大型地下空间的结构分割转换工法研究

为解决当下地下空间开发难题，依托中铁工程装备集团地下停车场项目，提出建造大型地下空间的结构分割转换工法（CC工法），并成功应用。文章从传统各工法的特点出发，阐述CC工法的设想。基于工程实践过程，首先，从地下结构的分割与转换2个角度，重点介绍大型地下空间的形成过程、型钢和钢筋混凝土组合结构管节、节点处理措施等创新内容； 然后，针对B类节点的处理措施、整体背土现象等工程问题进行解决与优化； 最后，探讨该工法拓展应用的可能性，分别介绍多层、曲线、长距离、装配式结构大型地下空间的初步方案。CC工法的成功研发，旨在为城市大型地下空间开发提供一套新的解决思路。     

结构分割转换工法在地下车库建设中的应用研究

地下车库空间跨度大、建筑功能和结构复杂，通常采用明挖法建造，但在中心城区，明挖法受环境条件限制难以实施，而传统暗挖法建造存在难度大、风险高、效率低的问题。结构分割转换工法（CC工法）通过将大型地下空间结构分割成小型单元，分部实施机械化暗挖后再整体转换，最终形成大断面地下空间。将其应用于地下车库建设可有效减少建设过程对地面环境的影响，并且施工速度快、安全性好。如何将地下车库的建筑结构设计与施工工法进行结合，达到设计合理、施工安全便捷和造价经济的目的，是该工法应用的首要核心问题。本文针对这一问题开展研究讨论，并结合具体案例，提出建议和结论，以期对类似工程提供借鉴和参考。     

关于结构分割转换工法不同分割方式的探讨

为研究结构分割转换工法（CC工法）中不同结构分割方式对设计、施工的影响，丰富CC工法的相关研究，首先对CC工法跨中设缝和柱顶设缝2种典型分割方式相应的结构体系、受力特性进行分析和比较，并采用数值分析的方法，研究2种分割方式下不同节点位置和节点性质对结构受力的影响。然后对施工环节2种不同分割方式施工步序、节点施工质量控制、经济状况进行分析比较。结果表明： 1）柱顶设缝时，节点的设计、施工较为困难，施工措施费较高； 2）跨中设缝时，节点处理较为简单，经济优势较为突出，但跨中节点的性质在设计时较难把握，宜视构造特点具体考虑。     

结构分割转换工法结构组合梁可行性研究

为解决结构分割转换工法（CC工法）首个试验项目内部结构设计不经济、施工工序繁琐等问题，文章研究其结构设计优化的可行性。首先介绍CC工法原理，分析该CC工法试验项目施工过程中存在的问题； 然后总结组合梁的构造特点，分析该CC工法试验项目结构设计为组合梁的可行性，并提出相应的关键构造措施； 最后对比试验项目纵梁的理论应力数值与工程实测数值，并分析两者差异的原因。研究结果表明： 1）CC工法的混凝土预制顶板与二次施作的型钢顶纵梁在采取相应的构造措施后，是可协同受力、按组合结构设计的； 2）抗剪连接件、型钢局部稳定性、混凝土翼缘的纵向连接构造措施是CC工法采用组合结构设计的关键点； 3）试验项目的纵梁结构按组合结构考虑时，应根据具体情况对混凝土翼缘的有利作用进行适当折减。     

基于CC工法建造的地下结构受力分析

CC工法作为一种新型地下暗挖技术,为地下工程暗挖施工提供了新的思路,其核心思想是将机械化暗挖小断面结构转换为大断面地下空间建筑结构。为了研究CC工法的结构受力情况,满足CC工法的工法特点需要,使结构安全可靠经济适用,故设计和分析其单元结构和整体结构,并结合CC工法的具体工程应用案例,选取CC工法的3个主要工况进行结构受力分析和设计,得到不同工况的弯剪轴力结果。结果表明： 设计方法和思路较为全面,设计结果安全可靠,能够较好地满足工程需要;同时,研究也为CC工法结构分析和设计提供了方法和依据,为今后相关工程提供了一定的参考。     

结构分割转换工法结构体系安全性分析

结构分割转换工法（CC工法）作为一种全新的施工方法，对其结构体系进行安全性评估具有重要意义。首先，基于CC工法的首个试验项目，介绍该工法的特点及原理。然后，根据各阶段结构特点，对结构体系进行杆系单元模型简化，分析各阶段结构的自由度，判断其安全性，并得出以下结论： 1）安全可靠的结构体系需具备一定的强度和刚度，能承受外荷载和抵御变形； 2）各阶段结构应满足在偶然荷载作用下保持整体稳定性的要求； 3）结构体系内部应有多余的约束，给整体稳定性提供一定的冗余； 4）结构体系应考虑时空效应，即采用增量法，充分考虑不同阶段荷载的相互影响。最后，通过对比增量法与全量法2种情况下结构的受力区别，并结合工法试验项目在设计、施工中存在的问题，提出相应的解决方案，指出优化方向。     

大型矩形断面地下工程机械化建造技术综述及展望

基于采用盾构或顶管建造的跨度在10 m以上的大型矩形断面地下工程，通过对典型案例的研究，从建筑结构与机械化建造相互协调配合的角度，将大型矩形断面地下工程机械化建造技术归纳为矩形隧道全断面建造技术、大断面分部掘进技术、建筑分部群洞技术、结构分割与转换技术4种类型，分别介绍这4种类型的基本概念、典型案例、适用范围和技术特点，并重点介绍结构分割与转换技术的工法原理、技术特点、应用要点和工程实例。最后，基于工程背景，秉承工法研究的基本原则，提出以适用为根本，以保证工程质量、安全、环保为基础，以提高效率、降低成本为目标的大型矩形断面地下工程机械化建造技术的创新研究思路。     

浅埋小间距矩形顶管掘进姿态控制技术探讨

为解决采用结构分割转换工法（CC工法）建造的某地下停车场小间距隧道群矩形顶管施工中顶管机出现栽头及掘进姿态控制困难的问题，结合项目施工过程的姿态监控数据，对产生栽头及姿态偏差的原因进行理论分析，提出相应的控制技术，并采取现场试验的方法进行效果验证。结果表明： 1）顶管机栽头现象的原因主要有顶管机体重心偏差、漏浆、姿态预留不够、后靠不稳； 2）通过设备和管节定位处理、洞门密封处理、增加始发姿态预留量、后靠稳定性控制等措施可有效防止顶管机栽头； 3）始发阶段采取洞门预留、破除等控制措施，掘进阶段控制掘进速度并辅以“E”型导向槽进行轴线控制等措施，可有效控制顶管机顶进姿态； 4）通过采取调整铰接油缸行程差、主推油缸行程差及姿态偏差方向的土压等姿态纠偏技术措施，取得了良好的施工效果。     

地下空间下穿建（构）筑物扰动机制与控制技术

为解决下穿运营线、建（构）筑物的工程安全风险控制问题，分析地下空间下穿工程的现状及面临的挑战，研究基于“动态平衡”的地下空间下穿机制，给出安全控制技术，并提出未来技术发展的方向建议。结论如下： 1）地下空间下穿是既有工程、地层、下穿工程扰动与平衡的动态过程； 2）扰动与控制过程分析是下穿机制研究的重点； 3）安全下穿以稳定性为目标，针对既有结构、地层介质、支护结构、动态管控等方面强化控制措施； 4）可从地质条件、覆跨比、周边环境及沉降控制要求等因素综合考虑下穿工程工法； 5）可通过加固及托换、地层改良固结、隔离和支护等技术，有效提高既有结构、地层及支护结构的安全控制能力。     

基于强度折减法的软硬不均地层隧道开挖方法转换时机研究

为确定隧道穿越软硬不均地层区段中隔壁台阶法向三台阶七步开挖法的工法转换时机,以某地下公路隧道为工程背景,考虑掌子面与软硬地层分界面不同相交位置关系,应用强度折减法对不同工况下隧道安全系数进行计算,获得掌子面与地层分界面相交位置改变时隧道安全系数的变化规律,通过数值计算,分析不同工况下隧道支护结构的变形及应力特征,进而确定隧道开挖及支护方法转换的合理时机。研究结果表明： 1）当基岩覆盖拱顶厚度达4 m后,隧道安全系数增长速率减慢并很快进入稳定状态; 2）基岩覆盖拱顶厚度达3 m后,支护结构变形及应力基本进入稳定状态; 3）确定当基岩覆盖拱顶厚度为4 m时由中隔壁台阶法转换为三台阶法,并通过工程实践对此转换时机的可靠性进行了验证。     

隧道预留超近距离地铁盾构穿越条件研究

结合上海市迎宾三路隧道需预留超近距离地铁盾构穿越工程实例,对该穿越节点基坑支护方案进行比选,采用了超短地下连续墙与长SMW工法桩相结合的基坑支护方案,并在设计中采取一系列综合措施,既预留了盾构顺利下穿条件,同时确保了隧道基坑施工及后期安全,对今后类似工程具有一定参考价值.     

扩大头锚杆反拉支撑SMW工法桩在深基坑围护中的应用

苏虞张公路快速化改造工程主线下穿基坑开挖施工中,采用了SMW工法桩围护。该次SMW工法桩取消了常规的横向内支撑,采用了扩大头锚杆反拉支撑。结合工程实际,介绍采用扩大头锚杆反拉支撑SMW工法桩在基坑围护中的应用。     

束合管幕结构结合缝压弯性能足尺试验研究

为克服管幕法钢管节之间无法协同工作、支护效率差等缺点,进一步拓展管幕法在浅埋大跨地下结构施工中的优势,提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——U-BIT束合管幕工法。但该工法的施工工艺以及结构性能的研究还处于初期阶段,其结构力学性能和受力薄弱点均不清晰,亟需开展系列试验及模型研究。在工程需求和前期文献调研的基础上,针对该束合管幕结构开展压弯性能足尺试验研究,探究束合管幕结构在压弯作用下的受力特性与承载能力。结果表明： 1）结构挠度、结合缝张开可划分为6个发展阶段; 2）结合缝脱开、混凝土局部破坏、CT型锁扣紧贴以及CT型锁扣脱开是结构的重要性能点; 3）结构破坏形式表现为上部CT型锁扣脱开,无法继续承担外荷载; 4）结合缝开裂荷载及结构承载力极限荷载的试验结果均与理论值相近。     

我国公路隧道改扩建技术发展现状及研究展望

通过分析近20年来国内隧道改扩建的发展历程，梳理增建隧道、原位扩建隧道、组合扩建隧道及改建隧道等不同型式的案例，归纳隧道改扩建型式、施工工法、施工力学响应、支护参数设计与优化、安全控制等研究热点的进展，并指出存在的不足。具体如下： 1）在改扩建型式研究上，不同工程的选型指标差异大，缺乏指导性标准； 2）在施工工法研究上，设计多偏于保守，如何利用既有隧道衬砌并实现高效施工，亟待系统研究； 3）在施工力学响应及支护参数的研究上，不同工程的现场监测、解析求解、数值模拟结果存在较大差异，且缺乏对复杂动态加卸载条件下围岩变形、应力及塑性区演变规律的研究，需结合更多的工程实践总结出特点及规律，并建立支护参数优化分析体系； 4）在施工安全控制研究上，主要从减轻爆破振动、优化支护布置、软弱围岩局部加固及施工辅助措施方面考虑，并制定风险源评价的定量指标体系。最后，展望隧道改扩建工程标准化设计、信息化管理、绿色施工及快速建造的发展方向。     

采用悬臂支撑体系进行梁体体系转换施工

结合北非阿尔及利亚东西高速公路项目,对采用悬臂支撑体系进行梁体体系转换的施工工法原理、工艺流程及操作要点做了介绍,并阐明该工法在桥梁施工中可保障施工组织的流水作业,还可降低成本、缩短工期,具有良好的经济效益.     

浅覆土小间距矩形顶管施工地表变形控制技术

为研究顶管施工过程中的地表变形规律，探索地表变形的的控制技术，最大限度地保证顶管施工过程的安全，依托某总部地下停车场项目，针对国内首例采用结构分割转换工法（CC工法）实施的矩形顶管工程施工地表变形影响因素进行分析，主要包括覆土厚度、施工过程地层损失、隧道小间距施工对相邻隧道土体作用等。研究分析表明： 1）通过采取控制掘进速度、控制土舱压力、控制注浆量、控制出渣量、控制顶进姿态等地表沉降控制技术措施，有效地控制了地表变形； 2）在顶推过程的各个阶段，地表变形呈现不同的特点，当出现变形过大时，通过调整土舱压力、补充注浆等控制措施，使地表变形逐渐趋于稳定变化状态； 3）通过对施工过程地表变形监测数据整理分析，进一步验证了采取地表变形控制措施的有效性和必要性。     

基于“CC工法”的顶管隧道施工地表变形规律分析与研究

为研究“CC工法”施工地表变形规律，依托实际项目，通过对施工过程中地表变形实际监测结果进行整理分析，采用线性回归分析的方法对数据进行拟合，总结本项目“CC工法”顶管隧道施工地表变形规律，将隧道上部覆土扰动分为3类，发现隧道掘进时地表变形呈先隆起后沉降的形态，最终地表总体表现为下沉形态；提出后掘隧道与先行隧道之间存在地表变形影响叠加区，对叠加区的范围和形态进行研究，并分析得出后掘隧道施工对先行隧道地表变形的影响程度；修正传统Peck沉降预测公式，引入地表损失量修正系数和沉降槽宽度修正系数，并验证修正系数的适用性。在此基础上总结影响“CC工法”顶管隧道施工地表变形的主要因素，并提出控制措施。     

综合管廊U型盾构机械化施工工法研究与应用

为解决传统明挖法、矿山法、盾构法和顶管法在综合管廊施工中存在的不足和局限,根据国内管廊工程建设环境特点,通过分析传统管廊施工方法的优点和不足,结合装配式建筑的发展趋势,创新性地提出U型盾构机械化施工工法。该工法将明挖法开挖与在盾壳内完成主体预制拼装结构相结合,通过研制相应装备将传统固定支护结构转变为刚性可移动支护结构,实现了明挖法管廊施工的机械化、标准化和规范化。介绍U型盾构工法的原理、适用范围、工艺流程、操作要点和节点处理,对比U型盾构与传统明挖支护结构的受力特点和对周边环境的影响,分析U型盾构适用范围及其工法优势; 通过海口市椰海大道管廊试验,验证了该工法在明挖综合管廊施工中具有较高的进度优势、经济优势和推广应用价值; 最后探讨该工法在小曲线半径、矩形或U型断面工程以及明挖框架结构工程中的应用前景,以期为综合管廊及类似工程提供一种新的设计理念和施工工法。     

留核心土环形开挖工法在隧道设计施工中的应用

以京广线信陈段改造工程中隧道的建设经验为基础,从应用条件、设计方法和施工步骤等方面说明选用留核心土环形开挖工法在大断面隧道Ⅴ级围岩地段施工的可行性.与双侧壁导坑法或CRD工法相比较,留核心土环形开挖工法在工程投资、施工进度和施工工序转换等方面均有较大的优越性,可为今后同类工程的设计和施工提供借鉴.     

具有近距离保护建筑物的深基坑设计施工中FCEC工法的应用分析

浦江饭店为上海市优秀历史保护建筑物,BW-1地块地下空间基坑距离浦江饭店基础最小仅1.7 m。为了在地块施工时对浦江饭店进行有效保护,该基坑围护结构设计采用Φ800 mm咬合桩,并采用机架式套管法成桩工法(FCEC)。对比几种常用灌注桩施工工法优缺点,介绍一种新的套管施工工艺。通过FCEC工法单桩试验及排桩施工过程沉降分析,从而证明了FCEC工法具有对周边土体扰动小、易控制、无污染等优点,可在软土地区得到广泛应用。