浅埋暗挖地铁车站平行下穿大型城市隧道的施工方法研究

北京地铁15号线奥林匹克公园站首次采用零距离平行下穿既有大型城市隧道的设计方案,为保证新建车站施工和既有隧道运营的安全,工程采用单层导洞大直径桩预撑支柱盖挖暗作法施工。根据数值分析和现场监测结果,车站站厅层的施工尤其是导洞(2)和(3)的施工是该工法的关键施工步序,站厅层施工完成后,车站中心线处地表沉降最大值为-38.4 mm,占总沉降值(-42.1 mm)的91.2%,与数值分析结果一致。因此,该工法可以有效地控制地层和周围结构的变形,对以后类似工程施工具有一定的借鉴意义。     

黄土地区地铁车站PBA工法导洞形式优化分析

针对黄土地区地铁车站PBA工法导洞形式优化方案及其影响,依托西安地铁8号线新植物园站工程开展研究。借助三维数值模型进行原方案与优化方案的对比分析,重点探究导洞形式优化对地表沉降及车站结构内力的影响。最后,讨论并给出PBA工法导洞形式优化施工的加固措施。结果显示:不同施工顺序下导洞形式优化导致地表沉降值增长20.41%~26.44%;车站结构内力提升且分布特征改变,但内力变化对结构安全影响较小。最优施工顺序为导洞先上后下、先边后中,扣拱先边后中。通过采用下导洞大管棚注浆与锁脚锚杆等加固措施,可有效缓解导洞形式优化引起的地表沉降变化。导洞形式优化可作为黄土地区PBA工法施工遭遇地基承载力不足问题的可靠处理方式。     

多重预顶撑技术在地铁密贴穿越工程中的应用

以北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线为工程背景,探讨多重预顶撑施工技术,并设计一种新型的顶撑平台系统,研究多重预顶撑施工技术在大跨度密贴穿越施工中的应用.数值分析及实测结果表明,在暗挖施工中,多重预顸撑技术是一种主动防御变形、控制沉降的有效措施,按照既有站的变形状况,动态调整千斤顶顶力,达到控制沉降发展的效果,在密贴穿越施工中具有非常高的实用性.     

隧道密贴下穿地铁车站结构变形数值分析

本文以北京某双矩形区间隧道密贴下穿既有地铁车站工程为背景,利用三维有限差分计算软件FLAC 3D对暗挖隧道动态施工过程进行了数值仿真模拟。并对暗挖隧道周围采取预注浆加固既有车站下方土体和在暗挖隧道与既有车站间设置千斤顶,分级施加顶力工法进行了比较。得到预注浆工法下既有车站最大沉降量为6.97 mm,而千斤顶工法下既有车站最大沉降量只有2.36 mm,千斤顶工法为优先考虑的工法。最后给出了千斤顶工法下既有车站轨道结构典型的双峰形态沉降槽,从而为密贴穿越地铁工程的设计与施工提供了有益参考。     

区间隧道长距离密贴下穿既有车站变形特征分析

既有结构在隧道长距离密贴下穿过程中极易受到扰动而产生较大沉降,为分析既有结构的安全性,依托北京地铁19号线区间隧道零距离下穿既有4号线新宫站工程,将数值模拟与现场监测相结合,研究既有结构在施工全过程中的沉降变形特征。结论表明:(1)对地层进行全断面深孔注浆加固可有效控制既有结构沉降;(2)下穿段区间隧道二衬施作引起既有结构沉降最大,施工全过程中既有车站沉降小于3 mm的限值;(3)两侧疏散口沉降集中发生在既有站两侧隧道施工过程中,施工全过程中既有疏散口沉降小于3 mm的限值。     

变位分配原理在地铁密贴穿越工程中的应用

北京新建地铁10号线车站密贴下穿既有1号线车站为北京市目前最大规模的密贴穿越工程,为保障既有线正常运行,要求下穿站施工引起的既有站满足沉降量小于3mm。结合平顶直墙CRD+多重预顶撑施工工艺,依据变位分配原理及数值计算结果,分析既有车站结构的变形特点及沉降规律,并以此制定了既有车站结构的分步变位控制标准;采用自动化与人工监测相结合的方式,将控制标准根据施工步序分解使用,分阶段控制工程自身及既有公主坟站的变形;对比分析计算值与实测值,实测值略大于计算值,但两者的沉降分布曲线大体一致,且各测点最终累计沉降值均满足3mm沉降控制指标。分析结果表明,变位分配控制原理在地铁密贴穿越工程,尤其是沉降控制标准严格的穿越工程中具有较高实用性,可为以后类似工程提供技术支持。     

地铁车站单跨PBA工法扣拱施工风险控制研究

以采用单跨PBA工法施工的中国美术馆站工程为依托,通过数值计算及工程实测方法,衡量单跨PBA各工序中存在的风险大小,从设计及施工两方面提出控制扣拱施工风险的建议。监测及数值计算结果表明:当车站扣拱跨度达到一定程度,二衬施工阶段风险将大于扣拱开挖阶段风险,在各工序中风险最大。工程通过扣拱施工采用优化扣拱节点、优化拆撑方案及加快二衬施作功效降低风险,可供类似地层及工法的工程借鉴和参考。     

新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道的变形控制

以机场线东直门站上跨下穿既有地铁13号线东直门站站后折返线工程为背景,研究新建地铁车站近距离穿越既有地铁隧道时既有地铁结构变形控制的标准及技术。施工前对既有地铁结构进行检测加固。根据检测评估、模拟计算和安全检算等结果制定既有地铁结构变形控制标准,并将沉降控制值按关键施工工序进行分解。施工过程中,采用加垫方法和PLC液压同步控制顶升技术等主动控制沉降。监测数据表明:隧道结构与轨道结构保持密贴;线路的轨距、水平、变形缝开合度均未超出控制值;开挖中导洞阶段及盖挖法施作下穿结构边墙和底板阶段既有地铁结构沉降占总沉降的50%左右,是施工控制的关键阶段;变形缝差异沉降超出控制值,是施工控制的重点位置;变形缝附近沉降、差异沉降等受环境温度影响较大,是监控的重点区域。     

地铁盾构隧道下穿既有高铁隧道施工影响研究

以某地铁下穿高铁隧道工程为背景,利用有限元方法,分析地铁与高铁隧道垂直距离和地铁施工顺序对既有高铁隧道受力和变形的影响。研究结果表明:地铁隧道施工期间既有高铁隧道变形主要为整体下沉,沉降最大位置位于地铁左右隧道中间线仰拱处;地铁隧道施工过程中高铁隧道衬砌拱腰处拉应力增量最大;地铁隧道左右线分别开挖比同时开挖时对高铁隧道产生的沉降小;地铁隧道距离高铁隧道越近高铁隧道变形和应力增量越大;建议地铁隧道下穿高铁隧道施工时其垂直距离宜大于0.71D。     

暗挖地铁隧道下穿既有建筑物沉降变化规律研究

依托西安地铁4号线某浅埋暗挖地铁区间隧道下穿既有建筑物工程,采用数值模拟与现场监测相结合的方法进行研究。研究结果表明:在下穿既有建筑物时,CRD(交叉中隔)工法产生的地表及建筑物沉降最小,上下台阶预留核心土法诱发的变形最大,CD(中隔墙)工法位于两者之间,区间隧道下穿既有建筑物宜采用CRD工法进行施工;隧道正穿既有建筑物施工对建筑物竖向沉降影响较大,对差异沉降影响较小,而旁穿时引起的差异沉降较大;采取保护措施后,利用CRD工法进行施工引起的地表以及建筑物沉降均在可控范围内,保证了建筑物的安全。     

新八达岭隧道下穿青龙桥车站变形控制技术

依托京张高铁新八达岭隧道下穿既有京张铁路青龙桥车站工程,为控制下穿过程中青龙桥车站的沉降变形,采用Midas GTS NX数值模拟软件,模拟隧道下穿车站的施工全过程,得到既有车站路基变形的沉降曲线。研究发现路基最大沉降发生在新建隧道拱顶上方,路基累计最大沉降16.017 mm,建议在隧道施工过程中通过控制循环进尺和施工速度来控制路基的沉降量,并及时补充道砟,恢复轨道沉降变形,从而控制轨道的沉降。提出洞内■159 mm超前大管棚注浆加固、洞外地表垂直袖阀管注浆加固和3-5-3扣轨加固的变形控制技术,为下穿工程控制沉降变形提供经验借鉴。     

地铁盾构施工下穿既有明挖隧道模型试验研究

为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂直下穿既有6线隧道的施工过程,并分析下穿过程中既有6线隧道和地层土体的沉降变形规律。结果表明：随着既有隧道底部地层距盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为1.5倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道拱顶距离分别为1倍洞径和1.5倍洞径时沉降最大差值为31.25%;6线隧道结构与其下方地层产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于80%。     

上软下硬地层地铁车站上注下支拱盖法施工技术研究

以某地铁1号线学苑广场站为工程背景,针对上软下硬地层情况,改进原有的CRD和PBA工法,提出了上注下支的扣拱施工方案。运用有限差分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。     

隧道近距离施工对上覆运营隧道的影响分析

以北京地铁16号线国家图书馆站至二里沟站区间隧道近距离下穿既有地铁4号线国家图书馆站至动物园站区间隧道为背景,采用FLAC 3D模拟分析了下穿施工引起的既有隧道结构变形特征,提出了下穿施工期间的变形控制指标和变形控制的重点。结果表明:既有隧道结构沉降曲线近似呈W形,右线隧道施工产生的沉降比左线稍大;既有隧道结构变形控制指标为3 mm,为防止注浆引起既有隧道结构过大抬升和降低工程造价,设定最大隆起变形为1 mm;下穿段新建隧道上方是变形控制的重点。根据计算结果和设定的变形控制指标调整了施工支护参数。下穿施工期间既有隧道各项监测数据均正常。     

北京地铁7号线双井站PBA工法数值分析

北京地铁7号线双井站采用 PBA法施工,与既有的10号线双井站形成 T 型换乘,车站周围高楼林立,地下管线众多,是全线施工最困难车站之一.对车站导洞各种开挖组合方式进行了数值模拟研究,研究结果表明:先开挖上导洞优于先开挖下导洞方案;导洞跳挖错距开挖方案优于导洞先外后内错距开挖方案;导洞施工完成后地面沉降17.8 mm,扣拱完成后地面沉降37.2 mm,这两个施工阶段引起的地面沉降占总沉降量的93.0%,是控制地表沉降的关键步序.     

风道转入车站施工的PBA和CRD工法技术分析

结合北京地铁5号线天坛东门站和沈阳地铁2号线崇山路站的施工及设计情况,对暗挖车站的风道转入车站正洞施工采用的CRD工法和PBA工法+洞桩(柱)法技术进行分析。阐述天坛东门站平行车站方向施作加强环框和垂直车站方向施作加强钢筋混凝土环梁措施,以及采用洞桩法+PBA工法的崇山路站主体施工工序。通过分析得出PBA工法施工可减小因施工引起的地表沉降量的叠加,形成由侧壁支撑结构和拱部初期支护组成的整体支护体系,以保证开挖主体结构时的安全等结论。     

浅埋黄土地铁双连拱隧道施工引起地表沉降特征研究

以西安地铁4号线飞天路站到航天大道站区间双连拱隧道工程为例,通过FLAC3D软件模拟计算隧道两侧洞室采用CRD法(交叉中隔墙法)施工时各阶段地表沉降,并与现场监测数据进行对比。结果表明:两侧洞室施工引起地表沉降占总沉降的65%,上导洞施工引起地表沉降占该阶段总沉降的67%;控制上导洞施工引起的沉降是控制最终沉降的关键。中洞施工时,在监测断面前后1.5倍单个导洞宽度范围内地表沉降增长速率较大;两侧洞室施工时,在监测断面前后5倍单个导洞宽度范围内地表沉降增长速率较大。当施工到该范围内时,应及时进行初期支护并加强监测。     

大跨地铁风道导洞开挖的地表沉降分布规律研究

北京地铁8号线大红门桥站-和义站区间附属风道为跨度16.2 m的单跨结构,采用暗挖洞桩法(PBA工法)施工。为有效控制导洞开挖引起的地表沉降,必须合理安排导洞施工顺序。基于三维数值模拟方法对不同的导洞开挖方案地表沉降分布规律进行研究,并与地表沉降监测结果进行比较分析。结果表明:不同的导洞开挖顺序的地表沉降发展路径差别显著,但最终的沉降值基本一致;随着导洞的开挖,地表沉降槽宽度增加并不明显,但是由于导洞开挖的群洞效应,地表沉降速度发展较快。因此在后续的拱部开挖支护中,必须通过调整支护措施和开挖方案来严格控制地层沉降。     

双洞隧道下穿施工引起既有隧道沉降的计算方法

新建地铁隧道近距离下穿既有线为特级风险工程,正确分析既有线变形是目前地下工程领域中的热点问题。基于前人研究成果,运用叠加原理,推导出新建地铁双洞隧道下穿施工引起既有隧道沉降的计算公式,并以北京地铁12号线一拟建双洞隧道下穿既有车站工程为例,通过有限元模拟验证了该公式在北京地区类似工程中预测沉降的可行性。通过改变新建双洞隧道中心线间距和新建隧道与既有结构之间纵向净距分析最大沉降,得出了下穿工程中双洞隧道最优间距的确定原则和沉降曲线的变化规律。     

地铁隧道暗挖施工对既有快速公交车站基础的影响

对新疆地铁1号线王家梁站洞桩法施工进行有限差分数值模拟,分析了施工对既有快速公交车站基础的影响。分析结果表明:洞桩法作业对地层的扰动具有明显阶段性,其中导洞施工阶段对地层扰动最大,其次是顶部扣拱施作阶段;施工对基础造成较大扰动,基础沉降不满足施工控制及建(构)筑物沉降控制要求。采用注浆区域横跨车站上方的袖阀管注浆加固方案后,将基础最大沉降、基础最大差异沉降分别控制在7.62,1.05 mm,满足施工控制及建(构)筑物沉降控制要求。