了基坑降水引起隧道结构应力的降低。

随着立体交通路网的发展,在机场跑道或停机坪下修建隧道的情况时有发生,这就需要研究飞机移动荷载对下穿隧道结构的影响,以确保其安全。文章依托北京市首都机场捷运工程,基于有限元法比选了节点动力荷载及面动力荷载两种简化飞机移动荷载的响应结果,结合计算结果与现场实测数据,进一步分析了飞机移动荷载对隧道结构的影响规律。结果表明:两种飞机简化荷载作用下,隧道的竖向位移变化规律相似,但节点动力荷载作用时隧道的竖向位移略大;飞机着陆点与隧道相对位置的变化对隧道结构的竖向位移变化规律影响不大;飞机位于隧道正上方三倍洞径范围内跑道时对隧道结构的动力影响是不容忽视的,不仅引起隧道结构发生明显的竖向位移,还可导致围岩压力的显著增大;而在飞机动、静荷载作用下,拱顶中心位置的围岩压力及竖向位移最大,需重点关注。

随着立体交通路网的发展，在机场跑道或停机坪下修建隧道的情况时有发生，这就需要研究飞机移动荷载对下穿隧道结构的影响，以确保其安全。文章依托北京市首都机场捷运工程，基于有限元法比选了节点动力荷载及面动力荷载两种简化飞机移动荷载的响应结果，结合计算结果与现场实测数据，进一步分析了飞机移动荷载对隧道结构的影响规律。结果表明：两种飞机简化荷载作用下，隧道的竖向位移变化规律相似，但节点动力荷载作用时隧道的竖向位移略大；飞机着陆点与隧道相对位置的变化对隧道结构的竖向位移变化规律影响不大；飞机位于隧道正上方三倍洞径范围内跑道时对隧道结构的动力影响是不容忽视的，不仅引起隧道结构发生明显的竖向位移，还可导致围岩压力的显著增大；而在飞机动、静荷载作用下，拱顶中心位置的围岩压力及竖向位移最大，需重点关注。

通过建立三维有限元数值模型,分析了双基坑开挖不同施工阶段对已有隧道变形的影响.结果表明:双基坑与邻近隧道平行布置时,隧道会发生较大变形,其水平最大位移比垂直布置时的大10％,且后开挖基坑造成的隧道位移较先开挖基坑变形大7％左右;双基坑与隧道垂直布置时,远隧道基坑开挖对隧道影响极小,隧道变形主要由近隧道基坑开挖决定.针对上述水平布置和垂直布置工况均发现,隧道一侧双基坑开挖施工对隧道的水平位移影响较大,竖向位移约为水平位移的1/10.隧道本身在竖直方向变形为上下向中心挤压,隧道在水平方向上有指向基坑的侧移,同时隧道本身的变形为中心向两侧拉伸,且在开挖基坑中心位置对应处隧道的位移与变形最为明显.

城市化的快速发展促使城市建设中的地铁隧道和基坑工程规模的不断加大,针对城市建筑密集区域存在的基坑开挖对下方地铁隧道产生的环境岩土问题,结合广州地铁珠江新城站区段,参照既有的计算分析的结果,归纳了防止基坑开挖时下方盾构隧道结构变形过大的措施,可供类似工程参考。

利用有限元软件ansys建立三维有限元模型,对比隧道同步监测数据和数值模拟计算结果,验证了所建模型的有效性.通过对隧道实际监测数据的分析,总结了基坑叠加效应的影响,认为群基坑的叠加效应是线性叠加在实际工程应用中是偏于安全的.为控制基坑群施工对隧道的影响,可以在基坑群施工中采取合理分区分块开挖、合理安排施工顺序,采取信息化施工等一系列措施,确保施工和隧道安全.成果可为类似工程设计和施工提供有益的参考和借鉴.

衬砌厚度不足缺陷的存在将显著改变隧道结构的力学状态,并对隧道结构的安全造成威胁.文章以ⅳ级围岩双车道公路隧道为工程背景,采用数值模拟研究衬砌整体或局部厚度不足条件下隧道结构的安全状态.结果表明:衬砌厚度不足使缺陷处结构的轴力与弯矩减小,同时降低了结构的极限承载力,从而导致缺陷处隧道结构的安全系数显著降低;衬砌局部厚度不足对缺陷处隧道结构截面内力、承载力和安全系数具有显著影响,而对远离缺陷处隧道结构截面的影响相对较小;衬砌厚度整体或局部厚度不足时,衬砌厚度值与结构安全系数基本呈线性关系,经回归分析确定了满足结构安全要求的临界衬砌厚度值.研究成果可为存在衬砌厚度不足缺陷隧道的结构安全性分析及评价提供参考.

结合厦门东通道(翔安)海底隧道陆域段对crd1、crd3部超前和crd1、crd2部超前两种施工工序的结构内力,采用现场监测和数值模拟手段进行了对比分析,两种方法所得结果吻合良好。研究表明,在两种施工工序条件下,随施工部的开挖,结构内力呈增大趋势,但仍满足施工安全要求,且crd1、crd3部超前时的结构内力略小于crd1、crd2部超前时的结果,为隧道的信息化施工提供了依据。

软土的蠕变特性会削弱土拱效应,导致作用在隧道结构的土压荷载及隧道变形随时间发生变化.文章考虑软土的粘滞性,选取时间硬化法则与druker-prager屈服准则耦合的蠕变模型,结合上海地区软粘土的室内三轴流变试验数据,采用数值分析软件abaqus建立有限元模型,分析软土蠕变特性对隧道-地层接触压力的影响以及隧道的变形与内力等随时间的变化规律,并进一步探讨软土蠕变对土拱效应以及隧道长期受力性能的影响,研究结果对软土隧道设计中长期荷载的合理取值具有重要意义.

针对衬砌拱顶、左拱腰和右拱腰脱空组合工况,基于荷载-结构法平面计算分析模型,通过设置不同的脱空范围,分析衬砌脱空对在役隧道结构安全性的影响规律。研究结果表明:隧道衬砌各脱空位置相互之间的影响很小,对隧道整体的安全性影响不大;而脱空范围主要改变了隧道衬砌结构受力和变形状态,对衬砌结构的安全性影响极大,特别是当脱空范围大于20°时,在围岩荷载作用下,衬砌结构将很快出现开裂、剥落等严重病害,直至完全丧失承载能力或退出正常使用状态。最后,针对不同缺陷情况,提出了相应的处治措施。