大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析

针对"上软下硬"地层中大跨隧道拱盖法施工的地层沉降问题,选取某地铁车站的典型剖面,建立二维分步开挖模型,通过分步开挖全过程的数值分析,得到拱盖法不同施工步序下的沉降值,推断控制重要环节为中导洞开挖、拆撑和拱盖施作、侧导洞开挖。对重要工序下地表沉降监测值进行对比分析,进一步对各阶段沉降比重进行验证,并分析两者发生偏差的原因并提出相应对策。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

北京地铁10号线光华路站桩基础控制地表沉降

以北京地铁10号线光华路站为工程背景,根据车站中洞标准断面设计图和工程地质情况,采用有限元软件ANSYS建立其三维仿真计算模型,进行洞桩法施工过程中桩基础结构受力、周围地层土体的应力、位移变化以及地表沉降研究。结果表明:在地铁车站洞桩法整个施工阶段引起的地表沉降累计为14.8 mm,说明合格的桩基础可以将地表沉降量控制在小于30 mm规范要求之内;上部拱部土体开挖阶段引起的地表沉降量为6.7 mm,占地表沉降总量的45.0%,说明拱部开挖是整个施工过程的关键环节;施工过程中要加强拱顶超前管棚的等级和及时性,采取有效措施对拱部地层进行预加固或预支护处理,有效控制地表沉降和保证施工安全。     

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。     

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。     

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。     

上软下硬地层地铁车站上注下支拱盖法施工技术研究

以某地铁1号线学苑广场站为工程背景,针对上软下硬地层情况,改进原有的CRD和PBA工法,提出了上注下支的扣拱施工方案。运用有限差分软件分析不同开挖顺序对施工稳定性影响,确定先开挖下导洞再开挖上导洞的施工顺序,对施工方案进行验证;接着对施工期间地铁车站地表沉降情况进行研究,模拟了地铁车站的施工过程,分析各施工工序对地表变形的影响,得到地表变形规律。并与现场监测结果进行对比分析,验证数值模拟的准确性,研究结果为地铁车站安全施工提供了依据。     

深软场地地铁车站深基坑开挖变形实测分析

研究目的:对某大型地铁车站深基坑开挖过程中的软弱场地变形监测结果进行了统计分析,对基坑开挖引起的地面沉降、墙体水平位移和立柱桩体沉降的时空变化规律进行了整体分析,尤其是对不同基坑开挖深度对基坑变形速度的影响规律进行了总结。相关的结论和建议对城市软弱地基内地铁车站深基坑的变形监测方案设计、施工组织设计和施工安全控制等都具有一定的参考价值和指导意义。研究结论:(1)在深软场地深基坑开挖完成后地铁车站主体结构施工过程中拆撑可能造成地面的沉降比基坑开挖过程中产生的累积沉降还要大,应加强地铁主体结构施工过程中地面的沉降观测;(2)基坑侧壁水平累积位移与每次开挖土层厚度及其土层性质关系密切,随着开挖土层埋深的增大,基坑侧壁水平累积位移累积速度明显加快;(3)当基坑开挖深度有较大差异和基坑底部土层厚度分布极不均匀时,应考虑验算立柱桩的差异沉降;(4)软弱场地深基坑工程开挖引起的场地变形时空效应非常明显,随着开挖的进行,应沿纵向按限定长度逐段开挖,在每个开挖段分层、分小段开挖。     

北京地铁7号线双井站PBA工法数值分析

北京地铁7号线双井站采用 PBA法施工,与既有的10号线双井站形成 T 型换乘,车站周围高楼林立,地下管线众多,是全线施工最困难车站之一.对车站导洞各种开挖组合方式进行了数值模拟研究,研究结果表明:先开挖上导洞优于先开挖下导洞方案;导洞跳挖错距开挖方案优于导洞先外后内错距开挖方案;导洞施工完成后地面沉降17.8 mm,扣拱完成后地面沉降37.2 mm,这两个施工阶段引起的地面沉降占总沉降量的93.0%,是控制地表沉降的关键步序.     

某地铁车站深基坑开挖对临近管线的影响分析

半铺盖体系法进行地铁车站施工首次在西安地区应用,为了研究半铺盖体系基坑开挖对临近管线的影响,以西安地铁4号线某车站基坑为工程背景,对迁改后的管线沉降进行现场监测分析。得出管线沉降随时间的变化规律,在基坑开挖及底板施工阶段,管线沉降速率较大,施工需以信息化施工为主。借助ANSYS软件建立有限元模型,并依据实际工况设置模型监测点,对比分析现场监测结果和数值模拟结果,得出管线的沉降规律。同时,对基坑不同的分步开挖深度进行模拟,得出管线沉降受分步开挖深度影响较大,基坑开挖及底板施工阶段需引以重视。     

新建电力隧道对既有地铁车站结构的沉降影响分析

某拟建电力隧道需穿越北京地铁5号线崇文门车站。为了研究隧道施工对既有崇文门车站结构所产生的影响,基于ANSYS软件建立近接隧道施工的三维数值计算模型,分析电力隧道开挖过程中地表及地铁车站结构沉降的变化情况,得到近接电力隧道施工引起的地表沉降最大值及既有地铁车站结构的最大沉降值,并确定了其最大沉降差与水平位移。研究表明:地表最大沉降满足地表沉降控制标准;电力隧道开挖时地铁结构横向及纵向沉降均在预测的沉降范围内。     

硬岩地区暗挖车站不同开挖方法对地表沉降影响的模拟研究

浅埋暗挖法施工必须结合当地地质情况选择合理的开挖方法,开挖过程中应严格控制相应变形,尽可能减小开挖扰动。以青岛地铁1号线某大跨度暗挖车站为工程背景,通过室内模型试验,采用全断面法、台阶法、双侧壁导坑法、CD(中隔壁)法、CRD(交叉中隔墙)法进行模拟隧道拱盖开挖试验,研究了各种施工方法下围岩压力的变化规律和沉降的变化趋势。模拟试验结果表明,在开挖过程中地表沉降及围岩变形可分为缓慢变形、快速沉降、稳定变形3个阶段。以全断面开挖法引起的最大沉降值为比较对象,其他施工方法在最大沉降值上均有一定程度的优化,其中CRD法的优化效果最显著。     

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。     

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。