浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法

青岛地铁3号线中山公园站处于全风化、强风化岩层中,岩层节理裂隙发育,围岩自稳能力差。针对本工程厚碎裂岩层的地质特点,通过数值仿真结合施工监测的方法,研究了破碎地层拱盖法施工的围岩应力与塑性发展情况,并在此基础上,提出了浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法,确定了合理可行的施工工艺。研究结果表明,采用拱盖—桩锚组合法可以在支护结构周围形成一个稳定的应力承载环,有效地控制地层沉降和围岩塑性发展,确保了车站主体结构的施工安全与整体稳定。该施工工法较好地适应了青岛地区特殊的厚强风化层的地质特点。     

地铁隧道穿越厚碎裂岩层的支护优化分析

青岛地铁3号线汇泉广场站—中山公园站区间穿越厚碎裂岩层地质,其岩体节理裂隙较为发育,导致围岩自稳能力较差,以及施工风险较大。结合现场地质条件和施工环境,提出了4种隧道支护结构加固方案;通过数值模拟分析了各加固方案的地表沉降、初期支护结构主应力及围岩塑性区发展情况;基于灰色关联定量分析了各加固方案对5项评价指标的综合支护效果。结果表明:全断面WSS超前帷幕注浆对地层沉降和围岩塑性区发展控制效果最好,超前小导管支护对抑制围岩塑性区发展较明显;碎裂岩层隧道的综合加固效果为:全断面WSS超前帷幕注浆>超前小导管支护>增大拱顶锚杆长度、增设拱肩及拱脚锚杆>提高初期支护刚度。     

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。     

兰州地铁特殊地层换乘车站工程关键施工技术

第三系粉细砂岩(又称红砂岩层或强风化砂岩层)为兰州地区特有不良地质,开挖暴露遇水后,强度急剧降低,软化流变,同时其上覆的卵石层也限制了一些地下水处理方法的使用。以处于第三系粉细砂岩的兰州地铁换乘车站外部环境为研究基础,分析了高水位复杂地层换乘车站的施工工法、支护措施、地下水处理方法、建筑物保护方案和施工措施等的重点和难点,得出了一整套富水第三系粉细砂岩地铁换乘站设计方案,保证了该工程的安全施工。     

黏土地层地铁隧道开挖工法的选择

在工程建设中,隧道往往穿越复杂的黏土地层。鉴于黏土体流变性、不均匀性、压缩性高、强度低、透水性差等特点,隧道需采用恰当的施工工法。文章采用有限元软件Plaxis对武汉地铁2号线一期工程25标段进行了全断面法、正台阶先拱后墙法和预留核心土法三种施工工法的对比分析。结果表明:预留核心土法在黏土地层施工中,能有效控制洞周位移和围岩塑性区的发展,并可显著改善围岩和支护结构的受力情况,是较为合理的施工工法。     

地铁车站的一种新型暗挖施工工法——拱盖法

介绍了地铁车站的一种新型暗挖施工工法——拱盖法。拱盖法是在明挖法、盖挖法和PBA(洞桩法)工法基础上创建的适用于特殊地层的一种暗挖施工方法。该方法针对大连地区特殊地质条件,较好地适应了上软下硬采用钻爆法暗挖施工的大跨度地铁车站的施工要求,具有环境影响小、工序少、效率高、施工安全可靠等突出优点,并成功地应用于工程实践,取得了良好的经济效益和社会效益。     

重庆地铁北碚站结构设计数值模拟研究

基于岩质地层条件下的重庆地铁北碚站,对暗挖车站施工工法的选择、中空注浆锚杆设置的合理性问题进行数值模拟分析。分析结果表明:采用类似围岩条件施工经验简化的五部开挖法施工,将会引起过大的拱顶沉降与地层变形,无法满足相关规范的要求,而双侧壁导坑法能更加有效地限制隧道拱顶处地层应力的释放与塑性区的发展;中空注浆锚杆在不考虑注浆效果的情况下,未能形成良好的拱效应,对限制拱顶处地层的沉降作用极其有限,因此需加强对中空注浆锚杆注浆质量的控制,建议将注浆效果纳入工程检测范围。本研究结论可为类似条件下的暗挖工程提供借鉴与参考。     

施工通道与站台隧道三岔口段施工方法及力学行为研究

针对软弱围岩双线地铁车站隧道横通道与主线隧道开挖断面差距大,交叉区域围岩受多次扰动易出现应力集中,隧道三岔口段施工风险较大,易出现安全事故等问题,以青秀山地铁车站为依托,利用MIDAS-GTS对隧道连接处施工方法及受力特征进行模拟分析.着重对比大包法和小包法施工引起的围岩位移、应力分布及塑性区范围,并进一步对小包法施工全过程进行动态力学行为研究.研究结果表明:小包法所引起的围岩位移、重分布应力、塑性区范围均小于大包法,且施工工期相比大包法更短;小包法施工过程对围岩影响主要位于三岔口隧道交叉处,拱顶部分区域出现拉应力,拱脚处压应力集中,且施工过程中围岩应力体系转换频繁,选取合适的支护方法可有效控制围岩变形.     

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。     

暗挖地铁车站柱洞逆筑工法及桥梁保护施工技术

柱洞逆筑法是在形成"桩、柱、梁"稳定的受力体系下,再通过逆筑施工工法完成地铁车站主体结构施工。在拱部二次衬砌保护下,进行主体结构的施工,尤其在拱部土质较差,地下水较丰富的条件下,与暗挖顺做法相比,具有受力体系明确、施工安全风险小、投入的模板支架少等特点,适用于城市地铁大跨度暗挖车站的施工。城市地铁工程施工通常临近道路桥梁.对道路桥梁采取保护措施,从而保证地铁施工过程中周边环境安全具有重要作用。以北京地铁10号线劲松站为工程实例.系统介绍浅埋暗挖地铁岛式车站柱洞逆筑施工工法及主要工艺,介绍暗挖施工中时劲松桥采取的保护措施。     

建筑物下方地铁车站中洞法施工的力学效应

以北京某地铁车站为工程背景,采用1∶20大比例模型试验与数值模拟的方法,对地面3层框架结构建筑物下方地铁车站中洞法施工的力学效应进行研究,模型试验结果与数值模拟结果吻合较好。结果表明:地表及建筑物顶部沉降、地表水平位移在中洞开挖支护期间最大,侧洞开挖支护期间次之,而中洞二衬期间最小;施工完成后,车站拱底水平应力、垂直应力、侧壁附近水平应力减小,侧壁附近垂直应力增加;建筑物立柱下部垂直应力变化值较上部大,外侧横梁水平变化值比中间横梁大;中洞开挖支护完成时围岩塑性区主要分布在建筑物基础附近的围岩及侧洞未开挖土体,随着施工的进行建筑物基础下方围岩塑性区向车站方向进一步发展,车站施工完成后围岩塑性区发展到车站边界。     

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。     

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.     

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。     

低含砂率富水卵石地层暗挖地铁车站施工关键技术

以北京地铁16号线红莲南里车站工程为研究背景,该车站赋存环境条件复杂,对地层沉降控制标准要求高,车站部位地层为低含砂率富水卵石地层,围岩自稳能力差。根据工程赋存的环境条件和地层条件,在施工过程中针对地铁车站主体结构的建造工序、低含砂率卵石地层导洞开挖与支护技术、边桩和中桩的成孔技术、导洞初支与边桩连接节点设置、导洞与中洞拱部初支连接节点设置、车站负二层侧墙的逆作缝处理、车站全施工周期地层沉降动态控制等关键技术开展研究,提出解决措施,确保车站主体结构顺利施工。监测结果表明,车站上方地层沉降也得到有效控制。     

轨道交通大断面深埋隧道施工工法——扩大拱脚台阶法

为适应轨道交通建设的新环境、新形势,结合重庆主城区地形地貌、地质条件和轨道交通车站特点,提出一种新的大断面深埋轨道交通车站隧道的施工工法——扩大拱脚台阶法。该工法以新奥法为基本理论依据,充分发挥围岩的自稳能力和开挖面的空间约束作用,通过初支大拱脚的设置,将拱部荷载传递至拱脚围岩,从而提高拱部初期支护的承载能力和稳定性。同时,通过分台阶分步开挖,能够为大断面隧道开挖提供充足的施工作业空间,有效提高隧道的施工工效,节约工程投资、缩短工期。以重庆轨道交通9号线红岩村站为例,对该工法与双侧壁导坑法进行对比分析。通过理论计算分析,可以得出扩大拱脚台阶法对围岩的扰动更小,更有利于对围岩的保护和变形控制,工程风险更加可控。     

滇中红层软弱围岩局部失稳及变形控制实践

研究目的:隧道穿越滇中红层这一特殊地质条件下的变形主要为局部塌方、支护结构开裂破坏,为确保类似工程的顺利实施和人员设备的安全,本文针对南华一号隧道穿越全风化、强风化泥岩地层出现的局部失稳、大变形问题,在现场调研和监控量测的基础上,分析其失稳断面的变形及应力特征,并结合数值模拟结果,提出控制围岩变形的有效措施。研究结论:(1)三台阶工法施工过程中,中、下台阶施工对围岩的扰动程度相对较大;(2)隧道开挖后,拱顶和拱肩处围岩压力随时间的变化趋势是先减小再趋于稳定,而拱腰处围岩压力随时间的变化趋势是先增大然后趋于稳定;(3)采取局部布置锚杆、局部围岩注浆加固、施作锁脚锚杆等控制措施,可有效控制局部围岩失稳及围岩变形,相关措施可为今后类似工程提供借鉴和指导作用。     

浅埋暗挖地铁车站下穿既有线结构施工方法研究

以北京地铁5号线崇文门车站过既有线段为研究对象,对下穿既有线结构的新线地铁车站施工方法进行研究。采用三维有限差分软件FLAC3D,对柱洞法、中洞法和侧洞法3种大断面地铁车站施工方法的施工全过程进行三维仿真分析,研究地表沉降、既有线沉降、既有线变形缝两端结构差异沉降和塑性区分布。研究结果表明:3种工法下第1阶段开挖造成的地表沉降在总沉降中占主要部分,柱洞法施工造成的地表沉降和既有线结构沉降最小,中洞法次之,侧洞法最大;不同工法下相同位置处的变形缝两端结构的差异沉降趋势相同,洞室上方变形缝两端结构的差异沉降先增大后减小,远离洞室的变形缝两端结构的差异沉降始终增大;3种地铁开挖方法产生的塑性区基本位于洞室周围,但侧洞法的塑性区深入到既有线结构,影响既有线结构的安全运营。可见,柱洞法相对于其他2种工法具有一定优势,在地层沉降控制要求比较严格时,推荐首选柱洞法。     

硬岩地层浅埋暗挖隧道成拱效应分析

研究目的:随城市化进程步伐的加速,浅埋暗挖法地铁隧道修建作为发展地下交通的重要手段。为研究浅埋暗挖隧道成拱效应,本文以青岛地铁工程的修建为研究对象,通过复变函数法弹性解析解及围岩应力和位移解析解计算围岩压力反推拱顶可承载厚度;通过拱盖变形量反推隧道拱盖承受的上覆荷载,进而说明在浅埋隧道也存在"成拱效应"。本文采用理论推导和数值模拟方法对浅埋暗挖隧道成拱效应进行模拟分析,并结合某车站现场实测数据进行说明。研究结论:(1)浅埋暗挖隧道围岩自身能承担上覆地层80%多的荷载,证明硬岩地层浅埋暗挖大跨车站也存在显著的自成拱效应,在设计与施工中需重点考虑;(2)硬岩浅埋隧道在一定覆岩厚度条件下存在成拱效应,围岩承受了大部分载荷,初支承受的荷载很少,印证浅埋大跨车站成拱效应存在;(3)本文研究结果可为今后硬岩地区浅埋暗挖隧道施工提供理论参考依据,并为类似隧道工程的施工与设计提供参考。     

软弱围岩大断面铁路隧道大拱脚台阶法施工技术研究

针对特大断面隧道穿越煤系含炭质页岩夹层的地层,而且围岩破碎,节理发育,围岩完整性较差,为了保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实践,介绍了针对Ⅴ级围岩应用大拱脚台阶施工工法施工,并加强围岩量测,超前地质预报,勤检测瓦斯的技术措施,总结了大拱脚台阶法在软弱围岩地质隧道中取得的成功经验和良好的实践效果。