矿山法扩挖盾构隧道断面的关键技术

因周边环境复杂,郑州市轨道交通1,2号线联络线与正线分岔区隧道施工难度很大。本文首先提出矿山法扩挖盾构隧道形成大断面隧道的施工方案,阐述了其关键技术,然后对扩挖过程进行了数值模拟分析。结果表明:在洞内径向注浆、超前管棚支护、管井降水等辅助措施下采用矿山法开挖可将成型盾构隧道扩挖成大断面隧道;扩挖中采用型钢连接措施进行新旧结构受力体系转换,可防止土体失稳,有效控制地表沉降,加快工期。本文介绍的方法为地铁分岔区隧道的建设提供了一种新思路。     

盾构扩挖法建造地铁车站的支撑方案优化

采用盾构扩挖法建造地铁车站的关键问题是支撑方案的选择.选择北京地铁10号线三元桥车站自起始里程开始的18.6 m长的区段作为试验段,进行部分拆除盾构管片后结合明挖法拓展建造地铁车站的方案研究.根据试验段的施工步骤,选取3种方案的最不利工况以及方案3第2道横支撑换撑后在管片开口部位施加附加支撑的3种工况,共6种工况,采用荷载一结构模型,考虑管片和内支撑的共同作用,建立三维有限元模型,对支撑方案进行优化.结果表明:第1道横支撑在施做底部临时支撑后可以拆除;第2道横支撑可以在管片上钻孔一次性架设,也可以先架设在管片外侧,待拆除部分管片后再换撑到隧道内支撑的纵向连接上;第2道横支撑换撑后在管片开口部位不需要施加斜撑和竖撑.     

无地面垂直条件邻接暗挖隧道侧置竖井式盾构转场关键技术

深圳地铁5号线怡—黄区间隧道设前后邻接的盾构段与矿山段。盾构自怡景路站始发后,于沿河路至深南路右转匝道设盾构吊出井,后由于交通及管线限制,改为扩挖区间矿山段施工横通道,设接应段,洞内水平加固+素混凝土填充。盾构机出洞进入接应段,拆除螺旋输送机,主机分段解体、转体、平移,通过侧置竖井吊出转场,螺旋输送机及后配套后退至始发井吊出转场。该转场方式为国内首例,克服了繁华城区富水上软下硬地层、无降水条件下大断面扩挖及水平加固难题,完全避免了对繁华地段交通干扰,充分显示了技术复杂性与方案优越性,社会效益良好。     

区间扩挖隧道纵向穿越立交桥施工加固技术

哈尔滨市轨道交通一号线铁路局至教化广场区间隧道为扩挖隧道,穿越立交桥桩基。详细介绍该区间隧道扩挖的施工方法、加固方案的选择和确定,并通过对立交桥桥墩和地表进行沉降观测,指导扩挖施工顺利进行,从而保证施工风险可控。     

地铁穿越黄土层地裂缝防水设计施工探讨

以西安地铁2号线为例,分析了地裂缝活动、不良地质状况和特殊处理段防水对地铁隧道的影响.提出了地铁2号线穿越地裂缝段的防水设计与施工方案.总结了该地段施工中应注意的问题.     

地铁盾构隧道与矿山法隧道接口段抗震计算研究

为确保地裂缝条件下地铁盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口抗震设计满足要求,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,针对西安地铁5号线某区间盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口部位进行横向地震作用时程分析,并与横向地震作用的反应位移法结果进行对比,结合现有理论及规范,分析地铁隧道接口处的抗震性能及合理的计算方法,发现对于结构断面形式突变的地下结构,宜采用反应位移法进行强度及变形计算,同时采用时程分析法进行校核,明确了不同断面接口两侧隧道横向剪切刚度的差异是导致位移与变形差异的主要原因,同时提出减震层、管片柔性结构与弹性垫圈、变形缝以及加强钢筋与后浇环梁等抗震措施,在高烈度地区还可考虑将矿山法隧道设计为圆形或类圆形断面以提高整体抗震能力,研究结论可为类似工程提供参考。     

西安地铁二号线隧道过地裂缝段结构与防水设计

通过对西安地铁二号线沿线地裂缝成因机制、影响范围、最大错动量的分析，确定地裂缝段的隧道结构设防长度、高度和特殊防水措施，文中对隧道过地裂缝段的研究结论已经在二号线工程的设计施工中得到实施．     

黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究

研究目的:西安地铁是我国首次在黄土地层修建地铁,黄土地层具有湿陷性等特殊的物理力学特性,盾构是西安地铁隧道的主要施工方法之一,但有关西安地铁盾构施工诱发的地表沉降特性预测的研究成果目前还很少,急需开展黄土地层地铁盾构施工诱发的地表变形规律预测方法研究,目的是为盾构施工地表沉陷监测方案的制定和盾构施工参数的确定提供理论依据,以保证隧道盾构安全施工。研究结论:通过理论预测计算得到的沉降值与西安地铁某区间隧道的地表沉降实测数据进行了对比分析,研究结果表明:(1)给出的地表沉降预测公式预计的地表沉降趋势和数据与实测值基本一致;(2)盾构施工时,正面附加推力可以维持开挖面前方土体的稳定,但正面附加推力的大小对地表竖向位移量的大小会产生影响;(3)盾构施工时,影响地表竖向位移因素很多,而盾尾间隙的大小对地表竖向位移影响最大;(4)盾构施工时,地表沉降量随着距隧道轴线距离的增加变形量逐渐减小,在隧道轴线上方变形最大。     

地铁特殊地质黄土隧道施工技术

研究目的:通过对西安地铁黄土隧道施工采取的施工方法和措施及通过F3地裂缝穿越施工竖井出现涌水的处治,总结出一套合理、安全可行的施工处理方法,确保竖井和地铁隧道施工安全,为类似工程积累经验。研究结论:通过采用竖井外施做旋喷桩技术,使地下水和地裂缝涌水绕旋喷桩隔水帷幕外通过,同时采用竖井内注浆加固堵水、井内降水、分部开挖、向下外插花管注浆、竖井底混凝土封底,超前引排地下水及隧道内降水等措施,有效克服了黄土地区富水夹砂地层竖井和隧道施工涌水的难题。     

大直径盾构隧道新型扩挖结构关键构件力学特征分析

结合北京地铁14号线?10m盾构隧道扩挖车站试验段工程,研究分析采用盾构中洞—边桩法扩挖修建地铁车站施工过程中结构体系的受力转换、受力行为及变化特征。通过地层结构数值模拟方法,动态分析确定盾构管片、边桩导洞、中导洞扣拱初衬及中柱等构件的内力和变形特征。研究结论可为类似工程的设计和施工提供参考。     

南京富水松软地层新建盾构隧道穿越引起的既有隧道工程安全等级划分

为定量评估既有地铁盾构隧道受穿越施工扰动后的结构安全状态与服役性能，采用MIDAS软件建立了新建盾构隧道穿越既有盾构隧道的三维数值模型。通过调整隧道间的竖向净距，对南京地区以富水砂层、软土层为主的松软地层条件下的盾构隧道穿越施工引起的既有隧道的竖向位移响应进行了定量研究，并根据隧道的力学衰减特性分析了既有隧道的安全等级。结果表明：盾构隧道下穿、上跨施工引起沿既有隧道纵向土体的沉降曲线分别呈“W”型、“M”型，相同地层条件下上跨施工引起的既有隧道变形的绝对值比下穿施工小；南京富水砂层、软土层新建隧道穿越引起既有隧道沉降半槽范围分别约为3.5倍与5.0倍隧道外径；结合既有隧道力学性能衰退特征，以隧道纵向差异变形量作为指标将盾构隧道穿越工程划分为微弱影响、一般影响、显著影响、强烈影响等四类；根据数值模拟和历史变形数据，预测了南京地区3个典型的盾构隧道穿越工程施工完成后既有盾构隧道的竖向差异变形量，据此计算了相应的影响等级及其同等级下的竖向变形余量。     

复杂条件下单改双线隧道拆除扩挖控制爆破技术

研究目的:保证宜万线铁路隧道在复杂地质条件下单线改双线施工时,围岩与支护结构体系有良好的稳定性、扩挖效果和施工安全,以取得良好的经济和环境效益.研究结论:(1) 采用控制预裂爆破技术,分段分部位拆除二次衬砌支护结构,并对断面实施台阶式和全断面式扩挖光面控制弱爆破,通过控制炸药用量、建立多个临空面、改善传播途径和应用非电毫秒微差起爆网络等一系列技术措施达到了减震目的;(2) 对爆破振动进行实时监测,表明:监测的数据结果符合过程和目标控制,取得了很好的效果,实现了宜万地区岩石破碎、岩溶发育、埋深浅等恶劣条件下新建隧道按"先单线成洞,后爆破拆除扩挖成型"顺序下的成功修建.     

西安地铁区间结构小角度穿越地裂缝有限元计算与分析

利用Midas—GTS大型有限元软件,对西安地铁区间结构小角度穿越地裂缝特性进行数值模拟,得出地铁区间结构随地裂缝沉降变化的规律,并在此基础上对区间结构穿越地裂缝区段设防方式进行了研究,所得结论对区间结构小角度穿越地裂缝的设计及施工有一定的参考价值。     

盾构扩挖地铁车站对邻近建筑物影响分析

广州地铁六号线东山口站采用盾构扩挖解决了城市地铁盾构在不具备设置接收井的条件下进行施工的难题。结合盾构扩挖法施工,研究了施工中对周围邻近建筑物的影响,采用有限差分软件FLAC3D对地层与建筑物的相互作用进行三维数值模拟分析。分析结果表明,在扩挖阶段,无论从建筑物的内力变化量上,还是建筑物基础沉降值或沉降差值上都要明显大于盾构阶段,并且建筑物底部结构的变形量大于顶部框架结构,结构底层柱和梁的内力变化趋势不同,应加强重点构筑物的监测,以防基础沉降差过大造成框架结构的破坏。     

矿山法扩挖盾构隧道修建地铁车站技术

论述矿山法扩挖盾构隧道这种修建地铁车站的新技术.广州地铁6号线东山口站利用该技术,成功解决了盾构过站和修建车站站台隧道之间的矛盾.结合东山口站的工程实践,分析该技术的特点及良好的使用效果.     

大直径盾构扩挖地铁车站型式的选择

日益复杂的地铁建设环境使得地铁线路布置困难,施工风险加大,同时对施工方法和车站型式的选择也提出了更为严格的要求。以北京地铁14号线试验段车站建设为背景,对大直径盾构扩挖修建车站的方案设计和型式进行了分析研究和比选。结果表明,采用大直径盾构扩挖地铁单洞双线区间并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站是解决复杂环境下地铁建设的一种新思路;从总体的工程量和施工难度上相比,单洞双线侧式车站型式比单洞双线岛式车站型式更有优势;与传统车站型式相比较,经济性还需要根据试验段实施情况进一步研究。     

西安地铁穿越地裂缝带线路与轨道工程方案研究

研究目的:通过对西安地铁1、2号线穿越地裂缝的活动特点和变形规律进行的分析,研究地裂缝对地铁工程可能引起的工程灾害,提出地铁区间隧道通过地裂缝带时线路与轨道工程在地裂缝活动变形后的适应性方案,为西安地铁设计、施工及安全运营提供科学的理论指导和设计依据.研究结论:在研究分析地裂缝的成因、危害及变形特征的基础上,以"防"与"放"相结合的原则为指导,采用线路坡度调节和可调式框架板轨道的总体适应性方案,及"局部加强、预留净空、分段处理、柔性接头、先结构后防水"结构处理原则等综合技术措施,使西安地铁穿越地裂缝的问题得到初步解决,研究成果已在西安地铁1、2号线得到推广应用.     

西安地铁首条盾构隧道顺利贯通

西安地铁历史上第一条盾构隧道——张家堡至尤家庄段区间右线隧道，在经过“开拓8号”盾构机130天的开挖后，于4月9日10时48分顺利贯通，成为国内第一个穿越湿陷性黄土地质的地铁盾构隧道。“身价”约3000万元、全长74．38m、重323t的“开拓8号”，外径6．14m，是为西安地铁区间隧道的标准“量身定做”的，在此次隧道挖掘任务中大显威力。     

地铁列车振动荷载对下叠并行新建城际铁路盾构隧道的动力响应分析

以新建佛莞城际铁路盾构隧道与广州地铁3号线明挖段矩形隧道交叠并行工程为依托,研究地铁列车通过明挖隧道时产生的振动荷载对下部新建盾构隧道衬砌结构的动力响应,并对不同列车振动荷载下新建盾构隧道衬砌结构的动应力进行了分析.使用激振力函数法模拟地铁列车振动荷载,选取下部新建盾构隧道典型监测断面的监测点来研究在地铁列车振动荷载作用下衬砌结构的振动加速度、应力和竖向位移响应特性.结果 表明:轨道结构质量越差,列车运行速度越快,车体质量越大,列车振动荷载的幅值也相应增大;在地铁列车振动荷载作用下新建盾构隧道衬砌结构存在着明显的动力影响区;新建盾构隧道衬砌管片竖向位移曲线呈"W"形,且拱顶处的竖向位移幅值最大;随着地铁列车运行速度加快,新建盾构隧道的竖向沉降亦随之增大,地铁列车运行速度每增加30 km/h,隧道衬砌结构的竖向沉降平均增加2.66％.     

既有隧道扩挖改造的施工控制及数值模拟研究

研究目的:由于既有人防隧道的扩挖改造施工在国内鲜有实例,本文综合应用监控量测技术和有限元分析理论,模拟研究结构单双侧扩挖动态掘进各阶段的位移、变形及受力特征,并将数值模拟结果与实测结果进行了对比分析,通过完善施工方案并加强施工控制,保证施工安全。研究结论:(1)单、双侧扩挖造成的地表最大沉降值、围岩结构应力等主要指标均满足规范和设计要求,表明制定的施工方案合理;(2)随着整个隧洞的扩挖,围岩结构呈拉应力减小、压应力增加的趋势,其最大拉应力在施作初期支护和临时支撑时剧减,其最大压应力在顶部结构凿除时剧增;(3)单侧扩挖每次凿除2 m既有结构,地表的最大沉降值达到15.10 mm,而双侧扩挖每次凿除1 m既有结构,地表的最大沉降值达到23.67 mm,此值非常接近设计警戒值(24 mm),施工的时候应该严格控制;(4)提出了采用临时竖撑预支加固、先侧墙后仰拱、径向注浆、管棚支护和跳槽扩挖等施工方法和措施,使既有结构内力变化在可控范围内,有效地控制了拱顶沉降、仰拱上浮和地层位移,保障了结构和施工安全;(5)通过总结既有人防隧道扩挖改造施工过程中围岩、地表、衬砌结构等的变形规律,为同类工程的设计和施工提供借鉴。