北京地区PBA法施工暗挖地铁车站地表变形分析

暗挖法施工的地铁车站大多处在繁华的中心城区,周边环境对变形非常敏感,为了减小施工对周边环境的影响,需对施工引起的地表变形规律进行研究,以便采取针对性的控制变形措施。结合北京地铁6号线一期及7号线PBA法施工暗挖车站,针对北京地区各典型地层条件及PBA工法特点,通过对现场监测数据进行统计分析,得出： 1)PBA法施工暗挖地铁车站所引起的地表沉降主要发生在导洞施工及扣拱施工阶段,所发生的沉降约占总沉降量的90%; 2)不同的地层采用PBA法施工所引起的地表沉降相差较大,根据施工所引起地表沉降由大到小依次为粉细砂及中粗砂层,粉土、粉质黏土层,圆砾-卵石层。     

北京地铁粉细砂层PBA车站沉降规律研究

PBA工法工序转换复杂，易引起地表沉降，不同地层条件下的沉降规律难以掌握。尤其在含水粉细砂地层等不良地质条件下的地表沉降难以控制，对周边环境造成一定安全隐患。为研究粉细砂地层PBA车站沉降规律，通过调研北京地铁粉细砂地层PBA车站分布情况，基于监控量测数据分析不同降水条件下PBA车站地表沉降规律，并依据有限元方法进行计算验证，研究表明： 1）大于相应地表沉降值的发生概率与地表最大沉降值的关系符合正态分布，有效降水和未有效降水车站地表最大沉降值分别为-85.31～-93.29 mm、-126.16～-131.35 mm，由数据拟合得出地表最大沉降值超过-60 mm的概率分别为53.30%、74.96%； 2）沉降变形主要发生在导洞施工及扣拱施工阶段(约占90%)，上导洞施工、下导洞施工、梁柱体系施工、扣拱施工阶段沉降比例约为4∶3∶1∶2； 3）沉降槽与Peck曲线趋近一致，沉降槽宽度系数在9.82～15.51 m，有效降水车站的沉降槽宽度系数比未有效降水车站的大3～5 m； 4）地层损失率普遍在0.56%～0.70%，沉降槽宽度参数受降水效果影响显著，普遍在0.51～0.89。研究结论可用于初步判断粉细砂层PBA车站的地表最大沉降。     

长春地铁1号线解放大路站一次扣拱暗挖逆作法施工地表沉降分析与控制

长春市解放大路站为地铁1号线和2号线的换乘车站,采用一次扣拱暗挖逆作法施工。为合理缩短工期,方便快速施工,将导洞开挖顺序调整为先上后下,先边后中的施工顺序。为了控制地铁暗挖车站施工风险,减少和避免地层沉陷等安全事故发生,对长春地铁1号线解放大路站车站主体施工阶段地表监测数据进行分析,得出了在东北地层条件下,采用一次扣拱暗挖逆作法施工过程中的车站地表沉降变形规律,同时从地层条件、工艺特点和工序安排等多方面进行原因分析,提出了上下层导洞层间土注浆加固、合理确定导洞施工顺序和有效划分拆除支撑段落等控制地表沉降变形的有效措施。     

城市暗挖大跨地铁车站"洞柱法"施工沉降控制措施

结合车站穿越粉细砂层、热力隧道、上水、污水、燃气管道等不良地质,周围毗邻使馆区等重要建筑物的特点和难点,介绍了暗挖三联拱地铁车站采用"洞柱法"施工所采取的优化方案、超前探测加固措施以及二衬施工中采用的主动换撑技术,确保了地下车站结构施工的环境安全、地表一级风险源管线安全,满足了工期要求.最后,探讨了目前城市大跨暗挖隧道施工中沉降形成的主要原因以及沉降分配系统,取得了初步的结论.     

地层变位分配控制原理在大跨地铁暗挖车站施工中的应用与研究

北京地铁五号线张自忠路站为大跨暗挖车站,采用浅埋暗挖法施工,对地表沉降控制要求严格.为达到控制地表沉降的目的,根据地层变位分配控制原理,通过理论分析、工程类比和数值模拟等研究手段,分析了张自忠路站各步序地表沉降的分配比例和控制值.施工中根据监测结果和既定控制值,及时变更设计参数和支护措施,成功实现了复杂环境条件下大跨地铁暗挖车站地表沉降值不大于45mm的控制目标.文中提供的研究方法和支护手段,对解决类似地层变位控制要求严格的大断面暗挖施工具有一定的指导和借鉴意义.     

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。     

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。     

地铁暗挖车站STS管幕结构施工技术研究

在复杂地质及多风险源地段修建地铁车站,传统的暗挖工法不能满足施工需要,STS（steel tube slab）管幕工法作为一种修建超浅埋地铁暗挖车站的新型施工方法被提出。以STS管幕结构修建沈阳地铁某车站为依托,结合现场施工,通过现场试验和监测对顶管过程中的注浆减阻、管间掏土、螺栓连接、混凝土灌注和地表沉降等进行研究,解决了钢管顶进准确定位的难题和大直径带翼缘板钢管减阻问题,得到清理管间土和混凝土灌注的施工方法,并确保了STS管幕工法修建地铁暗挖车站管幕结构的成功实施。     

管幕洞桩法地铁车站设计施工关键技术研究

当暗挖地铁车站受限于环境条件采用平顶直墙的结构型式时,为保证车站结构安全实施,可采用管幕洞桩法进行施工,即利用车站上层先行导洞沿车站顶板结构上方打设横向大直径密排管幕,形成一个能够抵御结构上部土体荷载的强支护结构,继而在管幕保护下进行洞桩法后续施工。以北京地铁19 号线工程右安门外站为工程背景,阐述管幕洞桩法地铁车站的施工工序及工艺特点,对复杂环境条件下管幕打设、导洞开挖、打桩、扣拱等关键技术环节进行分析,明确其设计施工中的技术要点,并对车站施工监测数据进行分析。结果表明: 1)管幕打设和导洞开挖是管幕洞桩法引起地层沉降的关键工序; 2)管幕洞桩法施工对周边环境和地表沉降影响较小,适合修建超浅埋、大断面、复杂地质条件下的暗挖地铁车站。     

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。     

蒙华铁路万荣隧道粉细砂地层施工关键技术

针对蒙华铁路万荣隧道在穿越粉细砂地层施工过程中遇到的掌子面溜坍、超前水平旋喷桩间不咬合易漏砂、初期支护钢架直接立于松散砂层上导致沉降变形大等影响工程质量、威胁施工安全的主要问题，采用阶梯法开挖支护施工技术，周边旋喷桩帷幕超前支护；在格栅钢架拱脚增设钢垫板以扩大拱脚受力面积，增加钢架的稳定，减小因拱脚砂层松动引起较大的沉降变形；利用长仰拱栈桥施工仰拱，使仰拱结构封闭成环距掌子面距离不大于20 m，二次衬砌距掌子面距离不大于50 m；采用高压水喷雾器提高空气湿度，防止粉细砂层水分散失，降低其自然稳定性；并通过初期支护背后回填注浆补强等技术措施，有效防止溜坍，将沉降变形控制在5 cm以内。现场施工结果表明，上述施工技术措施有效地保证了万荣隧道穿越粉细砂地层的施工质量和施工安全。     

北京地区盾构区间泵房设计及施工的若干建议

为降低北京地区盾构区间泵房施工的风险,采用总结与分析的方法,总结近年盾构区间泵房设计与施工方面的经验和教训,提出3条建议:1)在满足要求的情况下,适当减小泵房埋深以降低施工难度;2)在目前的施工条件下,富水地层单纯依靠洞内深孔注浆止水开挖泵房,涌水、涌砂风险较高,宜尽量采取冻结法或地面降水方案;3)深孔注浆方案作为最终的优化措施。     

银吴客专螺杆桩复合地基承载及沉降特征研究

依托在建银吴客专某区段粉质黏土、粉土、松散砂土等松软土地基处理工程，研究螺杆桩在高速铁路路基地基处理中的施工工艺、承载及沉降特性。结果表明:在黄土地区粉质黏土、粉土、粉细砂地层中，可以形成螺杆桩螺纹段桩身，成桩质量良好；通过静载荷试验得螺杆桩复合地基具有较好的承载性能；路基填筑完成时地基沉降为18.05~24.54 mm，填筑完成6个月沉降增加值为1.37~2.06 mm，地基渐趋稳定；由此可知，地基沉降变形主要发生在填筑期间，表明采用的螺杆桩设计参数，能够有效控制该地区粉质黏土、粉土、松散砂土等松软土地基的沉降。     

富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆技术

以郑州航空港冀州路基坑支护工程为依托，提出一种富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆方法，采取后退式分段注浆工艺，向砂层中的锚孔影响区注射化学浆液，利用浆液的渗透胶结作用，提升砂层的抗渗性能和稳定性。采用该技术有效解决了富水砂层锚孔施工涌水涌砂问题，提升了锚索施工质量，具有施工快捷、安全环保、成本低等特点。     

超浅埋特大断面直墙隧道下穿城市主干道暗挖施工关键技术

为确保城市主干道、地面高架桥、地下管线的安全使用,广州市康王路下穿流花湖的超浅埋特大断面直墙隧道采用如下技术措施： 一次性施作70 m超前大管棚,采用水平导向跟管钻进法施工,施作精度高; 在隧道开挖边线45°对应路面范围,道路上铺设厚钢板; 对与距离隧道非常近的高架桥桩基,采用地面主动托换法; 采用六部CRD法施工,对掌子面采用TSS注浆加固技术,开挖初期支护后及时施作径向注浆及回填注浆; 在临时支撑未拆除的情况下,施作模筑混凝土第1层衬砌,第1层衬砌达到强度时拆除临时支撑,在第1层衬砌表面铺挂防水层,最后施作综合管廊结构及拱墙钢筋混凝土第2层衬砌; 综合管廊结构采用脚手架+模板系统,拱墙第1层衬砌采用弧形拱架+组合钢模板系统,拱墙第2层衬砌采用模板台车施工。目前只完成了右线的施工任务,地表沉降值（累计最大70.9 mm）在允许范围之内,隧道内净空变化（累计最大拱顶下沉61.1 mm、最大水平收敛值为8.44 mm）也在预控范围内,且地表、洞内最大变形值对应位置均在隧道中部,为左线施工及类似工程施工提供借鉴。     

超厚粉细砂地层组合压浆桩压浆效果试验

为了研究超厚粉细砂地层中桩端、桩侧组合压浆效果,基于石首长江公路大桥工程中6根超长大直径钻孔灌注桩原位静载荷试验,通过对比分析组合压浆前、后钻孔灌注桩的试验结果,研究组合压浆对超长大直径钻孔灌注桩承载力性状、桩端阻力及桩侧摩阻力的影响。通过钻孔取芯、标准贯入试验分别对水泥浆液影响范围和桩基组合压浆的影响效果进行综合分析,得到该工程主桥试桩压浆前、后粉细砂土层侧阻力经验系数,建立压浆后侧摩阻力与压浆前标贯击数N的关系式。研究结果表明：与组合压浆前相比,组合压浆后的桩端阻力与桩侧摩阻力均有大幅度增加,且灌注桩极限承载力提高幅度为94.25%~151.51%,由此可见组合压浆的效果非常显著;组合压浆桩的承载性能明显优于桩端压浆桩,其对桩基的荷载传递特性产生了明显影响;钻孔取芯试验明确了水泥浆液在桩周和桩端以下一定范围的分布情况,证实了组合压浆的有效性;标准贯入试验结果表明组合压浆后桩侧土的标贯击数N明显提高,研究成果可直接运用于该大桥桩基设计,并可为类似超厚粉细砂地层中桥梁桩基工程提供参考。     

运营期地铁联络通道融沉注浆治理技术

为解决南京某地铁冻结法施工联络通道运营期间发生的后融沉问题,从地层特性、施工工艺和外界环境等方面对融沉原因进行分析,地基软弱、工序衔接不当、融沉注浆不足等是联络通道及附近隧道发生融沉与破坏的主要原因。提出融沉治理原则和工艺,采用"多点,均匀,少量,多次"的劈裂-挤密注浆方法对联络通道周围地层加固,并在施工影响范围内布置监测点对注浆效果实时监测。结果表明:在劈裂-挤密注浆方法的基础上,辅以地层排水能够有效防止地层沉降,确保隧道结构稳定;在注浆过程中,联络通道沉降可分为快速回落、稳定回落和稳定3阶段,各阶段的沉降速率和排水量都有鲜明的特点;加固后隧道上行线最大隆起31.2 mm、下行线最大隆起29.8 mm,联络通道342 d沉降监测结果小于1 mm,表明隧道已处于稳定状态,治理效果较好。     

低应变反射波法水平旋喷桩质量评定研究

富水粉细砂地层中的隧道大断面施工,需要施作超前水平旋喷桩护壳及掌子面超前核心土旋喷桩加固后才能保证安全开挖,因此确保水平旋喷桩桩身质量十分重要。采用低应变反射波法对掌子面上台阶5根水平试验桩的波形进行分析、解译,检测了桩身有无断桩、缩颈、离析等缺陷及相应缺陷的位置,并与开挖后桩体质量对比,证明应用低应变反射波法进行隧道内水平旋喷桩桩身完整性检测是一种快速、无损的方法,且其检测结果可靠。