广深港高铁深港隧道下穿地铁1号线PBCRD工法数值计算研究

依据某大断面隧道工程在富水软弱地层中下穿地铁及地下商业街,通过Midas-GTS数值模拟,研究分析先墙后拱交叉中隔壁法(即PBCRD工法)进行近接工程施工的安全性。研究结果表明:该工法能够有效控制位移,保证运营地铁及地下商业街安全,且大断面隧道初期支护、临时支撑与二次衬砌内力在安全范围内。根据分析结果提出施工对策:应采用高压水平旋喷桩改良地层;及时封闭掌子面,并及时施作初期支护;针对桩基侵入新建隧道的情况制定详细的处理方案。采用PBCRD法施工的结构整体性较强,受力转换过程较少,施工空间较大,导洞空间大,二次衬砌工序减少。同时在保证隧道施工安全快速的前提下,也能够保证近接建筑物的安全。     

大断面隧道小净距上跨既有隧道施工方案优化北大核心

成都市轨道交通17号线二期工程阳公桥站—龙爪堰站区间隧道上跨既有7号线盾构隧道采用交叉中隔壁法施工。通过数值仿真结合现场监测,分析大断面隧道以小净距上跨施工时既有隧道拱顶隆起与地表沉降的变化规律,并通过分析新建隧道初期支护厚度、钢拱架间距、单次拆撑长度对既有隧道拱顶隆起和地表沉降的影响,对原施工方案进行了优化。结果表明:先行开挖的两个导洞施工对既有隧道拱顶隆起与地表沉降影响明显;既有隧道拱顶隆起与地表沉降随钢拱架间距和单次拆撑长度增大而增大,随初期支护厚度增加而减小。建议新建隧道上跨施工时采用初期支护+二次衬砌+三次衬砌的复合衬砌结构,钢拱架间距取0.4 m,单次拆撑长度取6 m。     

富水隧道排水施工技术研究

在软弱围岩富水隧道施工中,经常出现突泥涌水地质灾害,采用"以防为主,防堵结合"综合治理方式,隧道周边集聚大量地下水,进一步加大了初期支护及二次衬砌荷载,严重时造成初期支护变形,二次衬砌开裂。本文以湖北省十房高速公路通省隧道左线穿越251 m断层破碎带施工时出现突泥涌水情况为例,采用劈裂排水结合各种引排措施,实现了隧道的安全顺利施工。     

全风化花岗岩富水地层超大断面隧道设计技术

研究目的:在艰险困难山区,受铁路车站设置和联络线出岔影响,会出现多线车站隧道和变断面隧道,甚至形成超大断面隧道。当隧道位于软弱浅埋富水地层时,隧道建设存在以下安全风险:地形地质条件差,地下水发育,易坍塌破坏;初期支护受力大,变形控制难度大,存在变形侵限、失稳及塌方风险;隧道需采取多次开挖支护,受力转换困难,支撑拆换安全风险大。鉴于国内外软弱富水地层超大断面隧道实例不多、研究较少,本文结合实际工程,对此问题进行研究。研究结论:论文总结了国内外超大断面隧道修建技术现状,对隧道施工过程中的力学行为进行了分析,制定了隧道的超前支护措施、衬砌支护参数和施工方法,并得出如下主要结论:(1)软弱富水地层超大断面隧道修建难度大,安全风险高,造价高,需结合隧道工程的具体条件制定切实可行的支护措施和施工方法;(2)为控制软弱富水地层超大断面隧道初期支护变形和初期支护措施转换,采用大墙脚基础和多重支护措施是必要的;(3)为控制软弱富水地层变形,超大断面隧道变形及坍塌,应采取强有力的超前加固及掌子面加固措施;(4)该研究成果可为软弱地层超大断面隧道设计、施工提供借鉴。     

武广客运专线泉井1号隧道衬砌施工技术

二次衬砌是隧道永久支护结构,在围岩及初期支护变形基本稳定后施做。在仰拱超前情况下,采用模板台车进行拱墙一次衬砌。结合武广客运专线泉井1号隧道衬砌施工,介绍了大断面隧道仰拱、二衬钢筋构架、模板台车,以及衬砌混凝土施工中的问题及改进措施,对大断面软弱围岩隧道二衬施工工艺及技术进行总结。     

青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工

研究目的:青岛仰口隧道长约3 900 m,是青岛滨海公路的控制性工程.双向双洞六车道,隧道宽16.8 m,高9.6 m,隧道采用复合式衬砌,初期支护采用锚喷支护,二次衬砌采用模筑混凝土结构.隧道穿越地层为花岗岩,Ⅴ级围岩段约400 m,国内目前一般大断面软弱围岩采用"CD工法"、"CRD工法"或双侧壁导坑法分块施工,工序转换多、施工速度慢且大型机械无法作业,临时工程和废弃工程量大.研究结论:为了实现大型机械化作业加快施工进度和减少临时工程废弃量,Ⅴ级围岩段采用导管超前注浆加固,初期支护适当加强并紧跟掌子面,隧道采用全断面和台阶法开挖,便于大型机械配套作业,加快了施工进度,平均单掌子面月开挖成洞140 m.硬岩隧道III级、Ⅲ级、Ⅴ级围岩段可以采用台阶法开挖.     

论喷锚构筑法在软弱围岩隧道施工中的应用

研究目的:通过对开挖方法、初期支护、监控量测、二次衬砌等关键技术的探讨和分析,为今后类似工程施工总结经验。研究结论:软弱围岩隧道可用分步开挖方法,及早初期支护,及早封闭成环,改善围岩受力结构;加强设计与施工的配合协调,在隧道施工过程中进行位移监控量测,掌握位移变化规律,动态调整设计参数,调整二衬等施工工序施作时间,必要时仰拱、二衬紧跟,保证隧道施工安全。     

地铁穿越砂卵石富水地段支护施工技术

结合北京地铁穿越砂卵石富水地段的施工,对隧道的支护以及在砂卵石中管棚施工的钻机钻进施工技术进行了探讨和介绍。通过在拱墙部位施作30 m超前长管棚注浆并辅以单排超前小导管补注浆进行超前支护,形成棚架作用;采用三台阶预留核心土人工开挖,及时施作初期支护,并设置临时仰拱、横撑和竖撑加强支护;跟进径向注浆和隧道底板注浆,扩大固结范围和封堵初支渗水;二次衬砌紧跟,完成隧道施工。确保了在复杂地质条件下的隧道开挖安全。     

隧道断层区极限位移模拟的探讨

确定软弱围岩隧道在高地应力作用下的极限位移时,可采用弹塑性有限元分析。通过计算毛洞的极限位移,支护后隧道的极限位移,二次衬砌后隧道的极限位移,以及结合岭脊千枚岩地层区和F7断层区段隧道极限位移模拟计算,得出隧道稳定性位移判别,隧道失稳的经验先兆,围岩和初期支护基本稳定的主要条件等方法。     

硬岩地层中扁平大跨隧道拱盖法施工优化分析

以青岛地铁1号线人民广场站—衡山路站区间站前折返线为例,采用三维数值模拟方法分析了初期支护拱盖法分步开挖过程中地面沉降、拱顶沉降、初期支护受力和围岩应变的变化规律,进一步分析硬岩地层中扁平大跨隧道施工二次衬砌拱盖法优化为初期支护拱盖法的可行性,并通过现场监测结果加以验证。研究结果表明:硬岩地层中扁平大跨隧道采用初期支护拱盖法施工地面沉降、拱顶沉降、初期支护和围岩的应变满足规范要求,二次初砌拱盖法优化为初期支护拱盖法切实可行;拆撑是初期支护拱盖法开挖工序中的重要阶段,确定合理的拆撑长度是该工法成功应用的关键。     

高地应力板状软岩隧道大变形控制试验研究

研究目的:针对板状高地应力软岩隧道开挖的大变形问题,采用单层初期支护+双层二衬的结构形式进行支护,并进行现场试验,对初期支护、钢拱架以及两层二衬的变形与受力进行了测量,分析该支护结构在控制高地应力软岩隧道大变形方面的效果及该方案的可行性是本文的主要研究目的。研究结论:(1)传统的初期支护方式在控制高地应力软岩隧道的大变形方面效果不佳;(2)板状岩层的走向和岩层的倾角对高地应力软岩隧道开挖后的变形及受力会产生影响,一般来说,在垂直于板状软岩岩层(倾斜线)方向上的挤压力最大;(3)采用双层二衬结构,使初支与围岩一起产生变形而消除围岩的部分压力,第一层二衬起到强而稳定的支护作用并承担绝大部分的围岩压力,使第二层二衬受力很小而起到装饰作用,因此从高地应力软岩长期流变性的角度考虑,双层二衬结构对高地应力软岩隧道建成后的长期稳定性和安全运营具有很好的保障作用;(4)本研究成果可为类似工程的施工提供参考依据。     

零距离近接既有地铁站施工监测与数值模拟分析

本文以天津地铁5号线思源道站结建工程为背景,从施工监测和数值模拟两方面对基坑施工过程的变形控制进行研究。通过对周边环境、深层位移、基坑自身支撑体系等进行监测,实现工程施工全过程数据信息的无缝对接和实时反馈,保证了既有地铁站安全运营。建立数值仿真模型,对基坑周边环境竖向沉降、水平位移、基坑自身支护体系受力变化等进行研究分析,验证基坑开挖方式的可行性。研究结果表明,对于零距离近接既有地铁站地下空间拓建施工,基坑采用"分层岛式"开挖及"地下连续墙+混凝土环形内支撑"支护体系,能有效地控制基坑变形,确保周边环境和基坑自身安全。     

车站异形深大基坑施工过程试验研究

研究目的:异形深大基坑施工过程的稳定性一直是工程界研究的热点和难点问题,为探究异形深大基坑施工过程中支护结构变形演化规律和受力特征,本文以某大型异形深基坑为依托,开展支护结构变形和受力现场试验研究,以期为依托工程和类似工程设计施工提供指导。研究结论:(1)异形深大基坑支护结构变形的空间效应显著,异形段的墙顶水平位移大于标准段;(2)地下连续墙的水平位移两头小、中间大,随深度增加呈三角形分布,位移最大处发生在基底±3 m附近;支撑处墙体位移较小,外荷载、施工中断会使墙体位移增大;(3)当基坑深度小于15 m时,支护结构土压力分布规律接近朗肯土压力理论值;当基坑深度大于15 m时,支护结构土压力明显小于朗肯土压力理论值,按理论计算值指导设计施工偏于保守;(4)异形深大基坑施工建议采取"地下连续墙+钢筋混凝土支撑+钢支撑"的组合支护形式,可有效控制支护的过大变形;(5)本研究成果可为基坑工程施工提供参考和借鉴。     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。     

围护结构兼竖向支撑系统在盖挖逆作地下交通工程中的应用

盖挖逆作法基坑两侧的地下连续墙,作为施工期间基坑的围护结构,截水防渗并承受周围水土的侧压力,作为竖向支撑结构,承受着由各层逆作结构板传递的竖向载荷,在使用阶段可以作为工程永久抗浮结构。一级基坑内部的二级基坑地下连续墙,因为墙顶在负一层底板处,不能直接兼顾竖向支撑作用,结合工程实例,对该技术问题进行分析研究,提出采用临时格构柱等措施,永临结合,实现了二级基坑围护结构兼竖向支撑系统在盖挖逆作地下交通工程中的应用。     

地铁车站基坑半幅盖挖法施工监测及分析

结合洛阳地铁1号线武汉路站深基坑半幅盖挖法施工过程,对支护结构和周边建筑变形进行监测分析,结果表明,半幅盖挖法所形成的不对称结构使基坑两侧地连墙水平变形和地面竖向变形特征均有不同;基坑明挖侧地连墙的水平位移较为一致,而盖挖侧的变化无一致规律性;地连墙水平位移最大值出现在基坑开挖底面以上0.22~0.42 H处,未出现在基坑开挖深度以下;盖挖侧地面变形量和附近建筑的竖向位移小于明挖侧,说明盖挖侧顶板对周围变形有抑制作用;基坑周边的施工荷载对围护结构的变形特征、混凝土支撑的轴力等均有明显影响,因此施工过程中应严格控制基坑周边出现超载。     

关于复合式衬砌整体计算模型的思考

复合式衬砌传统计算方法常忽略初期支护内力计算及其安全性检验,二次衬砌所承担的围岩荷载根据围岩条件进行经验确定。针对其不足,提出适用于复合衬砌的整体计算模型,并通过实例计算分析传统计算模型与整体计算模型下内力产生差异的原因。围岩与初支间接触的模拟需考虑其法向及切向约束作用。软弱围岩对初衬的最大剪切约束力与围岩的黏聚力、内摩擦角及两者所传递的法向压力有关,当围岩与初衬间的剪切力大于最大剪切约束力后,软弱围岩所能发挥的剪切约束与剪切位移、摩擦系数及两者所传递的法向压力有关。因防水板的设置,初衬与二次衬砌仅需考虑其法向约束作用,以仅受压弹簧模拟围岩与初衬及初衬与二次衬砌间的法向约束,可较为真实地模拟接触受压后方能传递压力的特性。传统计算模型下,围岩荷载承担比例的增加对衬砌内力分布形式影响较小,衬砌内力值与围岩荷载基本成同比例变化;整体计算模型下,围岩荷载在初衬与二次衬砌间进行自适应分配,衬砌所受荷载大小及分布形式与传统计算模型下的荷载具有较大差异,因此内力大小及分布形式也随之发生变化。     

Research on the Mechanical Characteristics of Primary Supporting in Deep Buried Large-section Red Clay TunnelEI北大核心

Research purposes: In the New Austrian Tunneling Method, the primary supporting has the vital function as the main structure of taking the pressure of surrounding rock. In order to study the force characteristics of primary supporting in the composite lining of deep buried large section tunnel, this paper is based on Qingyang tunnel engineering in Yinchuan-Xi'an High-speed Railway. After the on-site monitoring of the process, we can find the variation law of surrounding rock pressure on the deep buried large section red clay tunnel, steel arch internal force and concrete internal force, and analyze the internal forces and distribution characteristics of the primary supporting structure. Research conclusions:(1) The pressure of surrounding rock on both sides of the large section tunnel of red clay is greater than that in the vault and the inverted arch. (2) The internal force of primary supporting structure shows a distribution pattern of big top and small bottom, and the steel arch bears most of the surrounding rock pressure. (3) It can be considered to increase the marking of steel arch frame on the side wall and vault roof, and reduce the section area of arch frame in inverted arch, so as to make full use of materials, reduce the cost and improve the reliability of lining structure. (4) This research conclusion can provide reference for the optimization of lining design and construction organization of tunnel primary support under similar geological conditions. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

温度变化对地铁深基坑支护体系的影响研究

济南地铁烈士陵园站深基坑支撑轴力监测数据表明,支撑轴力变化随大气温度变化十分明显。为深入研究温度变化对地铁深基坑支护体系的影响,运用有限元计算分析地下连续墙厚度、刚度及支撑刚度在不同温度应力下对地下连续墙水平位移和支撑轴力的影响规律。计算结果表明,连续墙墙顶水平位移和支撑轴力随温度变化呈线性变化,随着温度升高,第1道支撑轴力逐渐减小,第2道和第3道支撑逐渐增大,第3道支撑轴力增幅更大;支撑刚度对支撑轴力的影响最为显著,地下连续墙刚度对墙顶水平位移的影响最为显著,地下连续墙厚度对墙体最大水平位移影响最为显著;温度变化20℃支撑轴力的变化幅度为13%~26%。     

幕架式暗挖施工的数值模拟及分析

针对传统管幕法不适应于大断面多层地下空间开发的问题,结合管幕和顺作临时支护法优势,研发一种幕架式暗挖施工方法和支护结构。为了模拟和分析幕架式暗挖施工过程的可靠性,提出与其相适应的数值模拟方法。以城市大型地下停车库综合地下空间开发为案例,进行幕架式暗挖施工参数的设计,并通过三维数值模拟对施工参数进行优化以及对其可行性进行分析与评估。计算结果分析表明:所设计的幕架式暗挖施工参数安全可靠,并给出施工和监测建议。所提出的方法可应用于软土地区中心城区既有建筑设施下方大断面多层地下空间的开发以及既有地下空间的水平网络化连通。