下穿浐河地铁站深基坑与降水设计研究

研究目的:随着城市轨道交通网格化发展和城市地下大空间开发需求的增长,地铁穿越河流成为难题及重点。研究地下水与周边地层有水力联系的河岸边强透水砂卵石地层地下空间深基坑开挖支护措施成为必须。本文以西安地铁1号线浐河站为例,对下穿浐河强透水砂卵石地层的地铁站及地下大空间开发的基坑支护结构设计进行研究。研究结论:(1)在强透水层砂卵石地层中深基坑开挖采用地下连续墙的基坑支护形式,为地下连续墙在浐河岸边的应用提供了示范效果;(2)地下连续墙在砂卵石地层中施工易塌孔问题可通过在护壁泥浆中掺加膨润土等措施来改良;(3)强透水地层地下连续墙墙幅间优先采用锁口管连接,可起到良好止水效果;(4)浐河岸边随季节变化,水位变化较高,可采取在地下水位变化幅度2.5 m范围以上浅部基坑放坡开挖+深部基坑地下连续墙支护结构形式,其经济效果明显,为后续地下连续墙在西北地区富水砂卵石地层中的应用起到示范引领作用;(5)本工程的成功实施,可为西北地区浐河岸边类似强透水砂卵石地层地下空间开发及深基坑支护结构设计等方面提供参考和指导。     

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。     

浅埋暗挖技术在富水淤泥质地层中的应用

长江三角洲地区滨海相沉积淤泥质黏土层曾被工程界视作暗挖施工禁区,但如果采用明挖法施工需要占用大量公用资源。以杭州市武林广场地下通道施工为例,在富水的滨海相淤泥质地层中,通过预注浆的方法改善淤泥质黏土地层,施工中多次调整注浆参数,选取最佳注浆材料和配比进行注浆改良地层,应用浅埋暗挖施工工艺严格遵循浅埋暗挖管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测的十八字方针,成功施作了地下过街通道,为淤泥质地层中进行暗挖施工提供经验。     

浅埋隧道设计方案的比选分析

根据襄渝二线马家沟隧道开挖揭示的地质状况,分析云母片岩的地质特性,提出软弱围岩浅埋段地层工程设计方案。通过工程比选,结合现场施工工序及施工方法,得出软岩地层浅埋段采用隧道方案的优点,对同类工程地质条件下通过软岩地层时的设计方案的选择具有借鉴作用。     

不同开挖步骤引起浅埋隧道地表沉降的数值分析

地铁施工扰动地层,必然造成相应的地层变形。结合沿海地区软土地区浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限元软件对分部开挖进行非线性数值模拟,分析矩形隧道初期支护在开挖过程中的地表沉降变形。分析结果表明,浅埋软土矩形大跨隧道在开挖过程中,群洞效应的作用和施工方案有密切关系,在此基础上提出了控制地层变形的技术措施,在天津地铁1期工程施工中得到了充分的利用并且取得了良好的效果。     

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。     

在既有建筑下修建浅埋暗挖岩石车站的关键技术

在既有建筑下方修建浅埋暗挖岩石车站的工程难度极大,如何保证上部既有建筑的安全和正常使用以及新建工程的安全是设计、施工的难点。以重庆北站(南广场)为例,提出在既有建筑下方修建浅埋暗挖岩石车站的若干关键技术,并通过数值模拟、现场监测进行验证,可为类似工程提供参考。研究结果表明：对大跨度、扁平的单层暗挖车站,在浅埋岩层中近距离下穿建筑物时采用中洞法是合理可行的,通过采取适当的工程措施能避免上部基础产生冲切破坏,有效保护建筑物,中洞结构施工是变形控制的关键工序;对浅埋岩层中的多层多跨地下结构,提出拱柱法的施工方法,解决传统PBA (框—梁—拱)工法应用于岩层时存在的开挖工序多、施工效率低等问题,能有效控制地层及上部建筑变形,其中地下一层结构施工是变形控制的关键工序。该方法对强风化及更好岩层中变形控制严格的地下车站具有重要应用价值。     

浅埋隧道施工引起的纵向地层移动与变形

应用随机介质理论分析浅埋隧道开挖施工引起的上覆地层纵向移动与变形,将隧道围岩看作一种随机介质,将隧道开挖所引起的上覆岩土体的移动看作一随机过程,从单元开挖引起的地层下沉入手,根据岩土体不可压缩的假定,得到了单元岩土体开挖引起的纵向地层水平移动公式,并据此推导了浅埋隧道开挖施工引起的沿隧道纵向上覆地层下沉、水平移动、倾斜、水平变形以及地层弯曲曲率的计算公式,并给出了圆形以及其它复杂形状隧道开挖横断面的具体计算方法。结果表明:随机介质理论用于计算由于浅埋隧道开挖引起的纵向上覆地层的移动与变形效果良好。     

黄土地区浅埋暗挖地铁隧道施工地层变形规律

为了解黄土地区浅埋暗挖地铁隧道地层变形规律,利用自主研发的多点位移计对西安地铁2号线实体工程进行地层变形量测,该多点位移计具有精度高、量程大易于生产、便于运输、锚头结构简单等特点,适用于隧道浅埋段围岩内部位移的量测。测量结果表明：地层变形从大到小顺序为拱顶附近、8~10 m之间地层、地表、2~6 m之间地层;各测点的沉降呈二阶台阶状,施工降水为第一个下降台阶,掌子面开挖为第二个下降台阶;地层横断面变形呈漏斗形,隧道中心轴附近地层沉降值最大,越向两边地层沉降值越小;地层各点沉降经历4个阶段：降水沉降阶段,占总沉降值的45% 左右;微小沉降阶段,占总沉降值的不足10%;沉降剧增阶段,占总沉降值40%~50%;沉降基本稳定阶段。     

深圳地铁区间浅埋暗挖隧道施工与沉降控制

深圳地铁科华区间隧道地质条件复杂多变,属浅埋隧道,采用暗挖法施工,施工难度极大.结合施工实际,介绍了该隧道采取的竖井旋喷桩止水帷幕技术、富水软弱地层以及富水砂层的开挖支护技术,分别列举了隧道穿越地下管线、人行天桥、高楼地下室施工时采取的施工措施,总结了控制地表变形沉降的主要对策.     

复合地层盾构隧道联络通道涌水处置方案研究

依托南昌地铁1号线盾构隧道联络通道工程,对富水复合地层条件下采用旋喷桩加固施工方案进行总结,并对联络通道施工发生的涌水、涌砂问题进行分析,提出针对性土体注浆加固结合降水井降水的处置方案。根据现场施工情况以及现场地表监控结果,处置方案能够保证该地层条件下联络通道施工安全顺利进行。     

兰州地铁1号线黄河隧道盾构施工难点及应对措施研究

兰州地铁黄河隧道为国内首条交通工程类下穿黄河隧道,地质条件极为独特。为解决盾构连续性长距离在大粒径高压富水弱胶结高硬度的砂卵石地层中如何安全顺利掘进下穿黄河,采用理论分析与现场施工反馈紧密结合的方法,研究盾构下穿黄河施工难点及应对措施。研究表明:土压盾构在穿黄施工中相继遇到刀盘卡机、刀具磨损、螺旋机喷涌、固结泥饼、地面塌陷等问题;泥水盾构相继遇到掘进困难、卵石积仓滞排堵管、破碎机故障频发、刀盘刀具管路磨损、泥浆击穿河床等问题,通过设备改造,优化掘进参数,做好区间降水、工法辅助、泥浆制配、渣土改良、刀具改进、气压稳定等工作,有效解决盾构在砂卵石地层中掘进的相关问题,确保黄河隧道顺利建成。     

顶管法在地铁车站出入口下穿通道中的应用与设计

对于下穿道路或管线等构筑物的地铁出入口通道,选择何种经济合理的施工工法以满足通道上方的沉降要求、减小施工风险一直是个工程难题。结合哈尔滨市轨道交通一号线电表厂站5号出入口下穿通道工程,介绍一种钢管节顶进后浇筑钢筋混凝土内衬的顶管施工方案,对该方案的比选、施工工艺及钢管节的设计进行论述。该方案可有效降低施工风险、缩减工期、减小对城市交通及管线工程的影响。     

胡麻岭隧道第三系富水砂岩地表深井降水研究

胡麻岭隧道为兰渝线重点控制性工程,隧道中部通过长4 250 m的第三系弱胶结含水粉细砂岩,在地下水作用下,掌子面开挖扰动后工程性质迅速恶化,基本呈散砂、稀糊状,局部还伴有涌水涌砂现象,施工受阻。针对这种情况,洞内开展了集水井降水、井点降水、分步超前降水、边墙侧向深井降水、轻型井点(真空降水)、水平旋喷、注浆固结、冷冻固结等研究试验,确定采用洞内深井与轻型井点相结合施工降水方案。但受岩层地下水水头高、渗透系数小、洞内降水作业工序繁杂及降水后达到开挖条件的周期长等影响,施工进度滞缓,因此研究地表深井预降水。通过对工程场地水文地质条件、施工现状、工法等综合分析,进行现场水文地质试验,分析计算采用地表深井预降水的井间距离及设计深度。     

黄土地区深基坑降水引起的地面沉降规律研究

在典型的黄土地层条件下,以地铁车站深基坑降水引起的地面沉降为主要研究对象,发现现场实测值与理论计算值之间存在明显的差异,从黄土地层的特异性方面解释了差异的主要原因,并从地层变形机理层面阐述了降水对黄土地层沉降的具体影响,明确了现行规范中关于地层沉降计算公式的局限性,最后从实测数据出发,基于最小二乘法,得出了黄土地层由降水导致的地层沉降的经验公式。     

浅埋暗挖法修建地下工程应用分析

几年来的工程实践证明,浅埋暗挖法具有强大的生命力,不仅在地铁区间、车站已广泛应用,而且在当今城市建设中的热力管线、电力线、污水工程、地下停车场、过街道等项工程中也在应用,本文从降低工程造价、控制地表沉降、隧道结构防水等方面进一步阐述了浅埋暗挖法的优点。     

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。     

富水粉细砂岩隧道涌水涌砂处理技术研究

第三系富水粉细砂岩层隧道地层含水量高,开挖后稳定性极差,极易发生围岩变形、坍塌、流砂,施工难度大,安全风险高。本文以兰渝铁路马家坡隧道为背景,以隧道涌水涌砂事件为切入点,分析了富水粉细砂岩涌水涌砂原因,提出了"抽排水+注浆加固+六部CRD开挖+加强初支+综合降水"相结合的施工方案,即采用后退式分段注浆加固和六部CRD开挖施工工艺,并通过加强初期支护,轻型井点降水+深井真空降水,有效解决了隧道涌水涌砂问题,保证了施工顺利进展。     

强排水复合型动力固结法在铁路路基地基加固中的应用

强夯法在处理低饱和度的软弱土地基时是一种比较经济、快捷的加固地基方法,但当地下水位埋藏较浅,或地基土处于高饱和度时该法受到了限制。通过真空轻型井点降水的强排水措施,降低地下水位,使地基土体部分得到固结沉降的同时再加以强夯措施,即强排水复合型动力固结法可以突破这种限制。以邯黄铁路一工点为例,阐述该法加固地基的机理,并详细介绍其设计与施工。     

客运专线铁路隧道Ⅵ级围岩地段设计探讨

宝兰客运专线马鞍梁隧道Ⅵ级围岩地段处于富水的松散地层中,下穿浅埋沟谷,工程力学条件差、施工风险大,隧道设计方案的选择不仅对工程施工安全、进度和投资影响较大,甚至会对工程的运营安全带来影响。通过工程实例研究客运专线隧道Ⅵ级围岩地段主要工程特点,提出Ⅵ级围岩隧道设计的合理方案。通过工程类比法及数值分析确定结构支护参数,采用全包防水理念,并辅以井点降水及注浆加固等措施改善地层,保障了Ⅵ级围岩隧道工程的施工安全,方案经济合理。