复杂条件下超大跨地铁车站施工仿真技术研究

研究目的：研究复杂条件下超大跨浅埋暗挖地铁车站施工时,不同施工工序下开挖引起的地层扰动对地表沉降及拱顶下沉的影响规律。研究方法：以某超大跨浅埋暗挖地铁车站作为工程背景,利用ANSYS有限元软件作为开发平台,以浅埋暗挖隧道开挖支护理论为基础,采用平面应变模式,对双层两柱暗挖结构的三跨连拱隧道开挖支护全过程进行非线性仿真研究。研究结果：仿真计算结果与现场监测数据基本吻合,可以指导该类型隧道施工的地层沉降仿真研究、施工作业及信息化施工。研究结论：地表沉降影响范围约3倍洞径,最大沉降量为20.75 mm,拱顶最大下沉量为29.93 mm;超大跨隧道分部开挖“群洞效应”明显,在“上软下硬”围岩地层中,地层变形控制的关键工序是上部软岩断面的开挖支护,下部断面要减少爆破振动对地层变形的影响;大跨隧道开挖支护中,不同分部开挖引起的沉降量及沉降槽宽度是不同的。     

浅埋大跨暗挖地铁车站施工地表沉降分析

研究目的:针对浅埋大跨暗挖隧道地铁车站施工中,易产生地层的反复扰动、力学转换复杂等现象,引起地表过大沉降。本文主要介绍浅埋大跨暗挖地铁车站施工,通过对地表沉降的监控量测,分析变形规律,并对各种影响效应进行分析。研究结论:通过研究得出以下结论:(1)车站主体施工引起的地表沉降累计沉降平均为-36.31 mm,应该对地表沉降的限值进行修正,达到施工对周边环境影响最小,同时降低工程成本;(2)车站主体施工引起的地表沉降槽为:以车站中线为中心,拐点距沉降槽中心18 m左右,车站中线20 m以外地表沉降开始迅速减小,沉降分布范围为车站中心左右两侧约25~30 m;(3)车站主体施工引起的地表沉降主要发生在小导洞开挖支护和扣拱施工阶段,其地表沉降分别占到总沉降的48.47%和93.03%,尤其是小导洞开挖支护阶段,对地表沉降的贡献接近总沉降的一半;(4)该研究成果可为类似浅埋大跨暗挖地铁工程的设计、施工提供借鉴。     

隧道上覆压力对中岩柱稳定性的影响研究

研究目的:山地城区复杂周边环境对地铁车站修建有潜在较大施工风险。针对超大断面地铁车站暗挖隧道的施工规范与技术设计,目前尚无确切的标准可循。基于此,提出一种采用预留中岩柱的施工工法,其中岩柱的承载能力与隧道埋深及中岩柱宽度有着密切的关系。为研究隧道上覆压力对隧道中岩柱的稳定性影响,本文通过对不同埋深下的中岩柱稳定性进行数值研究,揭示上覆压力为主控因素的隧道变形破坏机制。研究结论:(1)埋置深度从1至1. 5倍隧道高度范围内时,中岩柱的塑性应变随着埋深的增加而增加,并且塑性应变的增加幅度也随着埋深的线性增加;(2)在埋深为1. 5倍隧道高度以后,中岩柱的塑性应变随着埋深增大而非线性增大,中岩柱应力集中区域出现在中部,并呈现由中部两侧向四周扩散现象;(3)考虑了上覆压力的影响,隧道预留中岩柱的方法与加固措施能有效运用到复杂环境的地铁隧道施工中。     

浅埋暗挖大跨地铁车站群洞隧道施工控制技术

以浅埋暗挖超大跨地铁车站施工为例，介绍了大断面群洞隧道施工及控制技术，其采用的长管棚与小导管超前支护与中洞法开挖支护方法有效地控制了地层变形，结合施工全过程的非线性仿真及施工信息反馈，研究了群洞隧道开挖引起的地表沉降、拱顸下沉的规律，研究结论对大断面浅埋暗挖隧道设计、优化施工顺序、指导施工组织及施工控制具有实践意义。     

浅埋大跨粉细砂层地铁车站洞桩法半逆作施工技术

石家庄市轨道交通3#线东二环南路站,长204.8 m,两柱三跨地下三层结构,下穿双层交叉城市快速路,为浅埋地铁车站,车站主体穿越粉细砂层,采用暗挖施工。通过对浅埋大跨粉细砂层地铁车站暗挖施工研究,针对车站工况,在传统的浅埋暗挖施工的基础上结合盖挖法,通过导洞、扣拱及桩等技术的有机结合,发挥盖挖与分步暗挖各自优势,创新采用双层导洞组合洞桩法半逆作施工技术,有效解决了浅埋大跨车站穿越粉细砂层施工难题,保障了既有快速路正常运营,实现了车站开挖安全施工,效益显著。     

浅埋暗挖黄土地铁隧道施工地层空间变位分析

研究目的:为了解浅埋暗挖黄土地铁隧道施工地层空间变位规律,本文结合西安地铁二号线依托工程,构建三维数值计算模型,对黄土地区浅埋暗挖地铁隧道施工的地表、地层纵、横向变形规律进行系统研究,以期提高黄土地区地铁区间隧道的修筑水平。研究结论:(1)双洞开挖的空间效应与开挖洞径和相对位置有直接关系,后开挖洞室掌子面距先行洞室测试断面两倍洞径左右时开始产生影响,开挖洞室到先行洞室测试面断面时,影响最大;(2)浅埋暗挖法施工中地表地层沉降基本经历缓慢变化、急剧变化及逐渐平稳三个阶段;(3)施工对地层的影响与埋置深度近成反比关系,随地层深度逐渐增加,施工对另一侧地层的影响则逐渐减弱;(4)沉降速率与距离监测断面成反比关系,随掌子面向监测断面的靠近而不断增大,而后随着掌子面远离监测断面而不断减小,呈漏斗形,最大值在掌子面过后的2~4 m的范围;(5)横向的地表沉降曲线呈宽底漏斗状,地层沉降曲线变为标准W形;(6)本文研究成果可为西安地铁修建中的地上地下重点文物和古今建筑的保护提供技术支持。     

合肥轨道交通2号线科学大道站暗挖通道施工技术

合肥轨道交通2号线科学大道站3号出入口暗挖通道下穿长江西路,通道属浅埋—超浅埋,通道的上覆地层与围岩为人工填土和黏土,且位于合肥市长江西路主干道下方,上覆地层中管线众多,工程环境条件复杂。通道采用了合理的设计与综合施工技术,实现在合肥地区浅埋土质围岩且地面道路有车辆荷载的隧道暗挖施工。其要点包括:采用超前大管棚加超前小导管相结合的超前支护,四部CRD法(交叉中隔壁法)加预留核心土开挖工法并控制循环进尺,在暗挖通道穿越的地面主干道上满铺4 cm钢板,以减小隧道上部地表的车辆荷载,并且将车辆荷载转移至隧道两侧的土体向下传递。监控量测表明,拱顶下沉等数据均符合控制标准,地表沉降、管线沉降的发展过程与暗挖隧道拱顶下沉过程相似。     

浅埋大跨超近距多洞室暗挖施工监测分析

大跨车站开挖过程中,受浅埋近距离多洞室等复杂情况的影响,隧道围岩呈现出非线性沉降,因此这种地铁车站开挖必须实施信息化施工。通过地表监测及时掌握围岩力学状态,及时采取对策,实施动态施工,以确保隧道暗挖施工安全。     

处于上软下硬地层的青岛某地铁车站初支拱盖法施工变形规律及控制

以处于上软下硬地层的青岛地铁某车站修建为背景,采用数值模拟及现场监测相结合的方法,对初支拱盖法施工变形规律及控制进行了研究.结果 表明:拱盖中间导洞的开挖、拱盖施作和临时支撑的拆除,是车站修建中的几个关键工序;拱盖施工阶段,拱脚与拱肩部位受力转换频繁,沉降变形较明显,临时支撑拆除造成拱部围岩二次应力释放,需采用一定支护手段控制沉降;沉降槽最大值随开挖推进不断发生移动,直到中间导洞开挖时沉降最大值逐渐向隧道中心线上移动;适当缩小施工进尺距离与增加支护系统的刚度,对控制车站结构变形速率与变形量具有积极作用.     

北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工地表沉降规律研究

对北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工引起的地表沉降规律进行研究,通过其中10个车站的地表沉降监测数据,分析地表沉降与车站埋深、开挖面积等影响因素的相关关系。研究结果表明:车站埋深与地表沉降不成反比;开挖面积相近时,东四站及其以东的暗挖车站地表沉降值明显大于其以西的暗挖车站;地表沉降区间频率曲线服从正态分布,地表沉降-40~-60 mm出现的频率最大;暗挖车站主体小导洞及桩柱体系、初支扣拱、二衬扣拱3个主要施工阶段引起的地表沉降比值为38∶14∶5;沉降槽反弯点与隧道中线的距离为10~14 m,地层损失率为0.3%~0.7%。研究结论可为类似车站周边环境风险评估及北京规划远期地铁线路起到指导作用。     

浅埋暗挖法在下穿公路连拱隧道施工中的应用

采用浅埋暗挖法在既有公路下修建高速公路连拱隧道,隧道施工对围岩造成多次扰动,从而引起地层发生位移和沉降,较大的地层位移和沉降将影响既有公路的正常运营,同时上部汽车荷载对隧道施工安全隐患较大,因此,下穿公路连拱隧道浅埋暗挖施工面临许多技术难点,必须采取特殊的超前支护和施工工艺。在土江冲隧道施工中综合应用双层管棚超前支护、三导洞法开挖、信息化施工等技术,使隧道成功下穿319国道。     

中柱岩墙联合支护暗挖法与信息化施工技术研究

针对复杂城市环境条件下的特大断面浅埋暗挖车站——重庆市地铁6号线五路口车站,提出了一种新型立体暗挖方法——中柱岩墙联合支护法。为保证工程的安全施工引入了信息化动态施工技术,通过动态监测数据对施工参数进行了及时调整。结果表明,车站周边地层和邻近建(构)筑物的施工位移响应均在安全范围内,中柱岩墙联合支护法适合复杂城市环境条件下的浅埋大跨暗挖车站施工。     

浅埋暗挖双连拱隧道施工力学分析

北京地铁13号线东直门区间地层复杂松散，隧道设计采用了双连拱形式和浅埋暗挖的施工方法。文章采用有限元法对该区段隧道施工过程进行力学模拟计算，得出浅埋双连拱隧道施工过程中周围土体的应力情况和变形情况，为选择合理的施工方法提供理论依据。     

大跨度地铁车站初支拱盖法支护参数研究

以重庆某地铁项目采用初支拱盖法进行暗挖车站施工为背景,通过对初支拱盖法的荷载确定方法、支护结构承载能力计算方法,以及拱盖法的安全评价方法等进行分析研究,结果表明:当地铁车站处于深埋状态时,岩土压力偏低且可控,可采用30～35 cm厚的单层初支拱盖;当地铁车站处于浅埋状态时,岩土压力偏大,宜采用40～50 cm厚的单层初支拱盖;拱盖法应关注拱盖基础的稳定,不仅要采用锚杆甚至锚索等可靠的加固措施,而且局部应采用人工或机械切割等方法开挖,以减少对基础岩体的损伤与破坏。     

地铁浅埋群洞施工工序与关键技术

广州地铁2号线越秀公园站车站中部为暗挖分离式、假岛武站台,两端为明挖3层结构,站厅层和站台层采用斜通道相接,结构型式独特.利用明挖段作为暗挖的施工作业面,施工的转换复杂、工序多.暗挖隧道为浅埋、大跨、动载以及在软弱地层条件下修建的群洞,施工来件困难.提出了群洞施工的合理工序.施工的关键技术是减小对夹持土体的扰动以及对土体的加固,可采取拱部长管棚超前支护、中间土体进行注浆加固、设置锁脚锚杆或加大拱脚喷混凝土厚度等方法.     

区庄站浅埋暗挖风道设计研究

介绍了广州地铁五号线区庄站C风道初期支护的设计情况。作为浅埋暗挖隧道成功实施的一个案例,本文就暗挖隧道的两种计算方法:荷载-结构法和地层-结构法进行了对比分析,同时还对浅埋暗挖隧道的设计原则、设计方案、施工过程及问题分析进行了详细的描述。     

北京地铁5号线磁器口车站中洞法施工技术

介绍了北京地铁5号线磁器口车站浅埋暗挖隧道中洞法施工技术,对地表监测数据进行了分析.对于三拱两柱暗挖车站的施工,该方法对控制地表沉降是可行的.如何确保初期支护安全形成,如何采用长大管棚技术,如何有效解决残余水对地下工程影响等问题,还需进一步研究解决.     

预切槽法在浅埋暗挖下穿公路段隧道中的设计

研究目的:机械预切槽法因其结合盾构的盾壳保护开挖理念和新奥法处理复杂地层的自由灵活理念,在土砂等极软弱围岩地质条件、城市特殊复杂环境近接施工或以上因素复合形成的复杂困难工程条件下具有显著的优势,可以较好地保障隧道施工的安全,同时也是机械化施工的一种很有发展潜力的隧道施工方法。本文结合福平铁路新鼓山隧道下穿福州机场高速公路的浅埋暗挖段,对隧道预切槽法施工在软弱地质下浅埋暗挖下穿通过道路的城市环境应用进行设计与分析,提出该方法的可行性。研究结论:(1)预切槽法可以应用于浅埋暗挖、下穿道路等特殊隧道段落的施工;(2)在浅埋、软弱、近接等特殊条件下,预切槽法形成的预筑拱作为超前措施,较常用的管棚等技术手段,对控制地表沉降、保证施工安全有更显著和可靠的作用,具有更大的安全性;(3)本研究结论可为类似工程条件的隧道设计提供借鉴。     

浅埋暗挖超大跨地铁车站施工控制技术

以浅埋暗挖超大跨地铁车站为工程实例,针对其复杂地质及环境条件,介绍大断面隧道群洞施工及其控制技术:施工采用的大管棚与小导管超前支护技术、光面控制爆破技术及中洞法开挖方法有效地控制地层变形;结合施工全过程的非线性仿真及施工信息反馈,研究群洞隧道开挖对地表沉降、拱顶下沉及支护结构受力的影响规律。研究结论对大断面浅埋暗挖隧道设计、施工组织及优化控制具有实践意义。     

北京地铁10号线三联拱隧道施工技术研究

北京地铁10号线北土城站—安贞门站区间三联拱隧道穿越粉质黏土和中粗砂地层,采用浅埋暗挖CRD工法施工.中洞先行开挖。然后开挖两侧隧道,分部衬砌,施工过程中受力转换复杂,分部沉降对地层影响大,通过采用合理施工方法,信息化调整支护参数。确保了结构的安全稳定,解决了复杂受力结构浅埋隧道开挖的难题。