大跨度地铁暗挖车站施工方案与优化

暗挖法是目前地铁车站修建的主要施工方法,但地铁车站结构断面形式复杂、尺寸大,地表沉降控制要求严格,加之暗挖施工方法多种多样,因此选择安全、经济的暗挖施工方法是地铁车站施工的关键。在青岛地铁2号线海川路站暗挖施工方案选择过程中,根据地表沉降控制要求和施工中揭露的地质条件,将原设计施工方案由环形导坑+台阶法变更为台阶法。技术经济比较和监测结果分析显示,方案优化后简化了施工程序,加快了施工进度,降低了施工成本,且地表沉降也控制在允许范围内。     

降低暗挖地铁车站施工风险的几个关键点

以国内地铁车站的设计、施工为背景,对暗挖地铁车站的常规技术风险点进行较系统的总结,对如何降低暗挖车站的施工风险,着重从工法选择、断面形式选择、辅助施工措施等技术层面进行详细论述。     

浅埋大跨暗挖地铁车站施工地表沉降分析

研究目的:针对浅埋大跨暗挖隧道地铁车站施工中,易产生地层的反复扰动、力学转换复杂等现象,引起地表过大沉降。本文主要介绍浅埋大跨暗挖地铁车站施工,通过对地表沉降的监控量测,分析变形规律,并对各种影响效应进行分析。研究结论:通过研究得出以下结论:(1)车站主体施工引起的地表沉降累计沉降平均为-36.31 mm,应该对地表沉降的限值进行修正,达到施工对周边环境影响最小,同时降低工程成本;(2)车站主体施工引起的地表沉降槽为:以车站中线为中心,拐点距沉降槽中心18 m左右,车站中线20 m以外地表沉降开始迅速减小,沉降分布范围为车站中心左右两侧约25~30 m;(3)车站主体施工引起的地表沉降主要发生在小导洞开挖支护和扣拱施工阶段,其地表沉降分别占到总沉降的48.47%和93.03%,尤其是小导洞开挖支护阶段,对地表沉降的贡献接近总沉降的一半;(4)该研究成果可为类似浅埋大跨暗挖地铁工程的设计、施工提供借鉴。     

北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工地表沉降规律研究

对北京地铁6号线浅埋暗挖法车站施工引起的地表沉降规律进行研究,通过其中10个车站的地表沉降监测数据,分析地表沉降与车站埋深、开挖面积等影响因素的相关关系。研究结果表明:车站埋深与地表沉降不成反比;开挖面积相近时,东四站及其以东的暗挖车站地表沉降值明显大于其以西的暗挖车站;地表沉降区间频率曲线服从正态分布,地表沉降-40~-60 mm出现的频率最大;暗挖车站主体小导洞及桩柱体系、初支扣拱、二衬扣拱3个主要施工阶段引起的地表沉降比值为38∶14∶5;沉降槽反弯点与隧道中线的距离为10~14 m,地层损失率为0.3%~0.7%。研究结论可为类似车站周边环境风险评估及北京规划远期地铁线路起到指导作用。     

地铁车站风道穿越房区沉降控制技术

分析了软土地层浅埋暗挖大断面地铁车站风道穿越房区施工过程中产生沉降的原因,通过采用地表和洞内注浆加固技术,顺利穿越地面密集房区,有效地控制了地表沉降,确保房屋不发生开裂.     

浅埋大跨粉细砂层地铁车站洞桩法半逆作施工技术

石家庄市轨道交通3#线东二环南路站,长204.8 m,两柱三跨地下三层结构,下穿双层交叉城市快速路,为浅埋地铁车站,车站主体穿越粉细砂层,采用暗挖施工。通过对浅埋大跨粉细砂层地铁车站暗挖施工研究,针对车站工况,在传统的浅埋暗挖施工的基础上结合盖挖法,通过导洞、扣拱及桩等技术的有机结合,发挥盖挖与分步暗挖各自优势,创新采用双层导洞组合洞桩法半逆作施工技术,有效解决了浅埋大跨车站穿越粉细砂层施工难题,保障了既有快速路正常运营,实现了车站开挖安全施工,效益显著。     

地铁车站及区间局部堵漏施工技术研究

采用暗挖法施工的车站及区间隧道,施工难度较大,防水质量控制难,有关施工缝、变形缝、结构交接交叉、PBA工法的车站顶纵梁两侧施工缝、暗挖车站与出入口接口施工缝、暗挖区间环纵向施工缝等位置易出现渗漏水现象,多为明流、滴漏或渗水。针对上述渗漏水问题,现以大连地铁一号线土建工程206标段为实例,综合其他单位地下工程施工经验,对如何解决地铁结构渗漏水技术进行阐述。     

中洞法暗挖地铁车站全工序地表沉降的研究分析

暗挖工程的地表施工沉降值,是信息化施工的关键数据,也是判断施工安全度的一项重要指标。通过地表沉降的模拟计算结果与实测数据的比较分析,较系统地研究了中洞法暗挖地铁车站的各主要工序对地表沉降的影响、给出了对地表沉降影响最大的关键工序,为类似工程的设计和施工从理论和实践上给出了参考。     

基坑与暗挖地铁车站同期施工相互影响三维数值模拟分析

北京地铁某暗挖车站与同期施工建筑基坑最小平面距离为7.2m,基坑平面尺寸为263m×150 m,基坑开挖面积大、深度大、不规整,且位于市核心区,风险源多.为研究同期施工的相互影响问题,采用有限元分析软件对基坑与地铁车站施工全过程进行三维精细化模拟,通过对比不同施工阶段暗挖地铁车站结构的变形和内力、基坑周边地表沉降、围护...     

复杂环境下的斜井方案设计

利用斜井作为施工通道成功解决了暗挖车站工作面少、出渣进料工效低、施工周期长等难题,但如何合理选址、避开重大风险、节约投资仍是暗挖车站斜井设计的一个关键性问题。以环线车站斜井方案设计为例,结合技术、经济、工期等因素综合分析,运用肯特指数法进行风险比较,并采用工程类比法对重大风险分析,研究复杂环境下的斜井方案设计,所得结论对类似工程有一定的参考价值及借鉴意义。     

下穿高层建筑特大跨度超大断面偏压隧道施工方法研究

结合重庆市轨道交通3号线下穿高层建筑特大跨度超大断面隧道工程,对其采用双侧壁导坑主楼侧先开挖、双侧壁导坑裙楼侧先开挖、单侧壁导坑主楼侧先开挖、单侧壁导坑裙楼侧先开挖等4种施工方法条件下全过程进行弹塑性数值仿真分析。结果表明:对于下穿高层建筑特大跨度超大断面隧道,在支护、支撑措施合理情况下,采用上台阶单侧壁导坑法能够满足变形和受力要求;隧道地表存在不对称荷载时采用双(单)侧壁导坑法施工,先开挖地表荷载较小侧导洞优于先开挖地表荷载较大一侧导洞。研究成果可供类似工程参考。     

双线公路隧道下穿铁路隧道不同施工工法理论研究

针对新建隧道下穿既有铁路隧道施工安全性问题,基于有限元摩尔库伦原理对不同施工工法的三维隧道交叉模型进行模拟分析。对比分析CD法、CRD法和双侧壁导坑法的新建公路隧道下穿既有铁路隧道引起的公路隧道施工不同部位稳定性演变和运营铁路隧道沉降变化,以期为类似工程提供借鉴作用。研究结果表明:对于自身隧道开挖,双侧壁导坑法在控制拱顶沉降具有一定优势,但在水平收敛上CRD法效果最好,其次是双侧壁导坑法。不同工法对既有铁路隧道的沉降影响不同,采用双侧壁导坑法公路隧道施工对既有铁路隧道的沉降影响最小,且不建议在交叉隧道处采用CD法进行施工。     

初支联拱二衬分离矿山法断面在地铁工程中的应用

城市地铁矿山法隧道建设受周边环境、运营需求等多方面影响,线路左右线线间距较小,无法采用两个独立单洞施工,针对此情况提出初支联拱二衬分离矿山法断面。对该断面结构设计及施工步序进行详细介绍,并将其与“双侧壁导坑法”断面及“中洞法”断面进行比较。该断面具有结构受力合理、工序转换少、施工速度快、对周边建筑物的影响小等优点,为一种新型的矿山法隧道断面,成功应用于北京地铁16号线某隧道建设中。采用有限元软件建立模型,对该断面开挖过程及其对周边环境的影响进行模拟,并利用现场实测数据验证,可为同类工程设计与施工提供参考。     

大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工诱发地表沉降及隧道变形规律研究

以西安地铁3号线某区间双侧壁导坑法隧道工程为依托,采用FLAC3D模拟与现场实测相结合的方式,研究双侧壁导坑法施工引起的地表及隧道变形规律。研究结果表明:地表横向沉降曲线关于隧道中轴线对称分布,影响范围左右各30 m,可见,上导洞的开挖是造成地表沉降的主要原因;采用超前小导管注浆加固土体,有效控制了拱顶下沉;隧道开挖后两帮收敛值迅速增大,开挖面超前监测断面20m时收敛趋于稳定;模拟结果与实测数据吻合较好,说明FLAC3D数值模拟软件能有效预测地层变形。     

岩溶地区双连拱隧道安全快速施工技术

针对岩溶地区大跨径、双连拱隧道安全效益和经济效益平衡问题,通过转角塘隧道施工实例,分析了三导洞法和中导洞法的适用条件,介绍了支护方案的设计与选择、进洞施工技术、主洞开挖钻爆设计、掘进方案、超前地质预报、监控量测和二次衬砌施工组织等。     

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。     

铁路既有线测量设计一体化技术的研发与实践

针对既有线常规测量方式不能重构既有线、提供中线理论坐标,无法满足CPⅢ铺轨的问题进行研究。采用兼顾轨道平顺性的最小二乘拟合优化法、拟合理论直线边构架既有线理论中线的控制桩法、基于设计要素阀值的曲线整正法、利用法向趋近重合法计算测点中线理论里程、归化里程获取设计接口数据法重构既有线。研制"全站仪数据自动采集系统"以及"既有线勘测设计一体化处理系统",实现提供既有线设计中线理论坐标的目标,形成从外业测量到内业自动化设计的一套完整的理论方法与技术体系,经工程验证后得到推广应用。     

库仑土压力计算新方法——扫描搜索法

库仑土压力理论是解决土压力问题的最简途径之一,但传统的计算方法公式繁多、工作量大,且不适用于复杂坡面的情况。为解决该问题,提出一种快速求解库仑主动土压力的新方法——扫描搜索法。该方法无需先求取破裂角,而是以墙背某一点为起点,以该点到坡面线的连线为破裂面,按照一定间距变化地面上各点扫描墙后土体,得到所有可能的破裂面,利用坐标求取破裂棱体的自重及形心,根据推导的库仑土压力计算通式计算土压力的大小和作用点的位置,最终搜索出最大土压力。利用该方法结合计算机编程,可快速准确地计算各种复杂坡面荷载及工况下的墙背土压力。算例对比表明,该方法所得结果与库仑公式法所得结果基本一致。     

浅埋大跨度隧道的合理施工工法

采用平面弹塑性有限单元法研究浅埋大跨度隧道的合理施工工法。以实际施工中拟定的双侧壁导坑加拱部跳挖法为基础,采用开挖分步相同、开挖顺序不同的三种施工工法。工法一和工法二均先开挖左侧壁导坑,再开挖右侧壁导坑,工法一先开挖两边,再开挖中间,工法二先开挖中间,再开挖两边;工法三的左、右两侧导坑同时开挖,拱部土体先开挖中间、再开挖两边。对三种施工工法产生的地面沉降、洞周塑性区及洞周变形通过有限元数值模拟对比分析,认为工法三最为不利,工法一是最优的。但考虑现有施工条件工法二为实际施工过程中拟采用的工法,该工法引起的地面沉降最大值可控制在30mm以内,满足沉降控制及对周围环境保护的要求。研究认为:若地面有建筑物需要保护,应先开挖邻近建筑物一侧的导坑,拱部也应先开挖邻近建筑物一侧的土体。     

小净距左右不同跨度隧道施工对上部建筑物变形影响分析

依托重庆市两江桥的渝中连接隧道,应用有限元软件ANSYS建立包括建筑物在内的3D隧道模型。分别计算小净距左右不同跨度隧道采用左洞先行的CD+弧形导坑预留核心土(工况Ⅰ)、左洞先行的超短台阶+弧形导坑预留核心土(工况Ⅱ)和右洞先行的CD+弧形导坑预留核心土(工况Ⅲ)施工方法对上部建筑物的位移变化规律。研究结果表明:在3种工况下,隧道施工对上部建筑物最不利影响发生在左右隧道交接阶段,上部建筑物的水平位移和竖向位移影响规律大致相同;相比工况Ⅲ,工况Ⅰ下的水平偏移量减少21.1%,沉降量增加0.2%,在工况Ⅱ中相应值为-19.44%、0.29%;建筑物沿高度方向的位移在隧道施工过程中逐渐增大,但增长速度减缓,工况Ⅲ中沿建筑物高度方向沉降增加量百分比分别为5.73%,9.32%,10.46%;当围岩较好、支护支撑合理、地表存在不对称荷载时,先开挖远离建筑物一侧的隧道更合理。