黄土地区地铁车站PBA工法导洞形式优化分析

针对黄土地区地铁车站PBA工法导洞形式优化方案及其影响,依托西安地铁8号线新植物园站工程开展研究。借助三维数值模型进行原方案与优化方案的对比分析,重点探究导洞形式优化对地表沉降及车站结构内力的影响。最后,讨论并给出PBA工法导洞形式优化施工的加固措施。结果显示:不同施工顺序下导洞形式优化导致地表沉降值增长20.41%~26.44%;车站结构内力提升且分布特征改变,但内力变化对结构安全影响较小。最优施工顺序为导洞先上后下、先边后中,扣拱先边后中。通过采用下导洞大管棚注浆与锁脚锚杆等加固措施,可有效缓解导洞形式优化引起的地表沉降变化。导洞形式优化可作为黄土地区PBA工法施工遭遇地基承载力不足问题的可靠处理方式。     

北京地铁10号线劲松站粉细砂层中暗挖导洞施工技术

"PBA"洞桩梁法是城市地铁暗挖施工逐渐发展和成熟的一种新兴工法,适用于软弱地层中暗挖车站的施工,在北京地铁10号线第一次全面推广和运用。导洞作为"PBA"洞桩梁法施工的主要临时结构,在粉细砂层中施工难度非常大,以北京地铁10号线劲松站为例介绍粉细砂层中导洞施工技术。     

PBA地铁车站施工过程引起的地层沉降分析

以北京地铁蓟门桥站为工程背景,针对PBA地铁车站穿越各类土层的情况,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。各种地层下PBA工法施工过程中引起沉降的最主要步骤均为导洞开挖施工阶段,发生沉降最大的部位在下导洞拱顶处,而剩余各阶段的沉降值在不同地层条件下差异较小;各地层中施工在同步序条件下引起沉降值由大到小的顺序为填土、粉质粘土、粉土、粉细砂、卵石-圆砾和卵石,深孔注浆加固措施对地层沉降的控制效果排序与之相同。结合工程的具体情况,对拟建车站施工过程的沉降值进行预测,并对施工中的土体加固提出了具体要求。研究结果为车站施工方案的可行性提供了依据。     

PBA法地铁车站施工诱发地表变形规律研究

研究目的:PBA法在车站暗挖工程中的成功应用能够解决松散软弱地层大面积地下开挖兴建工程的技术难题,基于此,本文以西安黄土地区首个PBA工法车站为工程背景,对先期小导洞开挖数量及开挖顺序的合理确定进行研究,从而得到有效控制地表变形的开挖方式,为该车站的结构设计提供设计参考。研究结论:(1)从车站竖向分析,采用"先上后下"开挖顺序不会对上层土体造成二次扰动,六导洞形式可减少地表沉降约20%,四导洞形式可减少地表沉降约15%;(2)从车站横向分析,采用"先边后中"开挖顺序可有效减少导洞间的群洞效应,六导洞形式可减少地表沉降约10%,四导洞形式可减少地表沉降约10%;(3)从围岩塑性区范围上分析,导洞塑性区主要表现在导洞肩部、帮部及底部,四、六导洞形式采用"先上后下,先边后中"开挖顺序,导洞间塑性区贯通程度及范围都明显减小,可减小由于多导洞开挖对周围土体产生群洞效应的影响;(4)采用"先上后下,先边后中"开挖顺序可有效控制地表变形及塑性区范围,该设计方案可为日后类似黄土地区PBA工法地铁车站提供结构设计依据。     

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。     

地铁车站单跨PBA工法扣拱施工风险控制研究

以采用单跨PBA工法施工的中国美术馆站工程为依托,通过数值计算及工程实测方法,衡量单跨PBA各工序中存在的风险大小,从设计及施工两方面提出控制扣拱施工风险的建议。监测及数值计算结果表明:当车站扣拱跨度达到一定程度,二衬施工阶段风险将大于扣拱开挖阶段风险,在各工序中风险最大。工程通过扣拱施工采用优化扣拱节点、优化拆撑方案及加快二衬施作功效降低风险,可供类似地层及工法的工程借鉴和参考。     

暗挖地铁车站平行下穿既有隧道的变形控制及规律研究

北京地铁15号线奥林匹克公园站全站平行密贴下穿既有城市大型隧道,如此大面积的长距离密贴穿越,为国内罕见。为控制既有隧道变形,提出单层导洞预撑支柱法。采用数值模拟方法对新工法和传统PBA工法引起的既有隧道变形进行对比,并根据实测值对下穿施工既有隧道变形规律进行分析。研究表明:(1)单层导洞预撑支柱法在控制车站施工引起的既有隧道变形、减小降水引起的地层及既有隧道沉降以及保护地下水资源方面具有优势。采用消除下层导洞和形成桩基支撑托换体系两个措施后,既有隧道最大沉降比PBA法的减小36.5%。(2)既有隧道变形以横截面变化为主,实测最大沉降42.2mm。施工过程中,沉降增量最大的是导洞施工阶段,其次是扣拱阶段,而站厅层及站台层施工阶段最小。(3)施工过程中,既有隧道变形模式逐渐变化。差异沉降增量最大的是扣拱阶段,其次是导洞施工阶段,而站厅层及站台层施工最小。其中,扣拱阶段是影响既有隧道安全性的关键阶段。     

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。     

砂卵石地层中PBA工法导洞开挖顺序对地表沉降的影响

运用有限元软件ABAQUS对砂卵石地层中PBA工法车站施工过程进行数值模拟,结合现场实测数据,对比分析不同的导洞开挖顺序对地表沉降的影响。结果表明:采用不同的导洞开挖顺序暗挖地铁车站对地表最终沉降值无较大影响;在先行开挖下层导洞的情况下,先行开挖1,3导洞引起的地表沉降与先行开挖2,4导洞引起的沉降差异较小,但先行开挖中部导洞较先行开挖两侧导洞引起的地表沉降大;不同的导洞开挖顺序引起的地表沉降槽在导洞施工完毕时差异较小。     

复杂环境下大跨地铁风道结构建造方案研究

采用PBA工法建造的大跨地铁风道结构施工顺序主要有逆作法和顺作法两种方法。为克服传统PBA工法存在的问题,以北京地铁8号线三期工程大红门桥站-和义站区间附属大跨风道为背景,提出一种风道负1层和负2层分别顺作的施工方案,并采用三维数值模拟方法,对风道结构不同施工方案进行研究。针对风道拱部的中导洞开挖跨度大、地层沉降控制难度大的特点,提出一种联合支护结构。工程实践表明:负1层和负2层分别顺作的结构施工方案更有利于地层沉降控制及结构安全,联合支护结构有效控制了大跨中导洞开挖引发的地层沉降,确保周边环境安全和结构自身安全。     

地铁车站风道洞桩法施工对地层沉降的影响

以北京地铁8号线某区间站PBA(洞桩法)工法施工为背景,通过FLAC3D数值模拟软件对小导洞开挖顺序进行模拟,得到其最优的施工方案。模拟结果表明:优先施工下层导洞的方案三和方案四产生的地表沉降和拱顶沉降小于优先施工上层导洞的方案一和方案二;同层导洞不同的施工顺序也会对地表沉降和拱顶沉降产生不同的影响。最后通过四个施工方案产生的地表沉降和小导洞拱顶沉降的对比,确定采用方案三进行施工。方案三模拟数值与现场监测数值比对结果表明,二者沉降趋势和沉降量都相差不大,验证了模拟结果的可靠性。     

邻近地铁车站配套地下结构建造方案研究

北京地铁16号线稻香湖站配套的地下结构紧邻地铁车站北侧布置,并与车站北侧共用围护桩。由于两结构之间设置人防门和行人通道,需要截除共用围护桩。原设计的配套地下结构建造工序安排将会对地铁车站运营产生不利影响。考虑到对地铁车站运营产生影响的工序主要是共用围护桩的截除,提出的方案是:先完成配套地下结构的负二层结构浇筑,然后将负一层结构划分为3个建造单元,每个单元分别采用不同的建造方案。施工关键工况的数值模拟分析结果表明:分单元建造方案对配套地下结构中板受力状态等并没有产生明显的不利影响,围护桩的变形监测结果也表明分单元建造方案能够满足围护桩的安全要求。该配套地下结构建造方案已成功实施,为今后地铁车站配套地下结构建造方案设计提供参考。     

基于欧式距离的地铁隧道围岩韧性评估

为进一步认识地铁隧道围岩的工程属性,结合韧性理论,提出地铁隧道围岩韧性的概念。构建地铁隧道围岩韧性的评估模型,引入欧式距离,对围岩韧性直观量化,并采用主客观结合的"二级赋权"方式对评估指标进行赋权。通过对围岩干扰前后各影响因素的归纳,从岩体性质、现场施工和设计方案3个影响方面出发,确定了8个围岩韧性评估指标。以南宁市某地铁车站为工程背景,对车站下5处隧道围岩进行韧性评估。编号1～5的5处隧道围岩韧性等级分别是2.57级, 2.87级, 2.62级, 2.28级和2.47级。评估结果显示同一地层的5处隧道围岩,尽管岩体的结构特征和地质特征相同,抗干扰、维持围岩平衡的能力也存在差别。基于欧式距离的地铁隧道围岩韧性的评估结果与工程实际情况相符,为地铁隧道围岩韧性评估提供新方法,并可根据每个评估指标对最终韧性等级结果的影响程度,采取有针对性的保护措施。     

地铁车站与配套一体化地下结构共用围护桩截除方案研究

与北京地铁16号线稻香湖站配套的一体化结构紧邻地铁车站北侧布置,采用明挖法施工,一体化结构与车站北侧共用围护桩。在一体化结构地下一层与地铁车站站厅层设置3个连通口,为形成连通口,需要截除共用的围护桩。原设计的围护桩截除方案由于施工效率低,不能确保在地铁车站投入运营前完成围护桩的截除。根据工程总体施工安排,对原设计的围护桩截除方案进行优化,并对原设计方案和优化方案的一体化结构受力及变形状态进行对比计算分析。在优化方案的基础上,提出便于工程实施的截桩方案,并在工程中得到成功应用。     

棚盖暗作法PBA地铁车站沉降规律探讨

超浅埋暗挖地铁车站施工易引起地表的过大沉降,对周边环境造成不良影响,为控制施工引起的沉降和保证市政设施的安全,引入棚盖暗作法的思路并应用于PBA车站,利用顶进钢管形成棚护体系,在其支护作用进行土方开挖。以北京地铁19号线一期平安里站为工程背景,简述棚盖暗作法PBA地铁车站的特点及施工步骤,对不同施工阶段产生的沉降进行统计分析并对地表沉降槽进行拟合,由此探讨施工引起的地表沉降规律。研究表明:沉降主要发生在管幕施工及导洞开挖阶段,约占总沉降的70%。针对棚盖暗作法PBA车站的特点,对产生沉降的原因进行梳理,提出加强空洞探测及处理、缩短开挖面封闭时间、加强超前支护的棚护效果、减小管幕顶进扰动土体、合理控制群洞开挖步序等沉降控制措施。     

武汉地铁香港路三线换乘枢纽站设计方案研究

对武汉地铁香港路三线换乘枢纽站的建筑设计方案进行系统总结和分析。从设计边界条件、设计思路、车站建筑布置、换乘客流组织及与周边建筑结合等方面,详细阐述车站优化设计方案及设计手法,提出多线换乘枢纽车站资源共享方案,并从乘客的需求角度提出换乘站设计要点及体会。     

沈阳市浑南新城现代有轨电车工程结构设计

针对沈阳有轨电车项目结构设计进行全面总结,详细介绍大跨库房的结构选型、计算及有关特殊问题的处理;对超长车库进行计算分析,采取预应力及其他施工措施,取得较好的效果;最后介绍正线车站的设计情况,总结施工配合中存在问题,以期为后续设计施工提供经验。     

地铁与地下综合管廊统筹协调问题探讨

以郑州市轨道交通8号线工程为例,全面梳理地铁与综合管廊的空间关系,并按建设时序进行分类,深入研究各种条件下处理地铁与管廊工程的协调方案,从地铁区间、车站附属以及车站主体3个方面提出综合利用城市地下空间可实施的解决方案。综合管廊与地铁区间相交时,地铁设计在纵向上加大埋深;与车站附属相交时,根据建设时序选择双方上下层关系;与车站主体相交时,根据建设时序选择合建或者绕避,可为类似工程提供借鉴思路。     

京张高铁八达岭长城站结构安全智能监测技术

京张高铁八达岭长城站规模大、结构复杂、施工难度大。为实现车站及大跨过渡段的安全建设,八达岭长城站建立了结合人工智能技术的隧道围岩及结构安全智能监测系统,通过在围岩和结构中预埋传感器,监测地下车站和大跨过渡段的围岩,以及锚杆、锚索等支护结构的受力和变形,并进行自动化采集、实时传输和处理,实现隧道围岩及结构力学状态的可视化实时显示与预警。超大跨隧道结构安全智能监测系统确保了复杂围岩条件下长、大隧道及隧道群的施工期和运营期安全,体现了现场监测信息对施工与设计的指导意义,为类似工程的施工和监测提供了参考与借鉴。