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.     

辉绿岩侵入花岗岩地层条件下大跨度地铁车站暗挖施工方法比选

目的：青岛地铁6号线华山一路站处于辉绿岩侵入花岗岩地层而形成的复杂异质地层中，不同施工方法下车站开挖力学响应、围岩变形与地面沉降差异较大，需要从中优选出最优的施工方法。方法：依托青岛地铁6号线华山一路站(该站为辉绿岩侵入花岗岩地层复杂异质地层)工程，对CD(中隔壁)法、CRD(交叉中隔壁)法、双侧壁导坑法和初支拱盖法4种施工方法进行了三维数值模拟分析，对比了各施工方法下地面沉降、隧道洞周围岩变形和车站塑性区的分布规律，进而优选出合理的施工方法。结果及结论：车站开挖后围岩产生非对称变形，辉绿岩一侧的地面沉降及围岩变形均大于花岗岩一侧，辉绿岩一侧的塑性区也大于花岗岩一侧；双侧壁导坑法和初支拱盖法在地面沉降及围岩变形上的控制效果较好；在变形程度和破坏区域发展方面，双侧壁导坑法和初支拱盖法优于CRD法，CRD法优于CD法，所以双侧壁导坑法和初支拱盖法控制变形的效果较好，数值分析后认为这2种施工方法均可行。初支拱盖法是最优施工方法。监测结果表明，初支拱盖法在控制围岩变形和地面沉降上效果良好。     

大跨暗挖地铁车站初支拱盖法优化施工及模拟计算分析

以贵阳市轨道交通 2 号线阳明祠站为背景,在总结"初支拱盖法"经验的基础上,利用车站临时中隔墙作为大拱盖支架体系的主要支撑点,优化支架体系;各开挖导洞采用简易支架体系代替满堂支架体系,保障物流通道通畅,减少对前方掌子面开挖时间的影响;简易支架代替满堂支架或模板台车,可减少资源浪费,节约物料及人工费。模拟计算和监测表明,初支拱盖法优化施工满足结构强度和稳定性要求。     

重庆地区层状岩地层超大断面暗挖地铁车站施工工法比选

针对重庆地区层状岩地层暗挖地铁车站的特殊地质条件、超大断面及受施工工法影响显著等特征,建立了层状岩地层双层叠合初支拱盖法、双侧壁导坑法、中隔墙加台阶法数值计算模型,进行了施工工法适应性分析,并结合实际工程经济指标进行了对比分析。结果表明:双层叠合初支拱盖法的各项考查指标均能很好地满足控制标准,且3种工法对洞周收敛形态控制都较好,衬砌结构的安全性亦较高;同时该工法能较好地适应重庆地区的地质条件及经济性要求,具有工作面大、效率高、工序少、施工安全等显著优点,亦具有较强的经济适用性。建议在重庆地区层状岩地层超大断面暗挖车站施工中采用双层叠合初支拱盖法施工。     

地铁车站拱盖法施工地表沉降分步控制探讨

目前国内地铁车站较少采用拱盖法施工,其施工过程中的地表沉降控制鲜有分析。青岛地铁车站一般埋设在"上软下硬"地层中,拱盖法能较好地适应其地层特点,并节省造价。通过某地铁车站拱盖法施工全过程的数值模拟及沉降监测数据分析对比,得到不同工序影响地表沉降的大小程度,并依据最终控制值提出各工序下地表沉降的分步控制指标。     

含软弱夹层地铁车站拱盖-锚索-注浆组合支护体系研究

青岛地铁2号线枣山路车站采用大拱脚拱盖法施工揭示的地质情况与原地质勘探结果不符,原支护体系无法满足地表沉降、拱顶沉降及主体结构受力的要求,因此提出含软弱夹层地铁车站拱盖-锚索-注浆组合支护体系。运用数值分析及稳定性增量的方法研究了注浆加固层厚度、锚索位置及条数、锚索初始预应力对支护效果的影响,确定了该组合支护体系最优的支护参数:注浆加固层厚度为3 m,拱脚及下断面中部各打设1根预应力为200 k N的锚索。     

浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法

青岛地铁3号线中山公园站处于全风化、强风化岩层中,岩层节理裂隙发育,围岩自稳能力差。针对本工程厚碎裂岩层的地质特点,通过数值仿真结合施工监测的方法,研究了破碎地层拱盖法施工的围岩应力与塑性发展情况,并在此基础上,提出了浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法,确定了合理可行的施工工艺。研究结果表明,采用拱盖—桩锚组合法可以在支护结构周围形成一个稳定的应力承载环,有效地控制地层沉降和围岩塑性发展,确保了车站主体结构的施工安全与整体稳定。该施工工法较好地适应了青岛地区特殊的厚强风化层的地质特点。     

浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法北大核心

青岛地铁3号线中山公园站处于全风化、强风化岩层中,岩层节理裂隙发育,围岩自稳能力差。针对本工程厚碎裂岩层的地质特点,通过数值仿真结合施工监测的方法,研究了破碎地层拱盖法施工的围岩应力与塑性发展情况,并在此基础上,提出了浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法,确定了合理可行的施工工艺。研究结果表明,采用拱盖—桩锚组合法可以在支护结构周围形成一个稳定的应力承载环,有效地控制地层沉降和围岩塑性发展,确保了车站主体结构的施工安全与整体稳定。该施工工法较好地适应了青岛地区特殊的厚强风化层的地质特点。     

拱盖法在暗挖地铁车站中的应用

结合以往拱盖法工程实例,考虑地质、环境、埋深、安全、交通、投资和工期等多方面因素,对拱盖法的工法原理、适应范围、施工步序进行论述,并对拱盖法重难点部位的施工控制和细部优化加以研究分析,结果表明,逆作拱盖法能很好地适应浅埋地铁车站,工序相对简单,扰动次数少,单跨结构防水质量好,主体结构大面积下挖施工效率高,土建工期可缩短至13个月,工程造价相对较低。在大拱盖和边墙锚索的保护下,沉降较小,施工安全。分析研究所得结论对类似浅埋上软下硬地层的地铁车站工程设计施工有一定的参考价值。     

拱盖法车站施工过程地层沉降规律及适用性分析

以青岛地铁南昌路北站为工程背景,针对拱盖法地铁车站施工过程,采用Midas Gts NX有限元分析软件建立实体模型,模拟施工过程的各阶段,研究过程中引起的地层沉降规律,拱盖开挖阶段的地面沉降在整个施工过程中占据了较大的比例(67.9%~90.4%),通过施工阶段中已完成部分的监测数据加以验证,监测值与计算值基本吻合,监测值中沉降最大点位置比计算值更偏向于先行开挖的导洞一侧,以此为基础对车站施工完成后的地面沉降进行预估,研究结果为车站施工方案的可行性提供了依据。同时,基于相关调查及研究工作对拱盖法的适用性进行了分析。     

大跨地铁车站穿越断裂带段拱盖法施工变形控制分析

某"拱盖法"施工的大跨地铁车站穿越断裂带时,拟采用管棚预支护和双侧壁导坑法开挖的施工方案。通过建立有限元模型,研究车站拱部支护结构变形随盖拱施工的变化过程。研究结果表明:盖拱形成后的拱顶累积沉降约8.7mm,该方案能够满足地铁车站施工穿越断层破碎带期间20mm的沉降控制要求。拱部施工4个环节的风险大小依次为:竖向支撑拆除与拱盖施作中间洞室开挖左侧导洞开挖右侧导洞开挖,可差异设置各施工环节的风险控制方案。支护结构的沉降变形在掌子面后方约1.0～2.0倍开挖高度的位置处达到稳定状态,具有滞后性。施工期间应重视掌子面后方相应范围内支护结构的变形监测。最后,结合现场监测数据,对研究结果进行了验证。     

地铁车站的一种新型暗挖施工工法——拱盖法

介绍了地铁车站的一种新型暗挖施工工法——拱盖法。拱盖法是在明挖法、盖挖法和PBA(洞桩法)工法基础上创建的适用于特殊地层的一种暗挖施工方法。该方法针对大连地区特殊地质条件,较好地适应了上软下硬采用钻爆法暗挖施工的大跨度地铁车站的施工要求,具有环境影响小、工序少、效率高、施工安全可靠等突出优点,并成功地应用于工程实践,取得了良好的经济效益和社会效益。     

地铁暗挖车站初支拱盖法开挖工序数值模拟优化

初支拱盖法地铁车站通常较大,施工中变形控制一直是重点。为优化施工开挖顺序,保证施工安全,结合贵阳地铁施工案例,通过数值模拟进行开挖工序参数优化,并对优化后的施工方案进行长期监测,最终形成以下结论:(1)采用数值模拟的方式提前获知开挖施工过程中的关键控制工序,可以有效预演施工过程,为施工优化提供详实参数;(2)在初支拱盖法施工条件下,采用缩短开挖进尺和增加初支刚度的方式可以减少围岩扰动,增加岩体稳定,有效保证结构安全;(3)实际施工中,临时支撑拆除和核心土开挖引起的地表沉降占总沉降量的近50%,施工中需要严格把控。     

硬岩地层中扁平大跨隧道拱盖法施工优化分析

以青岛地铁1号线人民广场站—衡山路站区间站前折返线为例,采用三维数值模拟方法分析了初期支护拱盖法分步开挖过程中地面沉降、拱顶沉降、初期支护受力和围岩应变的变化规律,进一步分析硬岩地层中扁平大跨隧道施工二次衬砌拱盖法优化为初期支护拱盖法的可行性,并通过现场监测结果加以验证。研究结果表明:硬岩地层中扁平大跨隧道采用初期支护拱盖法施工地面沉降、拱顶沉降、初期支护和围岩的应变满足规范要求,二次初砌拱盖法优化为初期支护拱盖法切实可行;拆撑是初期支护拱盖法开挖工序中的重要阶段,确定合理的拆撑长度是该工法成功应用的关键。     

土岩复合地层拱盖法施工三维有限元数值模拟

针对土岩复合地层沿深度其刚度差异明显的地质特点,以采用拱盖法施工的青岛地铁3号线某车站为分析对象,采用三维有限元建模对施工过程,以及施工过程中地表和拱顶沉降、支护结构的受力与围岩应力随开挖工况的变化进行了分析。结果表明:在土岩复合地层中,拱盖法能确保施工安全;上部断面中洞开挖为整个施工过程关键工况;及时施作初衬有助于洞室的稳定和地层变形的控制。     

增湿条件下膨胀土隧道近距离下穿既有地铁车站施工力学分析

为确保膨胀土地层渗水后,矿山法隧道近距离下穿既有地铁车站施工过程隧道及车站的安全,以合肥地铁5号线下穿既有车站隧道工程为依托,采用PLAXIS 3D岩土有限元软件精细化模拟整个施工过程,计算分析隧道、地层及既有车站结构的响应规律。研究结果表明:隧道下穿车站结构时经历的应力场较低;引起的地层变形主要表现为底部隆起和掌子面回弹变形;隧道下穿后,车站结构表现为中部隆起,前后两端沉降,施工时应控制既有车站的局部上浮。结合监测数据分析,表明隧道自身和既有车站基本处于安全稳定状态,施工方案合理可靠。     

黄土地区地铁暗挖车站设计方案研究

以西安地铁何家营站为例,探讨了以北京、沈阳等地区为代表的砂性土地层中应用较多的洞桩法在西安黄土地层中应用存在的问题。利用有限元方法动态模拟采用不同的导洞开挖工法及导洞施工顺序时地铁车站施工过程中土体变形规律及地基土应力状态,推荐采用上导洞中隔壁法,下导洞双侧壁导坑法,且先施工上层导洞后施工下层导洞的开挖方案。结合对地基土应力状态的分析,验证了在黄土地层中采用一次扣拱法修建暗挖地铁车站的可行性。     

地铁车站单双层过河段沉降计算分析

探讨地铁车站单双层地铁站过河段沉降差,采用土的Coulomb-Mohr破坏与屈服准则建立模拟施工过程(包括土体自重变形、开挖、回填等)的三维有限元力学模型,得到施工过程引起的周围岩土应力变化、沉降变形以及地铁单双层过河段的沉降差值.单双层车站最大沉降控制在3 cm以内,最大沉降差控制在1 cm以内,能够满足设计要求.对二维计算结果进行校核,车站单双层的底板、顶板、侧板与中柱在施工过程中各个工况均满足设计要求.     

喀斯特地貌区超浅埋拱盖法暗挖车站主体与附属结构接口优化设计

为降低喀斯特地貌区上软下硬地层超浅埋拱盖法车站主体与附属结构接口处的开挖风险,依托贵阳2号线油榨街暗挖车站,基于土力学及结构设计基本原理,应用有限元法建立地层-结构静力计算模型,分析了接口优化前后红黏土地表沉降规律以及接口处变形和受力,并结合现场监测数据验证优化方案的可行性。结果表明:红黏土地层暗挖接口的地表沉降规律符合Peck公式;采用弧形拱顶+直墙+仰拱+拱盖接口时,初期支护阶段接口变形及地面沉降相较传统接口减少56%～64%,增加拱盖环框梁后最终变形量减小61%～83%,二次衬砌厚度减少50%～54%,配筋减少6%～25%。     

暗挖拱盖法地铁车站拱部结构矢跨比影响分析

为研究暗挖拱盖法施工时拱部矢跨比对车站结构的影响，以青岛某地铁车站工程为例，基于有限元分析软件MIDAS GTS,对比分析站台宽度为11 m和13 m两种车站结构下，不同矢跨比对其结构受力与变形的影响。研究结果表明：当矢跨比从0.16增大至0.24时拱部施工阶段拱顶弯矩最大，弯矩先减小后增大，整体结构施工时拱部与直墙交界处弯矩最大；两种跨度的车站弯矩分别减少了42.1%和44.6%;轴力随矢跨比的增大而减小，矢跨比对拱部施工阶段的影响较大；矢跨比对结构变形的影响非常明显，拱顶沉降、拱肩沉降与拱脚净空收敛均减少了1/3左右。在考虑整体结构施工与车站结构合理跨高时，拱部矢跨比越大，结构越合理。