大断面平顶地铁暗挖车站下穿既有建筑方案研究及变形控制——以北京地铁8号线三期前门站工程为例

下穿既有建(构)筑物工程施工逐渐由暗挖小断面施工发展为大断面施工。为有效控制下穿既有建(构)筑物的变形从而确保施工安全,有必要对下穿方案、变形情况及控制措施进行研究。结合8号线三期前门站下穿既有建筑具体工程,以变形控制为目标,从整体方案选择入手,对不同车站暗挖方案下既有建(构)筑物的沉降进行对比,最终提出管幕施工、导洞施工、桩基沉降及后期沉降控制等变形控制关键技术,并采用数值模拟和现场实测的方法对提出的管幕+深孔注浆+平顶4导洞PBA法方案进行分析。结果表明:1)虽然大断面暗挖车站施工相比小断面暗挖施工变形大,但经过严密的方案比选并采取合理的控制措施后可以保证变形满足要求;2)管幕+深孔注浆+平顶4导洞PBA法方案具有良好的变形控制能力,用于平顶结构非密贴下穿既有建筑施工是可行的;3)实现变形控制目标需要全过程控制,从方案选择到施工的每一个环节均需采取对应措施。     

管幕隧道法在引水工程下穿高速公路的应用

随着地下工程大量修建,下穿既有运营高速公路时有发生,保证既有高速公路正常运营和安全尤为重要。本文以管幕隧道法引水工程下穿高速公路为背景,对管幕隧道工程设计和施工方案进行阐述,并运用MIDAS/GTS NX有限元数值软件,对管幕隧道法下穿高速公路段进行路基沉降分析。分析可知,管幕隧道法可有效控制开挖过程中路基沉降,确保高速公路运营安全,为类似下穿工程提供有益参考。     

浅埋暗挖隧道零距离下穿既有地铁车站施工方案优化研究

浅埋暗挖隧道近距离下穿施工会对既有结构产生显著影响,解决好下穿施工引起的既有结构沉降变形问题,对城市地下交通的建设和发展具有显著意义。以北京地铁6号线东四站-朝阳门站区间隧道零距离下穿既有5号线东四站为工程背景,在施工过程中开展数值模拟与现场监测相结合的研究工作,对隧道施工方案进行优化并总结分析零距离穿越施工对既有结构的影响。研究成果表明： 1）在隧道开挖轮廓线两侧2 m内进行全断面注浆能够显著提高穿越段的土体强度,有效降低既有地铁车站的沉降变形; 2）千斤顶顶撑能够对既有结构底板提供支撑反力,不仅限制了既有结构的沉降变形,而且减小了穿越施工对既有结构的影响范围,确保既有结构的最大沉降值控制在3 mm以内。     

大跨浅埋暗挖隧道近接桥桩施工扰动影响及控制技术研究

依托某实际工程,基于Abaqus软件建立桥-隧三维数值计算模型,对城市公路隧道近接桥梁桩基段施工进行模拟,得到大跨浅埋暗挖公路隧道施工对地层、桥梁桩基变形的影响规律,并研究高压旋喷桩加固措施对桥梁桩基变形的影响,结合现场实测数据,分析加固措施对隧道施工安全的控制效果。结果表明:软弱地层隧道施工对桥梁桩基变形影响较大,靠近隧道两侧桩基变形明显大于中部桩基,最大桩基差异沉降值远超规范允许值,需采取有效变形控制措施;增大高压旋喷桩加固参数(加固深度和宽度)对减小桥梁桩基位移效果较为明显,但加固宽度和深度都存在"极限值"。考虑安全与经济,得到工程合理的加固宽度为2.5m,合理加固深度为25m;隧道施工完成时桥梁桩基最大差异沉降约2.2mm,桥梁桩基变形在安全可控范围内。     

下穿机场跑道大断面隧道施工对策及地层变形规律研究

北京首都国际机场T3与T2航站楼之间的单层双跨连拱浅埋暗挖大断面隧道垂直下穿机场跑道,采用超长管幕下十导洞分步暗挖法施工。通过对隧道施工地表变形进行分析,得出以下结论:1)新建隧道施工地表最大沉降值平均为9.28 mm,控制变形情况良好,采用超长管幕保护浅埋暗挖施工技术切实可行;2)3个断面变形拟合得到的确定调节系数平均为0.951,地表变形符合Peck公式;3)变形拟合得到的K值平均为1.903,为北京地区常规数值的3~6倍,管幕的存在对新建隧道施工引起的地层变形具有阻隔及扩散作用;4)变形拟合得到的Vl值平均为0.201%,略低于北京地区常规施工方法水平。     

偏压条件下隧道近接施工对既有桩基稳定性影响的研究

为了分析偏压条件下隧道不同施工方法对既有桥墩桩基稳定性的影响,以深圳市在建葵坝路隧道下穿高速公路桥梁段施工作为工程背景,采用有限差分软件FLAC3D对该隧道在3种不同施工方法作用下的施工过程进行了数值模拟。通过分析隧道围岩的应力和位移的分布特征以及桥墩桩基的变形方式和位移大小,比较了不同施工方法对桥墩桩基稳定性影响的大小。分析结果表明:顶弧侧壁法能够更好地控制桥桩位移和地表沉降,CD法次之,而台阶法最差。     

下穿机场跑道大断面隧道施工地层变形规律研究

北京首都国际机场T3-T2航站楼之间的单层双跨连拱浅埋暗挖大断面隧道垂直下穿机场跑道,采用超长管幕法施工,为国内首次。通过对隧道施工地表变形进行分析,得出如下结论:新建隧道施工地表最大沉降平均为9.28mm,控制变形情况良好,采用超长管幕保护浅埋暗挖施工技术切实可行;3个断面变形拟合得到的确定调节系数平均为0.951,地表变形符合Peck公式;变形拟合得到的K值平均为1.903,为北京地区常规数值的3~6倍,管棚的存在对新建隧道施工引起的地层变形具有阻隔及扩散作用;变形拟合得到的Vl值平均为0.201%,略低于北京地区常规施工方法水平。研究成果可为类似工程提供借鉴及参考。     

暗挖隧道下穿跨河桥部分桥桩的影响分析及对策——以北京地铁14号线北工大站-平乐园站区间为例

为研究在不降水情况下暗挖隧道下穿跨河桥桥桩的影响并确定设计与施工方案,以北京地铁14号线北工大站-平乐园站区间(以下简称北-平区间)为例,根据暗挖隧道下穿桥桩后结构变形特点建立有限元模型,进行计算分析后进一步细化设计方案（暗挖断面架设临时仰拱）; 采用全断面深孔注浆对土体进行预加固,同时兼做堵水措施。施工过程中对桥桩变形进行全过程监测,并与有限元模型计算结果进行对比。目前该隧道已经通过竣工验收,桥梁结构稳定,最终变形收敛至稳定值。结果表明： 暗挖隧道通过架设临时仰拱+注浆堵水下穿桥桩是可行的; 有限元模型可预测隧道下穿桥桩的变形,可为今后类似工程提供参考。     

深圳地铁5号线下穿梅龙立交桥施工技术

浅埋暗挖地铁隧道穿越既有桥梁施工时,不可避免对邻近桥梁产生不利影响,过大的沉降变形或沉降差将对既有桥梁产生较大的安全使用风险。深圳地铁5号线深民区间隧道下穿梅龙立交桥,区间右线从桥台外下穿梅龙路,左线从桥台和平南铁路之间穿过,地质条件复杂,施工难度大。结合工程实际,给出隧道施工穿越既有桥梁的变形控制方案,介绍了富水软弱地层隧道开挖支护技术以及对桥台的加固措施,总结了控制地表变形和桥台沉降的主要对策,保证了隧道施工过程中桥梁安全和梅龙路正常通车运营。     

暗挖区间下穿施工对高铁桥的影响分析——以北京新机场线区间下穿京沪高铁北京特大桥工程为例

为研究北京地区砂卵石地层大断面暗挖区间下穿施工对京沪高铁北京特大桥的影响,以北京市新机场线草桥站站后折返线大断面暗挖区间隧道工程为背景,对下穿京沪高铁北京特大桥段区间暗挖隧道进行设计,并用Midas/GTS软件进行有限元分析,研究大断面暗挖区间下穿京沪高铁北京特大桥施工过程中桥面、桥墩、承台及桥桩位移变化规律特征,得出大断面暗挖区间侧穿桥桩施工过程中桥桩附加应力变化规律,以及大断面暗挖区间下穿京沪高铁特大桥施工过程中承台差异沉降及地层应力变化规律。     

管幕-结构法群管顶进对车站站场站台及股道沉降影响研究

为揭示管幕施工中群管顶进对站台和股道的影响规律，以迎泽大街下穿太原市火车站通道工程暗挖段管幕-结构法施工为例，采用数值计算对钢管不同顶进次序对地表沉降影响进行分析，推荐先下后上的群管顶进次序；采用数值计算和现场监测相结合的手段，对群管顶进过程中站台和股道沉降变化特征进行研究。研究结论如下： 1）群管顶进对地层沉降变形影响是一个多次叠加效应，具有应力路径相关性，顶进过程中地表横向沉降曲线形态处于动态变化之中，最终呈现出类似Peck横向沉降槽的曲线形态； 2）群管顶进结束后地表沉降横向槽宽度约为50 m，位于管幕底部两侧约45°地层滑移角范围之内； 3）现场监测结果表明管幕-结构工法有良好的地层变位控制效果，在多次顶进扰动影响下，站台和股道沉降、轨道高低及水平变形皆在控制范围之内。     

城市地铁暗挖隧道特殊地段施工技术

根据广州市轨道交通三号线华师站-岗顶站区间隧道的建设，介绍城市地铁暗挖区间隧道处于软弱破碎地质条件下采用矿山法施工下穿繁华交通道路及建筑物桩基群的施工技术及措施，对暗挖隧道在特定条件下控制地表沉降和爆破震速进行了实践和探索。     

富水松软地层浅埋暗挖隧道MJS预加固支护技术研究

以杭州市某隧道南口浅埋暗挖段工程为依托,分析进洞30 m段浅埋暗挖施工出现的变形沉降大的不利因素,提出MJS超前预加固支护技术对于改良隧道周围土体力学特性的新思路。通过数值模拟分析MJS超前预加固法对隧道位移、受力的影响,并研究加固参数的敏感性,对土体进行MJS加固改造应用,沉降变形得到改善和提高。     

西安地铁一号线盾构隧道下穿朝阳门段城墙沉降数值模拟分析

针对西安地铁一号线盾构隧道下穿朝阳门段城墙及朝阳门门洞具体工程,通过建立三维有限元模型,模拟分析了盾构掘进过程中的沉降机理,对古城墙受力进行了理论分析,预判出古城墙及附近地面的沉降值,并制定出了针对性的加固方案。数值模拟及工程实践表明:1)在工法、线路和埋深已优化的前提下,采取的加固方案可使古城墙的沉降和变形得到一定程度的控制;2)数值模拟结果基本符合盾构施工期间地层和城墙沉降的基本规律,计算结果偏于保守;3)提出的城墙沉降控制标准也满足实际施工和文物保护要求,这一标准可为今后类似工程提供参考。     

新建隧道管幕法下穿既有铁路路基施工技术研究

为有效保障既有铁路运营安全和解决新建隧道施工安全难题,依托新建隧道洞口段下穿铁路路基特殊工况,采用工程类比法提出一种管幕施工下穿铁路路基施工工法,主要涉及管幕施作、隧道开挖2个工艺,简单介绍基坑开挖、反力墙和导向墙施作、掌子面超前支护等该工法的前期工作,并深入分析探讨了管幕施作流程、精确顶进、管内注浆、隧道开挖、隧道支护等重点工序和关键技术。最后分析总结监测结果,认为该下穿施工工法具有安全实用性:地表累计沉降最大值为19.2mm,新建隧道下穿段拱顶沉降最大值25.61mm,最大水平收敛17.5mm,实现零预警施工开挖,隧道开挖面安全快速通过下穿段,保证了运营线的安全运营和隧道结构稳定,还解决了施工进度和安全的矛盾。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

四线大断面隧道浅埋暗挖下穿综合管廊保护方案研究——以广佛城际下穿华康道管廊工程为例

为解决软弱富水地层四线大断面隧道近距离下穿大型综合管廊的支护及沉降控制技术难题,以广佛城际下穿华康道管廊工程为例,通过案例调研、方案比选、数值模拟分析及现场监测的方法,对超前加固方案、暗挖支护参数、施工工法、施工工艺等开展研究。研究结果表明:1)管廊底部设置托底管棚+隧道拱部超前管棚+水平旋喷止水预加固+双层衬砌的协同支护方案在工程适应性、工期及造价方面最优。2)4管隧道采用(1)—(3)—(2)—(4)顺序开挖,(1)、(3)、(4)号隧道采用CRD法,(2)号隧道采用三台阶法对隧道沉降及管廊沉降控制最优。3)(1)号隧道开挖时隧道及管廊沉降变形速率最大。4)地表、管线、管廊及拱顶沉降变形均在5mm内。     

新建隧道正交下穿施工对既有隧道的影响

为揭示新建隧道正交下穿施工对既有隧道结构安全及地表建筑物产生的影响,依托某新建地铁区间隧道工程,采用三维有限差分方法构建了新建隧道正交下穿既有隧道的三维数值计算模型,探讨了新建隧道正交下穿施工对地表沉降及既有隧道衬砌结构产生的影响,得出了地表横向、纵向沉降规律以及既有隧道衬砌结构变形、内力的变化规律。     

叠落式暗挖与盾构隧道施工的变形控制

叠落隧道施工会对地层产生多次扰动,较之单线隧道地层变形机制更加复杂,对变形的准确预测并采取可靠的控制措施是隧道安全施工的重要保证。依托某地铁区间叠落式暗挖与盾构隧道工程,首先采用数值模拟分析了叠落式暗挖与盾构隧道地层变形特性;根据数值分析的结果从地层超前加固、开挖方法、支护结构等方面制订了地层变形的控制措施,使地层变形在控制标准范围内;实际施工中采用给出的控制措施来控制地层变形,保证了工程施工安全,取得了较好的实施效果,并通过现场试验对此进行了验证。研究结果表明:暗挖隧道(上行)施工产生的地表沉降明显大于盾构隧道(下行)开挖,两洞施工结束后的地表沉降最大值位于暗挖隧道拱顶上方;对本工程不同开挖顺序产生的地表变形而言,"先上后下"施工产生的地表最大沉降值及沉降影响范围均大于"先下后上"施工,工程实际中可采用"先下后上"的施工顺序;监测数据表明将暗挖隧道作为地层变形控制重点,通过对暗挖隧道采取超前注浆,可有效控制地表变形,减小两隧道开挖的地表影响范围,说明在暗挖隧道中采用超前注浆可作为叠落式暗挖与盾构隧道修建过程中的重要安全控制措施。研究结果可为类似隧道工程的设计、施工提供一定参考。     

暗挖隧道密贴下穿既有线车站施工关键技术

新建隧道近接下穿既有地铁结构施工已经成为城市地铁工程建设中的一种常见情况,由于既有结构沉降控制要求严格,如何有效控制沉降已经成为目前研究的热点问题。以北京地铁6号线东四站-朝阳门站区间下穿既有5号线东四站为例,介绍了超前注浆加固及止水技术、CRD+千斤顶支护法、辅助深孔注浆及背后回填和补偿注浆技术等暗挖隧道下穿既有车站施工技术,通过对既有5号线东四站结构沉降监测可知,采用上述方法有效地控制了既有结构的变形,确保了隧道施工安全和既有地铁的正常运营。