大跨度双层车站零距离下穿既有线方案研究

随着地铁建设的日益发展,地铁线网越来越密集,大量的新建地铁线路需要穿越既有线或其他建筑(构)物.目前穿越既有线的施工技术大致可概括为盾构法穿越、注浆+矿山法穿越、冻结+矿山法穿越和托换法穿越等几种方式.一般情况下,在既有结构和下穿结构之间设置一定的安全距离,保证穿越时既有结构的安全.当下穿结构开挖断面尺寸较小时,也有越来越多的工程采用不留或少留间隔土下穿,施工技术也逐渐成熟.但对于大跨度双层车站零距离下穿既有线的工程实例很少,缺乏这方面的经验.结合长春的一个地铁车站下穿既有线区间隧道工程,对采用平顶直墙洞桩托换法进行下穿施工的方案进行深入研究.     

盾构隧道管片上浮的机制研究

盾构法施工时难以避免地会对隧道周围地层造成扰动,引起地表位移,对盾尾间隙的充填可以有效地控制盾尾地表沉降。但在盾构掘进、盾尾间隙注浆施工中,隧道管片局部或整体上浮现象也时有发生。对管片结构在施工过程中受力状态进行分析,将管片的上浮归为四大类,即管片封闭成环的上浮、盾构掘进顶推时的上浮、脱出盾尾后管片的上浮、浆液初凝后管片的上浮。并提出管片脱出盾尾后至浆液初凝前的上浮计算方法,此外针对盾构施工期间管片的上浮,提出了管片上浮的控制措施。研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计及施工提供一定的技术依据。     

区间地铁工程下穿既有车站影响分析

针对沈阳地铁某区间工程下穿既有车站的情况,建立区间下穿既有车站的数值模型,分别计算区间不加临时支撑的台阶法、区间加临时支撑的台阶法、CRD法、加临时支撑的台阶法初支后用豆粒石填满隧道再用盾构法施工时既有车站的沉降和变形,采用FLAC3D进行数值模拟分析,研究下穿既有地铁车站的区间采用不同施工方法对既有地铁车站的沉降和变形影响,为今后类似工程的设计施工提供参考。     

WSS深孔注浆工法在矿山法区间下穿既有盾构区间中的应用研究

以北京地铁6号线平安里站—北海北站矿山法区间下穿地铁4号线既有盾构区间特级风险源工程为背景,介绍了WSS深孔注浆工法在矿山施工地层超前加固中的应用,实践证明采用WSS工法对隧道土体进行超前加固,有效控制了既有线结构的沉降,保证了既有线结构的安全,同时,该次矿山法区间成功下穿盾构区间为北京市轨道交通工程的首次,为类似工程提供借鉴经验。     

大直径盾构下穿既有地铁车站的施工模拟

大直径盾构铁路隧道下穿已经建成的某地铁4号线车站及近邻的地铁2号线车站,为确定设计方案可行性,保证车站结构安全及运营正常,采用三维有限元对盾构近邻施工过程及后期变形沉降进行分析。盾构外径11.97 m,与既有地下车站最近距离约4 m。通过三维模拟盾构掘进、同步注浆及管片脱出盾尾后受力情况,分析盾构施工对地铁的影响,提出降低施工影响的工程措施建议,为确定方案提供了依据。     

盾构施工引起地层损失率变化特征

城市地铁盾构法施工对周围土体产生扰动引起地表位移是施工中必须重视的问题。当盾构隧道下穿既有隧道或管线等构筑物时,地层位移不可忽略。以北京地铁14号线方-十区间为背景,采用地层分层位移监测技术体系,通过多元回归分析和坐标转换等方法监测得到某一位置不同深度测点地层位移,研究不同深度地层的竖向位移分布特征以及随盾构推进的动态变化规律,并结合数值模拟进行对比分析。结果表明：地表和不同深度地层都呈现明显正态分布的沉降槽特征,沉降槽最大沉降值从拱顶传至地表过程中逐渐衰减且变形影响范围不断向两侧扩展,埋深较小的沉降槽宽而浅,埋深较大的沉降槽窄而深。实测结果及数值模拟均揭示了盾体通过阶段和盾尾脱出后阶段占有最终沉降较大比例,这为有效充填开挖间隙以及加强盾尾空隙注浆效果以有效控制地层位移提供理论支撑及指导意义。     

基于正交分析法的厚冲积层中盾构下穿管廊变形分析

针对济南市区特殊洪冲积地质条件,在地铁双线盾构隧道下穿既有市政管廊的情况下,分析了盾构施工引起管廊变形的机理,结合管廊敏感性特点提出了盾构穿越管廊的几种工况及加固措施,并依据正交试验原理对3个指标进行了四因素三水平分析,得出了以下结论:对管廊沉降及管廊转角影响最大的因素是盾构左右隧道施工间距;对管廊周围塑性区面积贡献最大的是盾尾注浆范围。以上结论可为盾构施工穿越变形控制要求严格的市政管廊提供参考。     

砂卵石地层盾构始发段下穿既有线施工技术

新建盾构隧道下穿既有地铁线路施工时会引发交汇段地表沉降叠加,对既有地铁线路运营安全产生威胁。本文以成都砂卵石地层新建地铁6号线盾构始发段下穿既有3号线施工为例,针对盾构在始发端头下穿施工时存在的建压困难、沉降控制难度大、施工安全风险高等难题,采用了始发延长钢环密封保压、中盾注浆盾构间隙、辅助注浆纠偏、自动化实时监测等技术措施及管理手段,顺利通过下穿既有地铁。     

城际铁路隧道下穿机场滑行道方案探讨

珠三角城际铁路新塘经白云机场至广州北工程花机间隧道下穿广州白云国际机场T3、T4及特种车滑行道。针对穿越工程地层上软下硬、岩溶发育的特点,在不停航的情况下,对盾构法及矿山法穿越方案进行探讨。设计通过超前预注浆加固、高压水平旋喷桩超前支护、长管棚超前支护等措施保证穿越工程的安全。经数值分析,各项指标满足机场方面要求,明确采用矿山法下穿滑行道的可行性,同时建议对先行隧道施工过程中的最大沉降控制值按最终控制标准的80%~90%进行控制。岩溶按"开挖前探明、开挖中发现"进行分类处理。     

下穿地铁车站暗挖施工对既有线影响分析

研究目的:近距离穿越既有线工程施工过程中,要保证既有隧道的安全运营,同时不破坏既有隧道结构安全性,这就要求施工对既有构筑物的影响减到最小,以保证工程施工和既有线运营的安全。本文结合北京地铁4号线宣武门车站超近距下穿既有2号线宣武门车站暗挖施工,分析开挖支护施工对既有线的影响。研究结论:(1)开挖支护施工对既有车站变形影响的控制效果总体良好,所有变形值未超出下穿既有车站施工目标控制值;(2)严格遵循对称原则,左右线同时、同步、对称进行;(3)型钢拱架能及时快速地对地层产生支护阻力,同时采取跟踪补偿注浆技术可达到主动控制沉降的目的,实践证明非常有效;(4)管棚注浆系统和既有结构底板的支撑作用显著;(5)本研究成果对城市地铁邻近既有线施工具有借鉴意义。     

下穿运营线路的黄土塬盾构隧道的施工风险与对策

以位于黄土塬区的引汉济渭二期工程南干线引水隧洞为依托,探讨分析了黄土塬地区盾构引水隧洞下穿高速公路路基段和运营线路造成的地层扰动影响,在此基础上提出加强注浆、地层预加固、控制盾构土仓压力及出土量等措施以减少地层不均匀沉降的施工风险;针对盾构掘进穿越黄土塬区地层时,由于地下水位高,砂土渗透性强导致掘进困难,每环掘进漏泥多,清理时间长,盾尾涌水及螺旋出土机喷涌现象频繁发生的问题,研究了盾构喷涌的形成机理,据此制定了渣土改良、盾构掘进参数优化等防喷涌的施工对策;形成了针对黄土塬区盾构法引水隧洞下穿运营线路的施工风险分析与对策,为现场作业和相似工程提供施工指导。     

变位分配原理在地铁密贴穿越工程中的应用

北京新建地铁10号线车站密贴下穿既有1号线车站为北京市目前最大规模的密贴穿越工程,为保障既有线正常运行,要求下穿站施工引起的既有站满足沉降量小于3mm。结合平顶直墙CRD+多重预顶撑施工工艺,依据变位分配原理及数值计算结果,分析既有车站结构的变形特点及沉降规律,并以此制定了既有车站结构的分步变位控制标准;采用自动化与人工监测相结合的方式,将控制标准根据施工步序分解使用,分阶段控制工程自身及既有公主坟站的变形;对比分析计算值与实测值,实测值略大于计算值,但两者的沉降分布曲线大体一致,且各测点最终累计沉降值均满足3mm沉降控制指标。分析结果表明,变位分配控制原理在地铁密贴穿越工程,尤其是沉降控制标准严格的穿越工程中具有较高实用性,可为以后类似工程提供技术支持。     

软弱砂层下的地铁隧道穿越建筑物的加固技术及注浆控制效果分析

地铁隧道在富水软弱砂层下穿越建筑物时,容易引起开挖面涌水突泥、围岩滑塌失稳以及建筑物不均匀沉陷等工程灾害。以青岛地铁枣李区间隧道软弱砂层带下穿建筑物工程为例,提出了全断面超前帷幕注浆、初支背后径向注浆及洞内补偿注浆联合加固技术。通过数值计算考虑注浆膨胀作用,分析了隧道下穿施工过程的地表变形及建筑物稳定性特性。研究表明:隧道在软弱砂层中采用全断面超前帷幕注浆会引起地表隆起现象,双线隧道地表呈现M型隆起变形,后开挖隧道变形值较大;地表建筑物在注浆膨胀作用下表现出正曲率变形,后开挖隧道正上方建筑基础最易发生破坏;穿越富水软弱砂层时不能一味提升注浆压力来提高地层刚度,应与现场监测结合进行施工控制。     

地铁盾构隧道下穿既有铁路变形控制研究

盾构隧道下穿既有铁路线路会造成铁路线路沉降变形,影响列车的正常运行。基于此,在某实际工程的基础上,对地基加固、盾构下穿过程中铁路线路沉降情况进行监测分析。结果表明：旋喷桩加固注浆施工对铁路线路影响很小,当旋喷桩加固施工完成后,主加固区施工对铁路线路影响较大;地基加固对盾构下穿时铁路线路变形控制有较好效果,隧道穿越施工期间,路基最大沉降量为36．52mm,轨面最大沉降量为15．88mm,满足规范要求。     

上软下硬地层区段新建地铁线路盾构法下穿既有地铁运营线路关键施工技术

近年来,新建地铁线路盾构法下穿既有地铁运营线路的情况越来越多.针对广州地区常见的上软下硬地层,以广州地铁22号线盾构法下穿既有3号线工程为例分析关键施工技术.将水平定向钻施工、超前预支护、预加固等传统方法与盾构法施工相结合,形成了地面水平定向钻孔注浆、盾构机超前注浆孔注浆、洞内深孔跟踪注浆等加固方法,并结合工程经验和理论计算设定了最优施工参数和自动化监测方案.工程实践表明,所采用的加固方法严格控制了既有线路变形和位移,确保了既有线路的运营安全,也降低了新建线路施工安全风险.     

新建隧道近接穿越既有运营地铁隧道关键技术

研究目的:近年来各地城市轨道交通新建线路穿越既有运营线路的情况与日俱增,实际工程中出现沉降过大或影响正常运营的情况越来越多,究其原因,主要是各类穿越既有线情况不尽相同,在穿越工法、技术保障措施与预留措施等方面尚无系统性研究成果。为规范各类穿越既有线工程技术措施,本文就目前穿越既有线工程中存在的一些主要问题展开研究,并提出相应的解决方案。研究结论:(1)新建隧道穿越既有线工程,应遵循"能盾则盾"的基本原则,并提出了盾构微扰动施工关键技术;(2)提出了大管棚超前支护、袖阀管地层预注浆、全断面深孔注浆与旋喷桩加固等辅助技术措施;(3)明确了先期线路给后期线路预留穿越条件的必要性,并提出了夹土体预注浆加固与跟踪注浆、素混凝土桩以及先期隧道纵向刚度加强等切实可行的预留措施;(4)针对新建基坑近接跨越既有运营隧道,提出了"化整为零"的小基坑开挖方式与基于拱盖结构的受力转换体系;(5)本研究结论可为后续穿越既有线工程提供借鉴或参考。     

盾构隧道近距离穿越燃气管道影响分析

盾构隧道近距离穿越燃气管道易引起管道及周边地层变形，控制效果不佳可能引发工程事故。依托某盾构隧道长距离穿越燃气管道工程，采用ABAQUS建立盾构隧道掘进对管线影响的三维有限元模型，研究地表和燃气管道受力及变形，并对比分析下穿过程不同掌子面支撑压力和同步注浆压力对燃气管道沉降影响规律。结果表明，掌子面支撑压力增大，燃气管道沉降量随之小幅减小；盾尾同步注浆压力增大，燃气管道沉降显著减小，同步注浆压力控制在1.1～1.3倍静止土压力范围可满足燃气管道变形控制要求。经现场实测验证，燃气管道最大沉降速率仅为0.25 mm/d,小于变形控制标准。     

盾构小曲线半径下穿铁路沉降分析

对土压平衡盾构小曲线半径下穿京沪、京九等12股铁路进行了沉降监测及分析,结果表明:此类工程地表沉降规律特点是盾构到达前及管片脱出盾尾后沉降速率较大,后期沉降较小;采取铁路地基注浆、轨道扣轨、二次及后期径向注浆可以很好地控制地表沉降,保证后期沉降稳定;盾构推进过程中盾构推力较大、速度较大、扭矩较大、同步注浆量较小,均会加大地表沉降。     

地铁盾构施工下穿既有明挖隧道模型试验研究

为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂直下穿既有6线隧道的施工过程,并分析下穿过程中既有6线隧道和地层土体的沉降变形规律。结果表明：随着既有隧道底部地层距盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为1.5倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道拱顶距离分别为1倍洞径和1.5倍洞径时沉降最大差值为31.25%;6线隧道结构与其下方地层产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于80%。     

暗挖区间隧道下穿既有地铁施工技术

以新建深圳地铁7号线皇岗村站—福民站区间隧道下穿既有地铁4号线福民站为工程背景,首先分析了工程难点及应对措施,然后从地下连续墙拆除、深孔注浆加固、回填及补偿注浆、平顶直墙隧道施工4个方面阐述了下穿施工关键技术。经实施,全断面深孔注浆与工作面注浆相结合可以全面改良隧道岩土体,使得施工对既有车站结构的影响大大降低;在开挖及支护过程中,支撑钢架与既有车站结构底板密贴牢固;在加固过程中背后回填及补偿注浆可以减小车站结构变形沉降。监测结果显示各项变形值均小于控制值。