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。     

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。     

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。     

卵石地层暗挖车站超高压旋喷注浆止水应用研究

为研究超高压旋喷注浆技术在卵石地层PBA工法暗挖车站中的止水效果,开展现场旋喷试验,对常规施工设备进行改进,优化施工步序,实现暗挖车站边导洞狭小空间内的机械化引孔、喷浆成桩作业。试桩结果表明：卵石地层中试桩加固直径均在1 m以上;加固体抗渗系数最大值为2.37×10–9 cm/s,满足工程不渗水要求;加固体抗压强度均在24MPa以上,加固效果明显,能有效提高地层的承载力、强度和整体稳定性。首次实现超高压旋喷注浆工艺在北京卵石地层暗挖车站的应用,该方法在万泉河桥站的工程实践中取得了良好的止水效果,对北京地区暗挖车站止水治理具有重要的指导意义。     

拱盖法车站施工过程地层沉降规律及适用性分析

以青岛地铁南昌路北站为工程背景,针对拱盖法地铁车站施工过程,采用Midas Gts NX有限元分析软件建立实体模型,模拟施工过程的各阶段,研究过程中引起的地层沉降规律,拱盖开挖阶段的地面沉降在整个施工过程中占据了较大的比例(67.9%~90.4%),通过施工阶段中已完成部分的监测数据加以验证,监测值与计算值基本吻合,监测值中沉降最大点位置比计算值更偏向于先行开挖的导洞一侧,以此为基础对车站施工完成后的地面沉降进行预估,研究结果为车站施工方案的可行性提供了依据。同时,基于相关调查及研究工作对拱盖法的适用性进行了分析。     

砂卵石地层超长管棚技术应用与研究

成都地铁盾构始发及接收采用管棚加固措施,既有经验及工程实践表明,管棚支护对控制沉降及盾构始发/接收安全起到有效控制作用,为将管棚支护技术应用于下穿既有运营地铁线等高风险工程,有必要对成都砂卵石地层超长管棚应用进行系统研究,以成都在建地铁车站基坑内管棚试验为基础,对管棚直径、打设工艺、打设长度、打设精度及引起地层沉降进行研究分析。结果表明:在卵石粒径大(最大粒径60cm)、卵石含量高(60%~80%)的成都砂卵石地层,采用带冲击锤头的潜孔钻机,可实现管棚长距离施工,当施作长度小于35 m时能有效控制管棚偏移量,试验过程中最大偏移量为0.6m,且管棚采用跟管顶进法可有效控制管棚施工过程中引起的地层沉降。     

棚盖暗作法PBA地铁车站沉降规律探讨

超浅埋暗挖地铁车站施工易引起地表的过大沉降,对周边环境造成不良影响,为控制施工引起的沉降和保证市政设施的安全,引入棚盖暗作法的思路并应用于PBA车站,利用顶进钢管形成棚护体系,在其支护作用进行土方开挖。以北京地铁19号线一期平安里站为工程背景,简述棚盖暗作法PBA地铁车站的特点及施工步骤,对不同施工阶段产生的沉降进行统计分析并对地表沉降槽进行拟合,由此探讨施工引起的地表沉降规律。研究表明:沉降主要发生在管幕施工及导洞开挖阶段,约占总沉降的70%。针对棚盖暗作法PBA车站的特点,对产生沉降的原因进行梳理,提出加强空洞探测及处理、缩短开挖面封闭时间、加强超前支护的棚护效果、减小管幕顶进扰动土体、合理控制群洞开挖步序等沉降控制措施。     

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。     

新疆地铁一号线王家梁站洞桩法施工数值模拟研究

以新疆地铁一号线王家梁站为工程背景,通过CAD-Rhinocero-Kubrix方式建立计算模型,应用Flac3D软件模拟洞桩法施工,对地层位移变化等进行研究,并优化导洞施工方案。分析表明:导洞开挖与扣拱施工是引起地表沉降的两个主要阶段,二者引起地表沉降比例高达近90%,导洞与车站拱顶超前注浆加固非常有必要;已有现场测量数据与数值计算结果吻合度较高,验证了模拟结果的正确性,基于此对后续施工引起地表沉降值做出预测;洞桩法施工对周围地层造成多次扰动,但扰动范围较小,中柱是主要的受力结构,施工中应重点监测;通过对比分析,确立了先中后边、先上后下的最优导洞开挖方案。     

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。     

北京地铁10号线光华路站桩基础控制地表沉降

以北京地铁10号线光华路站为工程背景,根据车站中洞标准断面设计图和工程地质情况,采用有限元软件ANSYS建立其三维仿真计算模型,进行洞桩法施工过程中桩基础结构受力、周围地层土体的应力、位移变化以及地表沉降研究。结果表明:在地铁车站洞桩法整个施工阶段引起的地表沉降累计为14.8 mm,说明合格的桩基础可以将地表沉降量控制在小于30 mm规范要求之内;上部拱部土体开挖阶段引起的地表沉降量为6.7 mm,占地表沉降总量的45.0%,说明拱部开挖是整个施工过程的关键环节;施工过程中要加强拱顶超前管棚的等级和及时性,采取有效措施对拱部地层进行预加固或预支护处理,有效控制地表沉降和保证施工安全。     

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。     

富水卵石地层洞内机械成孔塌孔处理技术

以北京地铁16号线苏州街站为工程背景,介绍了PBA工法车站导洞有限空间内采用反循环工艺在富水卵石地层中机械成孔过程中发生塌孔后的应急处理及后处理措施,为类似工程提供借鉴经验。     

地铁6号线朝阳门站地表沉降阶段控制对比分析

PBA法是修建地铁车站常用的施工方法之一,多导洞施工会不可避免地引起地表沉降。北京地铁6号线朝阳门站位于城市繁华区域,车流量大,周围建筑多,管线密布,施工过程中的地表沉降控制极为重要。通过对北京地铁6号线朝阳门站PBA工法施工过程中的实测数据进行分析,总结了施工各阶段地表沉降量占总沉降量的比例,并与设计单位提供的沉降控制分解比例对比,分析出现沉降比例差异的可能原因,对今后类似地铁设计施工具有一定的参考价值。     

地铁车站大断面开挖周边环境风险数值分析

以北京地铁某地下车站工程为背景,采用FLAC 3D有限差分软件建立车站主体结构三维模型,对车站运用PBA洞桩法施工进行数值模拟,对各个施工阶段下导洞拱顶、地表、临近建筑物以及管线的沉降与变形进行数值模拟计算,计算结果表明各项指标均满足相关要求。     

兰州地铁1号线下穿既有地下通道的影响分析

采用有限差分软件FLAC3D建立三维数值模型,模拟了兰州地铁1号线盾构隧道在砂卵石地层中下穿既有地下通道的施工过程,对比分析基底预加固和未加固2种工况下下穿施工对地下通道的影响和地基沉降变形情况,并且进一步分析了未加固时自由场地、已有地下通道2种场地条件下施工引起的地下通道基底变形情况。结果表明:基底预加固可使地下通道不均匀变形及整体沉降明显减小;地下通道的存在有提高地层整体刚度、抵御部分沉降变形的能力。工程实践表明,预加固有效控制了最大沉降量、最大沉降差和地层变形范围;地下通道变形均小于规范限值,整体稳定性良好。     

砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

基于流固耦合作用的富水砂卵石地层深基坑变形特性分析

深基坑事故大多是由于地下水控制失效造成。长沙地区砂卵石地层透水性好、富水性强、水源补给充沛,地下水的影响更为明显。研究在富水砂卵石地层中深基坑开挖和水位下降引起的地面沉降、基底渗透稳定等影响与变化规律,具有十分重要的现实意义。对长沙富水砂卵石地层地铁深基坑降水与开挖施工过程进行流固耦合数值模拟,计算结果表明,砂卵石地层中基坑开挖引起的地表沉降值与沉降影响范围更大;最大沉降位置更靠近围护结构,沉降曲线表现为较陡;地表沉降速度初期较快,后期较慢;最大渗流力主要分布在连续墙嵌固深度范围内偏下处。针对长沙富水砂卵石地层深基坑特点,提出注浆封底加固,与地连墙防渗帷幕形成封闭截水的风险控制措施与建议。     

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.     

大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析

针对"上软下硬"地层中大跨隧道拱盖法施工的地层沉降问题,选取某地铁车站的典型剖面,建立二维分步开挖模型,通过分步开挖全过程的数值分析,得到拱盖法不同施工步序下的沉降值,推断控制重要环节为中导洞开挖、拆撑和拱盖施作、侧导洞开挖。对重要工序下地表沉降监测值进行对比分析,进一步对各阶段沉降比重进行验证,并分析两者发生偏差的原因并提出相应对策。