大断面平顶直墙地铁风道二衬施工受力转换技术

大断面双层双跨平顶直墙暗挖地铁风道施工时具有开挖跨度相对较大、临时支护体系繁多、二次结构受力转换复杂的特点,针对某地铁车站风道双层段的工程实践,分析大断面平顶直墙结构施工时的关键技术环节,如中洞法开挖、受力转换、分块模筑等.结果表明,关键工序合理,切实可行,施工过程中通过受力转换确保了原初期支护结构的稳定和安全,施工过程中严格监测控制,使风道二次衬砌质量得到保证,加快了衬砌施工进度,对整个风道工期控制起到了积极作用.     

铁路隧道复合衬砌脱空的危害分析与防治

铁路隧道复合衬砌脱空和支护厚度不足占隧道缺陷、病害的比例极高.以200 km·h-1客货共线双线隧道为例,采用ANSYS有限元分析软件,按“共同变形”受力模型计算分析脱空对结构承载能力的影响.初支脱空时,在不同级别围岩变形压力的作用下,初支拱顶部位向内侧压弯呈增大趋势,这是初支向内压裂(碎)乃至坍塌的主要原因之一;衬砌脱空时,导致衬砌拱顶部位向外侧或向其对应的空洞边缘外侧压弯呈增大趋势,造成衬砌向外压裂甚至可能引起脱空水平投影范围外沿侧纵向开裂.严重的脱空可能导致隧道结构在施工阶段或运营阶段发生压溃、侵限、放射状开裂和坍塌,而且初支脱空的危害性比衬砌脱空更大.通过分析脱空的形态和成因,结合工程实践经验,从施工和施工管理角度提出了脱空防治的具体措施和建议.     

深埋超小净距隧道近接施工力学特性研究

为探究中岩柱厚度小于2 m深埋超小净距隧道先行洞未施作二次衬砌时的近接施工力学特性,通过数值模拟、现场试验等方法,研究超小净距隧道近接施工围岩变形和支护结构受力特征。结果表明：(1)先行洞未施作二次衬砌时开挖后行洞,近接施工影响显著,因后行洞施工引起的先行洞围岩变形约占其总变形量的43%;后行洞开挖使得先行洞初支变形和内力呈现明显的偏压效应,即靠近中岩柱侧收敛变形和结构内力增幅远大于外侧。(2)初支钢拱架受力大致可分4个阶段：先行洞开挖影响段、中期稳定段、后行洞近接开挖影响段以及后期稳定段。施工过程中先行洞左右拱脚和仰拱部位存在较大拉应力,应重点关注。(3)先行洞仅施作初支情况下开挖后行洞,将初支变形和内力作为必测项目,可动态掌握其变化规律,及时采取控制措施,保障施工安全,避免后行洞爆破对先行洞二次衬砌造成结构损伤。     

盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站站厅隧道二衬施作时机的研究

采用盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站时,站厅隧道二衬施作时机有横通道开挖之前和之后2种方案。以北京地铁10号线三元桥站为例,采用FLAC3D有限差分软件,对2种方案进行三维数值模拟,从地表沉降和隧道结构内力两方面进行对比分析。结果表明:在6个施工阶段,方案1的最大地表沉降均比方案2的显著减小,方案1的最终地表沉降为48mm,仅为方案2的最终地表沉降(166mm)的29%,而且站厅隧道初支内力和需要的配筋量均小于方案2。因此,在车站施工过程中,站厅隧道二衬应在横通道开挖之前施作。     

“两阶段”分析法对大跨钢管桁架屋盖设计影响研究

对于大跨钢管桁架屋盖,一般的设计计算方法是基于结构采用原位散拼施工。但实际施工时往往采用提升、滑移等更为高效的安装方法。不同的施工方法可能改变屋盖在自重作用下受力体系,在结构中产生内力重分布。这种内力重分布在施工过程结束后可能仍然存在,从而对结构在运营阶段的力学行为产生影响,甚至使结构处于不安全状态。屋盖安装过程分析可以保证结构在施工阶段的受力安全,但不能确保结构在运营阶段结构的力学行为达到设计预期。因此,本文提出了大跨钢结构屋盖的"两阶段(施工阶段和运营阶段)"分析法,并以某高铁客站为研究背景,对采用分块提升安装的大跨度正交空间管桁架结构受力性能进行了研究。通过分析可知,该方法可以让结构在施工阶段和运营阶段的受力情况均处于安全可控状态。     

洞内始发盾构区间工程玻璃纤维筋施工技术

盾构进出洞为盾构隧道施工过程中的关键环节。盾构进出洞时易出现地层土体塌方、地表下沉等险情。玻璃纤维筋具有抗拉强度高、与混凝土弹模接近、耐腐蚀、易于切割等特点,用它替代初支结构中的钢筋,盾构机进出洞时可直接切割隧道初支结构,既能减少盾构进出洞事故,同时还能提高施工效率,节省工程造价。文章以长春地铁1号线南环路站~中央商务区站区间工程为依托,介绍玻璃纤维筋的材料特性及施工应用,为类似工程提供依据。     

深埋隧道复合式衬砌内力和位移的荷载结构法

研究目的:研究任意形状的深埋隧道复合式衬砌的内力和位移具有重要理论意义和工程应用价值。本文首先通过弹性力学理论,导出轴对称荷载作用下,圆形隧道复合式衬砌的轴力和位移的解析解,并与数值解进行比较,确定初支、二衬间相互作用的杆单元弹性模量的合理取值;之后分析了Ⅳ级围岩中非圆形隧道复合式衬砌的轴力、弯矩和位移,围岩对初支、初支与二衬间的约束作用均采用杆单元模拟,其弹性模量分别取地层和初支的弹性模量;最后讨论了侧压系数对非圆形隧道复合式衬砌力学性能的影响。研究结论:(1)轴对称荷载作用下,圆形隧道初支和二衬的轴力和位移的解析解与数值解的误差不到5%,确定了使用杆单元模拟非圆形隧道初支和二衬间相互作用时,其弹性模量可以采用初支或二衬的弹性模量;(2)非圆形隧道二衬的轴力和弯矩均比相应位置处初支的大,初支和二衬分别在拱腰和拱底取得轴力最大值,均在拱脚取得弯矩最大值,均在拱底取得竖向位移最大值;(3)对于侧压系数在0.1到0.3范围内的Ⅳ级围岩,侧压系数的改变对非圆形隧道二衬最大的轴力、弯矩和位移的影响都比较小;(4)本研究结果可应用于隧道、竖井、管桩等工程结构。     

沈阳地铁暗挖区间衬砌设计计算方法比较

针对沈阳地铁暗挖区间隧道,分别采用荷载结构模型与修正荷载结构模型(考虑初支影响荷载结构法模型)对衬砌结构内力进行计算,通过比较分析得出修正模型更符合沈阳地铁暗挖区间隧道工程的实际.并推荐使用此修正模型对沈阳地铁暗挖区间隧道衬砌进行设计优化,可减少其配筋量,为沈阳地铁工程创造更高的经济效益和社会效益.     

高地应力软岩隧道围岩压力及二衬受力特征研究

为研究高地应力条件下软岩隧道围岩压力作用规律及二衬受力特征,依托兰新铁路第二双线大梁隧道,分别对隧道围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌之间的接触压力进行现场监测,得出上述压力随时间变化规律和沿隧道横断面分布特征,基于实测围岩压力对隧道二次衬砌结构内力进行计算。研究结果表明:初支围岩压力和初支与二衬接触压力随时间发展呈不同变化规律;围岩压力在空间分布上表现出"两侧大、拱顶小"的侧向挤压特征;二次衬砌围岩压力分担比例平均值在45.0%~70.3%;实测围岩压力较规范围岩压力计算出的二衬内力更符合实际。     

大跨距渐变四连拱隧道施工力学效应数值模拟研究

以秦岭终南山公路隧道2号通风竖井工程风道系统一大跨变截面四联拱隧道为工程背景,采用三维有限差分(FLAC3D)对该四联拱隧道施工过程进行了三维数值模拟计算,计算分析了开挖过程中和开挖后的二次应力场、变形场变化规律和塑性区分布特征,得出了关键施工部位的位移和应力分布与大小,提出了四联拱隧道施工过程中国岩的应力、位移变化规律及在施工中应重点关注的部位,以此作为确定岩体开挖、围岩加固支护方案和计算相应参数的依据,并对实际工程进行指导.     

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工步距优化分析

大型机械在特大跨度隧道施工中易产生导坑施工步距加大等问题。以厦门机场高速公路巷东隧道工程为例,采用数值分析结合现场实测的方法,针对双侧壁导坑法施工中存在的导坑尺寸偏小、无法满足机械化施工操作空间、工效低等问题,通过扩大各导坑上下台阶的步距,增加掌子面与二衬的间距,提高了洞内机械化作业水平。数值分析表明,优化方案中初支轴力只有个别点的压应力增加较多,大部分的轴力及剪力变化幅度在4%以内,初支弯矩极值降低6%;围岩位移及初支结构内力极值变化都不大,处于合理范围内。地表沉降监测表明,最大沉降值为9.1 mm,最大变化速率为0.5 mm/d,均未超过允许范围,且沉降总体上趋于稳定。     

破碎围岩条件下铁路隧道单层衬砌结构力学特征研究

研究目的:文章以合武铁路大别山隧道为背景,对Ⅳ级围岩条件下采用的单层衬砌结构的接触力学特征、不同施工阶段的受力特征以及围岩稳定性等进行研究,并对单层衬砌结构的力学特征进行探索,以期为类似工程的设计和施工提供参考。研究结论:(1)相对于复合式衬砌而言,单层衬砌接触压力普遍较大,最大压力易出现于拱脚处,最小压力易出现于仰拱处,而其二衬的内力显著小于复合衬砌。(2)单层衬砌结构内力在隧道施工的不同阶段,初期支护与二衬的内力先按时间分配,后按刚度分配。(3)隧道左右拱腰侧与拱脚处的围岩的YAI值较小,容易发生失稳,应加以防范。     

深埋黄土隧道初期支护破坏模式研究

研究目的:分析初支结构在施工过程中的破坏模式,对于研究深埋黄土隧道初支的受力机理以及优化隧道设计具有重要意义。本文以蒙华铁路阳山隧道工程为依托,通过水文地质情况、围岩压力、格栅应力等方面的分析,结合施工过程中初支结构的破坏情况,从而获得深埋黄土隧道初支结构的破坏模式。研究结论:(1)受老黄土节理发育影响,深埋隧道开挖过程中围岩容易产生较大的拱顶沉降,对初支结构造成的压力较大;(2)地表水的渗透会弱化老黄土节理面之间的强度,对围岩稳定性影响较大;(3)初支结构在拱肩部位的轴力值和弯矩值较其他位置偏大,容易发生小偏心受压的脆性破坏;(4)本研究成果可为深埋黄土隧道初支的受力机理研究和工程设计提供参考。     

地铁新线区间隧道下穿地铁既有线的二衬施工技术

以北京地铁10号线国贸站一双井站区间暗挖段下穿北京地铁1号线国贸站一大望路站区间为例.阐述地铁新线下穿段二次衬砌施工时,为保证地铁既有线的沉降控制标准,采用保留初支结构竖向临时支撑,并改进支撑处防水工艺的二衬施工技术,可为类似工程设计及施工时参考.     

高寒地区地铁区间扩挖改造施工技术探讨

哈尔滨地铁一段长859 m的区间线路,利用既有人防隧道单侧扩挖改造。采用荷载—结构分析法研究既有人防隧道结构破除对既有结构内力的影响,考虑冬季施工地层与结构之间的相互作用,进一步应用地层—结构分析法以研究径向注浆效果、跳槽法施工工效。最后详细介绍了既有隧道单侧扩挖改建工艺,可为类似工程提供参考。     

监测技术在堡镇隧道极高地应力段施工的应用

宜万铁路堡镇隧道施工遇到特殊地质条件,在极高地应力软岩段施工中通过对施工现场监控量测和对围岩压力、初支应力、结构内力的测试结果分析,根据极高地应力段软岩大变形的规律,及时调整相应施工参数,确保了施工安全。     

暗挖地铁车站柱洞逆筑工法及桥梁保护施工技术

柱洞逆筑法是在形成"桩、柱、梁"稳定的受力体系下,再通过逆筑施工工法完成地铁车站主体结构施工。在拱部二次衬砌保护下,进行主体结构的施工,尤其在拱部土质较差,地下水较丰富的条件下,与暗挖顺做法相比,具有受力体系明确、施工安全风险小、投入的模板支架少等特点,适用于城市地铁大跨度暗挖车站的施工。城市地铁工程施工通常临近道路桥梁.对道路桥梁采取保护措施,从而保证地铁施工过程中周边环境安全具有重要作用。以北京地铁10号线劲松站为工程实例.系统介绍浅埋暗挖地铁岛式车站柱洞逆筑施工工法及主要工艺,介绍暗挖施工中时劲松桥采取的保护措施。     

盾构隧道近距离下穿建筑桩基影响分析及结构设计

对于城市轨道交通下穿既有建(构)筑物一直是建设过程中的重大风险,同时也是地下工程的一个重要研究方向。常州轨道交通1号线盾构区间以小净距下穿常州机电学院图文中心桩基,最小净距仅为3.6m。为保障盾构下穿施工过程中隧道及上部建筑结构安全,采用了Plaxis2D软件分析了不同地层损失率下盾构穿越时房屋沉降与倾斜影响,提出了地层损失率控制要求;并采用荷载结构法分析了房屋下部盾构管片的内力与裂缝,提出了采用钢筋钢纤维混凝土管片可满足结构强度、刚度及裂缝控制要求。     

复杂环境下大跨地铁风道结构建造方案研究

采用PBA工法建造的大跨地铁风道结构施工顺序主要有逆作法和顺作法两种方法。为克服传统PBA工法存在的问题,以北京地铁8号线三期工程大红门桥站-和义站区间附属大跨风道为背景,提出一种风道负1层和负2层分别顺作的施工方案,并采用三维数值模拟方法,对风道结构不同施工方案进行研究。针对风道拱部的中导洞开挖跨度大、地层沉降控制难度大的特点,提出一种联合支护结构。工程实践表明:负1层和负2层分别顺作的结构施工方案更有利于地层沉降控制及结构安全,联合支护结构有效控制了大跨中导洞开挖引发的地层沉降,确保周边环境安全和结构自身安全。     

隧道地下风机房交叉结构施工过程稳定性研究

针对风机房地下洞群结构的复杂性,选取包含风机房主体洞室的结构单元,建立三维数值模型,采用有限元法,研究地下风机房施工过程中的围岩位移、初支结构与围岩间的相互作用力以及支护结构的受力情况。结果表明:风机房采用全断面施工时,能较早使支护结构闭合,减小围岩的变形,但相对于台阶法施工,围岩的应力释放少,支护结构与围岩间的接触应力、支护结构的内力都较大;风机房支护结构与围岩间的接触应力呈对称分布,拱顶至拱脚接触应力逐渐增大;拱脚至墙脚中部接触应力逐渐减小;墙脚中部至墙脚底部接触应力逐渐增大。