PBA法地铁车站施工诱发地表变形规律研究

研究目的:PBA法在车站暗挖工程中的成功应用能够解决松散软弱地层大面积地下开挖兴建工程的技术难题,基于此,本文以西安黄土地区首个PBA工法车站为工程背景,对先期小导洞开挖数量及开挖顺序的合理确定进行研究,从而得到有效控制地表变形的开挖方式,为该车站的结构设计提供设计参考。研究结论:(1)从车站竖向分析,采用"先上后下"开挖顺序不会对上层土体造成二次扰动,六导洞形式可减少地表沉降约20%,四导洞形式可减少地表沉降约15%;(2)从车站横向分析,采用"先边后中"开挖顺序可有效减少导洞间的群洞效应,六导洞形式可减少地表沉降约10%,四导洞形式可减少地表沉降约10%;(3)从围岩塑性区范围上分析,导洞塑性区主要表现在导洞肩部、帮部及底部,四、六导洞形式采用"先上后下,先边后中"开挖顺序,导洞间塑性区贯通程度及范围都明显减小,可减小由于多导洞开挖对周围土体产生群洞效应的影响;(4)采用"先上后下,先边后中"开挖顺序可有效控制地表变形及塑性区范围,该设计方案可为日后类似黄土地区PBA工法地铁车站提供结构设计依据。     

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。     

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。     

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。     

PBA地铁车站施工过程引起的地层沉降分析

以北京地铁蓟门桥站为工程背景,针对PBA地铁车站穿越各类土层的情况,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。各种地层下PBA工法施工过程中引起沉降的最主要步骤均为导洞开挖施工阶段,发生沉降最大的部位在下导洞拱顶处,而剩余各阶段的沉降值在不同地层条件下差异较小;各地层中施工在同步序条件下引起沉降值由大到小的顺序为填土、粉质粘土、粉土、粉细砂、卵石-圆砾和卵石,深孔注浆加固措施对地层沉降的控制效果排序与之相同。结合工程的具体情况,对拟建车站施工过程的沉降值进行预测,并对施工中的土体加固提出了具体要求。研究结果为车站施工方案的可行性提供了依据。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。     

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。     

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。     

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。     

边桩对PBA法黄土车站地表变形的影响分析

研究目的:边桩作为PBA法施工中主要的承重构件之一,其参数对控制车站变形具有重要意义。因此,本文以西安黄土地区某PBA法施工的地铁车站为背景,分别研究不同入土深度和直径对地表和边桩变形的影响规律,从而为黄土地区PBA法施工边桩参数选取提供参考。研究结论:(1)地表沉降曲线沿车站中线轴对称分布,中间沉降量最大,向两边减小;边桩水平位移曲线呈现"鼓肚"形式;(2)地表的沉降量及边桩的侧向位移随入土深度的增加而减小;随着直径的增加,地表下沉和边桩的侧向位移逐渐减小,减小速率随着相关参数的增加而减小;(3)从变化幅度来讲,入土深度达到承载力和稳定性要求后,增加入土深度对改善边桩位移影响较小;适当增加边桩桩径,可以有效改善边桩的水平位移;(4)入土深度对塑性区的分布范围具有重要意义,入土深度过小会产生较大的塑性区,影响结构的整体稳定性;(5)本研究成果可为日后黄土地区PBA法施工边桩参数选取提供一定的参考依据。     

浅埋暗挖地铁车站施工方案模糊优选

以北京地铁十号线工体北路站为依托工程,在定性分析洞桩法顺筑及逆筑方案特点的基础上,基于模糊优化理论建立了浅埋暗挖地铁站施工方案的多目标模糊优化模型,对车站施工方案的选择问题进行了探讨。结果表明:工体北路站采用CRD工法、洞桩法逆筑方案及顺筑方案均有一定的可行性,为了确保地表沉降得到控制,最终确定洞桩法逆筑方案为最优方案,研究结果可供类似工程参考。     

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。     

柱洞法在北京地铁车站工程施工中的应用

以北京地铁15号线学院路站为研究背景,通过查阅资料、咨询专家并进行数值模拟等手段,确立了对导洞内土体进行深孔劈裂注浆措施,加固土体并形成隔水层,取代了传统的地面降水,节约了场地,消除了因降水造成地层水土流失而引起周边建(构)筑物的不均匀沉降,也避免了城市地下水资源浪费。将原来柱洞法的6导洞改为8导洞,钻孔灌注桩改为人工挖孔桩,并对车站结构施工工序进行了优化。工程实践表明,修改后的施工方案缩短了工期,提高了施工效率,效益较好。     

营盘路江底大跨隧道施工安全性分析

以长沙市营盘路湘江隧道西岸南线A型大跨段为实例,对复杂条件下浅埋大跨江底隧道的施工安全性进行具体分析。研究结果表明:在未采取任何地表加固措施的条件下,采用双侧壁导坑法进行南线A型大跨施工时,地表沉降达72mm;临时支撑拆除时,初期支护轴力、弯矩和剪力增大明显,结构不能满足安全要求,还需采取加固措施。     

区间扩挖隧道纵向穿越立交桥施工加固技术

哈尔滨市轨道交通一号线铁路局至教化广场区间隧道为扩挖隧道,穿越立交桥桩基。详细介绍该区间隧道扩挖的施工方法、加固方案的选择和确定,并通过对立交桥桥墩和地表进行沉降观测,指导扩挖施工顺利进行,从而保证施工风险可控。     

浅埋条件下并行立交隧道施工安全性的三维数值模拟

以长沙市营盘路湘江隧道东岸并行立交段施工为研究对象,对浅埋条件下并行立交隧道施工安全性进行三维数值模拟分析。研究结果表明：隧道施工结束后地表沉降最大值为39．66mm,并位于隧道上下立交区域,地表沉降不能满足安全要求,还需对地表采取加固措施,如采取地表锚杆、地表袖阀管注浆或旋喷桩加固;下部隧道初期支护变形及受力受上部隧道施工影响不大,安全系数均大于1,结构能满足安全要求,但施工中仍不能忽视对初期支护变形及内力的监测,视情况采取加固措施,或改变施工工艺,如可以先行贯通下部隧道二次衬砌。其研究结果可为类似地质条件和施工方法的同类工程提供借鉴。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义.依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加...