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。     

隧道密贴下穿地铁车站结构变形数值分析

本文以北京某双矩形区间隧道密贴下穿既有地铁车站工程为背景,利用三维有限差分计算软件FLAC 3D对暗挖隧道动态施工过程进行了数值仿真模拟。并对暗挖隧道周围采取预注浆加固既有车站下方土体和在暗挖隧道与既有车站间设置千斤顶,分级施加顶力工法进行了比较。得到预注浆工法下既有车站最大沉降量为6.97 mm,而千斤顶工法下既有车站最大沉降量只有2.36 mm,千斤顶工法为优先考虑的工法。最后给出了千斤顶工法下既有车站轨道结构典型的双峰形态沉降槽,从而为密贴穿越地铁工程的设计与施工提供了有益参考。     

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。     

新建地铁车站近距离上穿既有地铁区间隧道施工方案的选择

北京地铁新建5号线东单站垂直上穿既有地铁1号线区间隧道,采用浅埋暗挖法施工,基于Peck公式预测施工引起的地表最大沉降为-34.5～-69.0 mm.为了严格控制地表沉降和既有地铁区间隧道上浮,采用工程类比法和FLAC3D有限元法,对柱洞法、中洞法和侧洞法3种地铁车站施工方案进行对比分析,结果表明柱洞法引起的地表沉降、既有地铁区间隧道上浮及结构内力变化均明显小于中洞法及侧洞法,因此施工方案选用柱洞法,并且洞室1、洞室3和洞室8的开挖以及中部梁柱体系施作阶段是柱洞法施工的关键控制步骤.施工完成后,实测地表最大沉降为-53.2 mm,既有地铁区间隧道底板最大上浮为7.7mm,均在控制标准之内.     

盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站站厅隧道二衬施作时机的研究

采用盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站时,站厅隧道二衬施作时机有横通道开挖之前和之后2种方案。以北京地铁10号线三元桥站为例,采用FLAC3D有限差分软件,对2种方案进行三维数值模拟,从地表沉降和隧道结构内力两方面进行对比分析。结果表明:在6个施工阶段,方案1的最大地表沉降均比方案2的显著减小,方案1的最终地表沉降为48mm,仅为方案2的最终地表沉降(166mm)的29%,而且站厅隧道初支内力和需要的配筋量均小于方案2。因此,在车站施工过程中,站厅隧道二衬应在横通道开挖之前施作。     

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。     

新建车站零距离穿越既有地铁车站的施工保护措施及效果分析

新建车站零距离穿越既有地铁车站结构,势必会对其运营安全及结构变形产生不可忽视的影响。以南京某工程为实例,明挖基坑开挖通过与既有车站结构间增设一排隔离桩、对称开挖,暗挖施工采用上下台阶法进行开挖、左右导洞对称施工。根据有限元数值分析基坑开挖引起的临近地表沉降和既有车站结构的变形,沉降最大值为9.8 mm,既有结构新增最大沉降量2.9 mm,累计沉降量8.3 mm,可确保既有结构的安全。     

新八达岭隧道下穿青龙桥车站变形控制技术

依托京张高铁新八达岭隧道下穿既有京张铁路青龙桥车站工程,为控制下穿过程中青龙桥车站的沉降变形,采用Midas GTS NX数值模拟软件,模拟隧道下穿车站的施工全过程,得到既有车站路基变形的沉降曲线。研究发现路基最大沉降发生在新建隧道拱顶上方,路基累计最大沉降16.017 mm,建议在隧道施工过程中通过控制循环进尺和施工速度来控制路基的沉降量,并及时补充道砟,恢复轨道沉降变形,从而控制轨道的沉降。提出洞内■159 mm超前大管棚注浆加固、洞外地表垂直袖阀管注浆加固和3-5-3扣轨加固的变形控制技术,为下穿工程控制沉降变形提供经验借鉴。     

复杂环境条件下富水卵石地层暗挖地铁车站建造方案研究

北京地铁16号线红莲南里车站为地下双层三跨车站,该站初步设计采用8导洞PBA工法施工。车站邻近城市河道布置,车站周边建筑物和地下管线密集,车站穿越地层为富水卵石地层。在充分考虑车站部位地质条件及环境条件的基础上,分析了初步设计方案的弊端,为有效控制地面沉降及车站施工对周围环境的影响,提出了优化的单层4导洞PBA工法,并详细讨论了该方案的优势。采用有限元数值模拟方法,对原设计方案和优化方案进行施工力学机理分析。计算结果表明:无论是从围岩塑性区分布、车站结构受力还是地层变形来看,4导洞方案均优于8导洞方案。施工实践表明:所提出的车站施工优化方案是可行的。     

地铁隧道暗挖施工对既有快速公交车站基础的影响

对新疆地铁1号线王家梁站洞桩法施工进行有限差分数值模拟,分析了施工对既有快速公交车站基础的影响。分析结果表明:洞桩法作业对地层的扰动具有明显阶段性,其中导洞施工阶段对地层扰动最大,其次是顶部扣拱施作阶段;施工对基础造成较大扰动,基础沉降不满足施工控制及建(构)筑物沉降控制要求。采用注浆区域横跨车站上方的袖阀管注浆加固方案后,将基础最大沉降、基础最大差异沉降分别控制在7.62,1.05 mm,满足施工控制及建(构)筑物沉降控制要求。     

双侧壁导坑法隧道施工引起的地表沉降分析

以哈尔滨地铁大断面隧道为背景,对双侧壁导坑法施工诱发的地面沉陷及隧道本身的变形规律进行研究。利用MIDAS/GTS建立空间有限元模型,采用数值模拟和实际监测数据相结合的方法,对地表沉降、拱顶下沉进行分析。研究结果表明:地表沉降曲线呈"漏斗"状,且沿开挖导洞中线呈对称分布,影响范围约为2. 5D(D为隧道洞径);左上导洞(1号导洞)、右上导洞(2号导洞)、中上导洞(5号导洞)开挖是引起地表下沉的主要原因;拱顶沉降主要发生在距开挖面15 m(1倍隧道洞径)范围内,最大下沉值为-17. 79 mm,占拱顶总沉降量的66%;采用超前加固的方式控制拱顶下沉效果显著,数值仿真结果与实际监控量测数据吻合较好。MIDAS/GTS有限元数值仿真软件可以有效地预判地层变形。     

区间隧道长距离密贴下穿既有车站变形特征分析

既有结构在隧道长距离密贴下穿过程中极易受到扰动而产生较大沉降,为分析既有结构的安全性,依托北京地铁19号线区间隧道零距离下穿既有4号线新宫站工程,将数值模拟与现场监测相结合,研究既有结构在施工全过程中的沉降变形特征。结论表明:(1)对地层进行全断面深孔注浆加固可有效控制既有结构沉降;(2)下穿段区间隧道二衬施作引起既有结构沉降最大,施工全过程中既有车站沉降小于3 mm的限值;(3)两侧疏散口沉降集中发生在既有站两侧隧道施工过程中,施工全过程中既有疏散口沉降小于3 mm的限值。     

大跨地铁风道导洞开挖的地表沉降分布规律研究

北京地铁8号线大红门桥站-和义站区间附属风道为跨度16.2 m的单跨结构,采用暗挖洞桩法(PBA工法)施工。为有效控制导洞开挖引起的地表沉降,必须合理安排导洞施工顺序。基于三维数值模拟方法对不同的导洞开挖方案地表沉降分布规律进行研究,并与地表沉降监测结果进行比较分析。结果表明:不同的导洞开挖顺序的地表沉降发展路径差别显著,但最终的沉降值基本一致;随着导洞的开挖,地表沉降槽宽度增加并不明显,但是由于导洞开挖的群洞效应,地表沉降速度发展较快。因此在后续的拱部开挖支护中,必须通过调整支护措施和开挖方案来严格控制地层沉降。     

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。     

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.     

风道转入车站施工的PBA和CRD工法技术分析

结合北京地铁5号线天坛东门站和沈阳地铁2号线崇山路站的施工及设计情况,对暗挖车站的风道转入车站正洞施工采用的CRD工法和PBA工法+洞桩(柱)法技术进行分析。阐述天坛东门站平行车站方向施作加强环框和垂直车站方向施作加强钢筋混凝土环梁措施,以及采用洞桩法+PBA工法的崇山路站主体施工工序。通过分析得出PBA工法施工可减小因施工引起的地表沉降量的叠加,形成由侧壁支撑结构和拱部初期支护组成的整体支护体系,以保证开挖主体结构时的安全等结论。     

密贴下穿地铁车站的新建通道开挖方法对比分析

依托新建成都地铁8号线倪家桥车站换乘通道密贴下穿既有1号线车站工程,采用数值模拟方法对比分析了在三种不同开挖工况下既有车站底板、新建通道初期支护结构以及围岩的力学响应.其中工况1为5部10导洞开挖,工况2为4部8导洞开挖,工况3为3部6导洞开挖.研究结果表明:工况1既有车站底板沉降最大值为4.13 mm,分别为工况2和...     

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。     

地铁车站风道暗挖法施工对邻近既有建筑沉降影响与控制

九龙山站为北京地铁7号线和14号线换乘站,该站4号风道邻近唐人大厦,采用浅埋暗挖8导洞CRD(交叉中隔墙法)施工方法分部开挖。通过数值模拟计算预测地铁站风道施工对邻近既有建筑沉降的影响;对比分析了洞内注浆加固措施和洞外隔离桩加固措施对既有建筑沉降的影响,分析结果表明洞外隔离桩加固措施优于洞内注浆加固措施。同时提出了针对该类工程的控制措施。     

上中隔壁下双侧壁预锚锭工法在清华园隧道上穿地铁15号线中的应用

为研究新建隧道近距离上穿对既有地铁隧道的变形影响,以京张高铁清华园隧道上穿北京地铁15号线区间隧道为工程背景,提出一种新的施工方法:上中隔壁下双侧壁预锚锭工法,并采用数值模拟和现场实测进行验证,分析隧道施工过程中既有地铁隧道的变形规律。研究结果表明:(1)在侧导洞扩大基础内增加预应力锚索可以有效控制15号线的上浮;(2)上中隔壁下双侧壁预锚锭工法能够保证地铁15号线的安全运营。