“PBA法”地铁车站施工地表沉降规律及控制要点

PBA法地铁车站施工在繁华城区的应用日益广泛,但因其群洞施工、工序繁杂的自身特点,导致施工引起地表沉降不易控制。本文通过对工程实例的监测数据进行分析,归纳总结PBA法地铁车站施工的地表沉降规律和特点及地表沉降控制要点,以期为今后类似工程的施工提供参考和借鉴。     

导洞施工中群洞效应对地表沉降的影响

导洞为PBA工法进行大型地铁车站施工的主要临时结构,具有距离近、个数多的特点。为研究多个导洞施工的群洞效应,采用三维数值计算模型,讨论了地表沉降影响随导洞的施工顺序、工法、施工间隔和台阶长度等因素的变化规律。以地表沉降为指标,采用正交试验方法进行4因素3水平的试验研究。极差分析结果表明,导洞的施工工法是影响地表沉降的最主要因素,而导洞的施工工序影响较小。导洞的施工间隔和台阶长度对地表沉降的影响并非单调函数,有最优值的存在。因此,可通过优化导洞间施工间隔和台阶长度来降低地表沉降。     

不同地下水位下地铁车站施工沉降对比分析

为了对比分析不同地下水位下地铁车站在施工过程中的沉降变化情况,以长春地铁2号线解放大路车站为实际依托工程,建立了该地铁车站的有限元模型,并且将有限元计算结果与现场实测的施工沉降数据进行对比分析,验证了有限元模型的可靠性。分析了地铁车站中轴线上方的地表沉降在施工过程中的变化情况,并对上导洞、中导洞及1、2洞室拱顶沉降在施工过程中的变化情况进行了分析。通过定义3种不同地下水位工况,将不同地下水位下地铁车站的施工沉降曲线进行对比分析。结果表明:地铁车站中轴线上方地表沉降的有限元计算结果和实测数据的最大误差仅为5.6%,地铁车站中轴线上方的地表沉降量呈现出阶梯式的变化趋势,随着地下水位高度的下降,拱顶沉降量的增长幅度存在突变情况。     

城市暗挖大跨地铁车站"洞柱法"施工沉降控制措施

结合车站穿越粉细砂层、热力隧道、上水、污水、燃气管道等不良地质,周围毗邻使馆区等重要建筑物的特点和难点,介绍了暗挖三联拱地铁车站采用"洞柱法"施工所采取的优化方案、超前探测加固措施以及二衬施工中采用的主动换撑技术,确保了地下车站结构施工的环境安全、地表一级风险源管线安全,满足了工期要求.最后,探讨了目前城市大跨暗挖隧道施工中沉降形成的主要原因以及沉降分配系统,取得了初步的结论.     

小间距群洞施工影响效应方案优化研究

结合北京地铁四号线宣武门站工程对小间距群洞施工的影响。通过正交试验和数值模拟2种方法对群洞的施工工法、开挖顺序、各导洞开挖面之间的距离以及台阶长度4个主要因素进行优化,并就群洞施工对地表最大沉降和群洞间相互影响进行分析。通过这些研究分析,确立合理的施工方案,为以后的研究提供参考。     

上软下硬地层上注下支拱盖法施工技术研究

以大连地铁1号线学苑广场站为工程背景,改进原有的CRD和PBA工法,提出了上注下支的扣拱施工方案。运用Flac3D软件分析不同开挖顺序对施工稳定性影响,确定先开挖下导洞再开挖上导洞的施工顺序,对施工方案进行验证;接着对施工期间地铁车站地表沉降情况进行研究,模拟了地铁车站的施工过程,分析各施工工序对地表变形的影响,得到地表变形规律。并与现场监测结果进行对比分析,验证数值模拟的准确性,研究结果为地铁车站安全施工提供了依据。     

北京地铁粉细砂层PBA车站沉降规律研究

PBA工法工序转换复杂，易引起地表沉降，不同地层条件下的沉降规律难以掌握。尤其在含水粉细砂地层等不良地质条件下的地表沉降难以控制，对周边环境造成一定安全隐患。为研究粉细砂地层PBA车站沉降规律，通过调研北京地铁粉细砂地层PBA车站分布情况，基于监控量测数据分析不同降水条件下PBA车站地表沉降规律，并依据有限元方法进行计算验证，研究表明： 1）大于相应地表沉降值的发生概率与地表最大沉降值的关系符合正态分布，有效降水和未有效降水车站地表最大沉降值分别为-85.31～-93.29 mm、-126.16～-131.35 mm，由数据拟合得出地表最大沉降值超过-60 mm的概率分别为53.30%、74.96%； 2）沉降变形主要发生在导洞施工及扣拱施工阶段(约占90%)，上导洞施工、下导洞施工、梁柱体系施工、扣拱施工阶段沉降比例约为4∶3∶1∶2； 3）沉降槽与Peck曲线趋近一致，沉降槽宽度系数在9.82～15.51 m，有效降水车站的沉降槽宽度系数比未有效降水车站的大3～5 m； 4）地层损失率普遍在0.56%～0.70%，沉降槽宽度参数受降水效果影响显著，普遍在0.51～0.89。研究结论可用于初步判断粉细砂层PBA车站的地表最大沉降。     

长春地铁解放大路站基于三维数值模拟的地铁车站施工工法优化分析

为了对地铁车站施工工法进行优化分析,依托长春地铁解放大路站工程,采用数值模拟方法建立数值模型,从中轴线上方地表沉降、拱顶沉降和拱顶应力3方面对6导洞PBA工法、8导洞PBA工法以及一次扣拱暗挖逆作法进行了对比分析,得到： 1）在施工过程中,3种工法的中轴线上方地表沉降、拱顶沉降和拱顶应力变化规律存在明显差异; 2）通过综合对比分析,一次扣拱暗挖逆作法最优,6导洞PBA工法最差。得到的对比分析结果对现场施工具有指导意义。     

长春地铁1号线解放大路站一次扣拱暗挖逆作法施工地表沉降分析与控制

长春市解放大路站为地铁1号线和2号线的换乘车站,采用一次扣拱暗挖逆作法施工。为合理缩短工期,方便快速施工,将导洞开挖顺序调整为先上后下,先边后中的施工顺序。为了控制地铁暗挖车站施工风险,减少和避免地层沉陷等安全事故发生,对长春地铁1号线解放大路站车站主体施工阶段地表监测数据进行分析,得出了在东北地层条件下,采用一次扣拱暗挖逆作法施工过程中的车站地表沉降变形规律,同时从地层条件、工艺特点和工序安排等多方面进行原因分析,提出了上下层导洞层间土注浆加固、合理确定导洞施工顺序和有效划分拆除支撑段落等控制地表沉降变形的有效措施。     

地铁车站洞桩法施工引起的邻近管线沉降规律研究

为了解地层变形引起的管线沉降规律,依托北京地铁10号线黄庄站工程,基于地表和管线沉降的实测数据,利用时程曲线分析车站洞桩法施工引起的邻近典型管线变形规律。洞桩法车站施工引起的管线沉降主要分为3个变化阶段：初期缓慢变化期,掌子面通过测点时的急剧变化期和掌子面通过后的稳定期。管道与土体在车站施工过程中产生一定的沉降差,在管道正下方土体开挖时差异沉降迅速增大,掌子面通过测点一定距离后,差异沉降趋于稳定。     

北京地区PBA法施工暗挖地铁车站地表变形分析

暗挖法施工的地铁车站大多处在繁华的中心城区,周边环境对变形非常敏感,为了减小施工对周边环境的影响,需对施工引起的地表变形规律进行研究,以便采取针对性的控制变形措施。结合北京地铁6号线一期及7号线PBA法施工暗挖车站,针对北京地区各典型地层条件及PBA工法特点,通过对现场监测数据进行统计分析,得出： 1)PBA法施工暗挖地铁车站所引起的地表沉降主要发生在导洞施工及扣拱施工阶段,所发生的沉降约占总沉降量的90%; 2)不同的地层采用PBA法施工所引起的地表沉降相差较大,根据施工所引起地表沉降由大到小依次为粉细砂及中粗砂层,粉土、粉质黏土层,圆砾-卵石层。     

管幕洞桩法地铁车站设计施工关键技术研究

当暗挖地铁车站受限于环境条件采用平顶直墙的结构型式时,为保证车站结构安全实施,可采用管幕洞桩法进行施工,即利用车站上层先行导洞沿车站顶板结构上方打设横向大直径密排管幕,形成一个能够抵御结构上部土体荷载的强支护结构,继而在管幕保护下进行洞桩法后续施工。以北京地铁19 号线工程右安门外站为工程背景,阐述管幕洞桩法地铁车站的施工工序及工艺特点,对复杂环境条件下管幕打设、导洞开挖、打桩、扣拱等关键技术环节进行分析,明确其设计施工中的技术要点,并对车站施工监测数据进行分析。结果表明: 1)管幕打设和导洞开挖是管幕洞桩法引起地层沉降的关键工序; 2)管幕洞桩法施工对周边环境和地表沉降影响较小,适合修建超浅埋、大断面、复杂地质条件下的暗挖地铁车站。     

分离式车站洞桩法施工地层变形规律分析

以北京地铁国贸站为工程背景,采用现场实测方法,研究分析了大跨度分离式地铁车站采用洞桩法施工,引起周围地层沉降变形以及拱顶沉降与地表变形的主要规律和影响因素。认为地层纵向沉降明显分为前期沉降、急剧沉降、沉降收敛区,而急剧沉降区分为导洞施工、扣拱、下部开挖3个阶段;横向沉降符合Peck曲线,影响范围为3～4倍洞径。拱顶沉降主要发生在扣拱以及下部土体开挖阶段,与地表变形相对应,如果扣拱施工、下部土体开挖、钢支撑支护比较及时,施工工艺合理,可有效防止土体持续松弛变形。     

粉细砂地层单层暗挖车站工法比选研究

为研究粉细砂地层单层暗挖车站柱洞法施工时地表沉降规律，采用注浆试验、数值分析与现场监控量测相结合的方式进行研究，并通过分析柱洞法在粉细砂地层设计及施工中存在的问题，提出一种在粉细砂地层单层暗挖车站的优化设计方案。结果表明： 1）注浆加固对粉细砂的含水量、黏聚力、内摩擦角、压缩模量均有明显的改善； 2）粉细砂地层柱洞法施工地表沉降大、沉降槽宽度大； 3）柱洞法施工时存在施工空间狭小、边跨施工沉降量大、综合接地施工困难等问题； 4）优化后的单层暗挖施工方案具有沉降量小、可机械化施工、节约工期、施工方便等优点。     

小净距公路隧道中岩柱对地表沉降变形规律研究

为研究中岩柱对围岩稳定性与整个隧道的影响,依托重庆市九龙坡区新九路隧道为工程背景,通过MADIS-GTS模拟中岩柱在不同加固形态及不同加固高度下隧道地表沉降的变化规律,与实际施工监测数据进行对比分析。结果表明:1)小净距隧道地表沉降曲线受隧道埋深影响较大,当埋深较小时,双洞开挖后地表沉降曲线整体上呈不对称的"W"形,中岩柱在先行洞和后行洞之间起到杠杆支点的作用效应明显;当埋深较大时,整个沉降曲线大致呈对称的"U"形,在两隧洞上方一定高度形成共同压力拱,中岩柱被包围在压力拱内,从而导致地表沉降曲线中中岩柱支点效应被弱化,土拱效应明显。2)在小净距隧道施工过程中,浅埋隧道最优加固方案为中岩柱加固至地表且与拱顶为界;深埋隧道最优加固方案为以侧墙为界加固至拱顶。     

侧洞法修建大断面隧道施工变形分析

针对在繁华城区中采用侧洞法进行大断面地铁车站施工的情况,进行了地表沉降、拱顶下沉、收敛变形、应力变化等方面的量测。根据量测情况对施工变形情况进行了详细的分析,初步总结了侧洞法施工大断面隧道的变形规律,为后续工程提供了借鉴。     

天津地铁6号线双线平行盾构隧道施工间隔对地表土体变形影响研究

研究双线盾构隧道在不同施工间隔下施工时地表的变形规律,对控制地表整体变形及不均匀变形十分重要。依托天津地铁6号线双线盾构隧道下穿天津西站站场实际工程实例,以铁路线设施的关键变形控制指标为评判依据,研究盾构左右线不同施工间隔下的地表变形分布特性,对比分析间隔距离与地表沉降和不均匀沉降的关系,为双线盾构隧道工程选择合适的施工间隔提供依据,以保证工程安全及地表铁路设施的正常运行。结果表明,不同施工间隔的影响主要表现为掘进过程对地表土体变形的扰动程度及扰动范围的明显差异:对于地表沉降变形而言,施工间隔越小,掌子面处地表土体沉降越快,且左线完全先行时,地表土体的纵向变形范围约为20 m,相较两洞同时施工时变形范围减小约25 m;对于地表不均匀变形而言,左线完全先行施工条件下,地表轨向变形、水平变形、轨距变形最大分别约为1、0.6、0.2 mm,相较两洞同时施工时分别减小0.8、0.2、0.15 mm。因此,对于双线盾构隧道而言,两洞同时施工时最不利于地表变形的控制,而一条隧道完全先行掘进的方案最有利于地表变形的控制。     

盾构下穿施工对某地铁车站结构影响分析

为研究盾构下穿施工对某地铁车站结构的影响，运用数值模拟建立了盾构左右线下穿地铁车站各个阶段的数值模型，分析了盾构左右线不同施工阶段地表沉降规律、车站底板轴线沉降和车站轨道结构沉降规律。     

城市地铁双联拱暗挖隧道偏洞法施工技术

以深圳地铁5号线西丽-大学城区间(以下简称"西大区间")双联拱隧道偏洞法施工为例,介绍偏洞法的施工步序、施工方法、施工工艺,对施工中遇到的先行小偏洞开挖过程中地表沉降过大,隧道渗漏水较多、防水效果不理想,双联拱隧道衬砌方案的革新等问题进行了分析;并根据施工中的经验教训,阐述了处理措施,为类似工程施工提供借鉴和参考。     

CRD法不同施工工序的比较与分析

采用ANSYS7.1版有限元分析程序，以北京地铁10号线光华路站侧洞为对象，对其施工过程进行了二维有限元模拟计算，分析了CRD法的不同施工工序对围岩内力、结构内力以及地表沉降的影响，并确定出能够有效地控制地表沉降的最优开挖方法，对最优的施工方案进行了三维有限元模拟。通过计算分析，得出了一些结论，为光华路站侧洞以及相似工程所采用的施工方法提供了理论依据与技术指导。