地铁暗挖车站STS管幕结构施工技术研究

在复杂地质及多风险源地段修建地铁车站,传统的暗挖工法不能满足施工需要,STS（steel tube slab）管幕工法作为一种修建超浅埋地铁暗挖车站的新型施工方法被提出。以STS管幕结构修建沈阳地铁某车站为依托,结合现场施工,通过现场试验和监测对顶管过程中的注浆减阻、管间掏土、螺栓连接、混凝土灌注和地表沉降等进行研究,解决了钢管顶进准确定位的难题和大直径带翼缘板钢管减阻问题,得到清理管间土和混凝土灌注的施工方法,并确保了STS管幕工法修建地铁暗挖车站管幕结构的成功实施。     

软土地层大断面管幕箱涵顶进竖向姿态的理论与实测分析

针对千斤顶产生的偏心顶推力作用下箱涵发生的“抬头”现象，采用局部弹性地基模型，首先, 从理论上推导得到箱涵顶进竖向姿态变化的解析解; 然后，结合现场实测分析，探究偏心顶力作用下大断面管幕箱涵的“抬头”机制及变化规律。研究表明： 1) 千斤顶顶推力与顶进阻力合力的作用线不重合而产生的使管节上抬的力矩是首节箱涵“抬头”的核心诱因； 2) 缓解首节箱涵“抬头”问题的主要施工措施有减小掘进机顶推力或正面土压力、增加上排管幕刚度、对箱涵上表面进行局部减摩、对箱涵下部进行冲洗卸土等，其中，减小掘进机顶推力或正面土压力效果最为明显。     

箱涵顶进对下方管幕的力学作用分析

采用管幕-箱涵法施工的超浅埋连接通道跨越运营地铁时,施工前对场地的土堆清理及基坑开挖工作已使地铁隧道产生较大变形,为确保地铁的安全运营,对后续管幕、箱涵的施工进行严格控制。利用解析计算的方法,根据箱涵相对原状土等效重力大小的不同,建立2种力学模型,分别按照弹性地基梁和普通梁2种模型对管幕的受力进行研究; 推导出2种计算模型下的力学公式,分析在箱涵顶进的过程中,箱涵下方管幕受力和变形的变化规律,为进一步研究管幕下方地铁隧道的受力情况提供参考。     

中铁隧道集团承建的北京地铁五号线崇文门车站胜利完成下穿既有环线管幕施工

地铁车站下穿既有环线管幕施工在国内同类工程中尚无先例。北京地铁建设公司、中铁隧道集团公司05标项目部先后组织了30多次专家会议，对地铁车站下穿既有线施工进行综合论证，最终确定了咬合管幕施工方案，05标项目部随即对施工方案进行了细化。在正式施工之前，项目部对管幕施工工艺、相关辅助措施的完善和管幕施工对环境的扰动进行了试验，获得了宝贵的经验和参数实施指导生产。     

地下工程支护-结构一体管幕预筑法技术及发展

地下工程支护-结构一体管幕预筑法,是一种全新的暗挖施工方法,其核心思想不同于传统地下工程暗挖法,即首先施作地铁车站永久结构,然后在永久结构保护下进行全断面土方开挖。支护-结构一体管幕预注法的施工关键技术包括大直径钢管长距离顶进施工技术、管幕空间切割焊接成形技术及狭小空间钢筋混凝土结构施工技术。通过实践证明,该技术将加固、支护、主体结构合为一体并一次建造成形,可大大减少开挖支护步序,降低临时支撑用量,有效控制地层变形,保证地下良好的作业环境。     

拱北隧道暗挖段曲线管幕顶管施工精度控制技术

针对曲线顶管相对直线顶管精度控制难度更大,管幕形成难的问题,以拱北隧道暗挖段曲线管幕顶管施工为例,从顶管轨迹控制测量、顶管始发、顶管顶进、顶管接收等方面进行了研究,分析了在敏感的周边环境、复杂的地质条件下、长距离、曲线管幕顶管施工的精度及沉降控制技术。经分析,采用UNS导向系统并在合理的顶进参数及有效的控制措施条件下,通过纠偏手段和精度控制,可以有效降低后行管对先行管影响,确保管幕形成。     

不同地下水位下地铁车站施工沉降对比分析

为了对比分析不同地下水位下地铁车站在施工过程中的沉降变化情况,以长春地铁2号线解放大路车站为实际依托工程,建立了该地铁车站的有限元模型,并且将有限元计算结果与现场实测的施工沉降数据进行对比分析,验证了有限元模型的可靠性。分析了地铁车站中轴线上方的地表沉降在施工过程中的变化情况,并对上导洞、中导洞及1、2洞室拱顶沉降在施工过程中的变化情况进行了分析。通过定义3种不同地下水位工况,将不同地下水位下地铁车站的施工沉降曲线进行对比分析。结果表明:地铁车站中轴线上方地表沉降的有限元计算结果和实测数据的最大误差仅为5.6%,地铁车站中轴线上方的地表沉降量呈现出阶梯式的变化趋势,随着地下水位高度的下降,拱顶沉降量的增长幅度存在突变情况。     

管幕洞桩法地铁车站设计施工关键技术研究

当暗挖地铁车站受限于环境条件采用平顶直墙的结构型式时,为保证车站结构安全实施,可采用管幕洞桩法进行施工,即利用车站上层先行导洞沿车站顶板结构上方打设横向大直径密排管幕,形成一个能够抵御结构上部土体荷载的强支护结构,继而在管幕保护下进行洞桩法后续施工。以北京地铁19 号线工程右安门外站为工程背景,阐述管幕洞桩法地铁车站的施工工序及工艺特点,对复杂环境条件下管幕打设、导洞开挖、打桩、扣拱等关键技术环节进行分析,明确其设计施工中的技术要点,并对车站施工监测数据进行分析。结果表明: 1)管幕打设和导洞开挖是管幕洞桩法引起地层沉降的关键工序; 2)管幕洞桩法施工对周边环境和地表沉降影响较小,适合修建超浅埋、大断面、复杂地质条件下的暗挖地铁车站。     

国内地铁首次!北京地铁大规模管幕棚盖施工工艺应用成功

正2018年10月16日,随着最后1根钢管柱缓缓施工到预定位置,标志着中铁隧道局集团有限公司施工的北京地铁19号线平安里车站超浅埋暗挖施工实现了车站结构上方全棚盖,至此,该车站历时14个月的大规模管幕棚盖施工圆满结束。这是北京地铁首次大规模运用管幕棚盖施工工艺,在国内尚属首次,对以后的城市地铁超浅埋暗挖棚盖施工具有示范引领作用。平安里站上跨6号线既有线,车站上方市政管线多、改移难。此次北京地铁19号线平安里站主体暗挖工程创新研发并成功应     

地铁明挖车站引黄管悬吊保护施工技术

以呼和浩特市轨道交通2号线一期工程成吉思汗广场站、毫沁营站相关管线明挖车站施工的安全和资料为背景,对引黄管悬吊保护施工技术进行探讨,并并对明挖车站引黄管悬吊保护施工技术分析,探求高效的地铁施工技术,可为类似地铁施工提供参考。     

预制装配式地下车站结构施工阶段力学行为分析

为确保预制装配式地下车站结构在施工过程中的安全与稳定，了解预制装配式地下车站结构施工阶段的力学规律，以长春地铁2号线捷达大路站装配式车站为工程背景，通过数值模拟和现场实测相结合的方式，对预制装配式地下车站结构的施工全过程展开分析。研究结果表明： 1）顶部回填和水位恢复2个阶段对结构内力和变形影响较大； 2）丝杠设置、混凝土分层回填等特殊施工节点对拼装成环和侧壁回填阶段结构的内力和变形有较大影响； 3）通过将数值计算结果与现场实测结果进行对比分析，验证了模型分析的可靠性。     

下穿输水隧道对北京地铁五棵松站的影响之数值分析

2条平行暗挖输水隧道从北京地铁五棵松站下方穿过,2条隧道中心间距为94 m,隧道毛洞顶部距离车站底板仅3717 m,属于近接施工问题。为了确保输水隧道施工时,地铁车站结构及轨道的安全,采用三维有限元仿真分析的方法对输水隧道开挖全过程进行模拟。通过对地表位移和车站顶、底板位移随开挖过程变化规律进行计算分析,得出需要对输水隧道扩大段、注浆通道和下穿隧道周围的土体进行注浆加固,才能确保地表和轨道位移不超过规范所规定的限值,并提出为了降低施工过程中,地铁车站两侧因不均匀沉降而产生的扭矩,需要在车站两侧采用对称施工的建议。     

地铁明挖车站-市政桥梁合建结构的关键技术研究

地铁明挖车站和市政桥梁合建时,为同时满足2种不同类型构筑物的安全和使用功能要求,需对其中的关键技术难题进行分析研究,以采取合理可行的结构形式。依托成都地铁白佛桥明挖车站与其上部市政桥梁的建设,总结国内类似工程经验,根据工程特点确定桥梁承台与地铁车站顶板进行固结连接,桥梁跨度与地铁车站框架柱跨进行匹配,同时桥墩避开地铁车站端头井、换乘节点等复杂结构受力区域进行布设; 建立三维荷载-结构模型,计算分析上部桥梁荷载对地铁车站结构构件内力及变形的影响,并根据计算结果,对桥墩影响范围内的车站顶底板和侧墙的厚度及配筋进行增强,桥墩轴线下方的地铁车站框架柱采用型钢-混凝土组合结构,以满足合建结构的承载能力、变形、裂缝控制等要求。另外,选取LS-DYNA软件,采用非线性时程分析法对合建结构进行抗震计算分析,计算结果显示： 车站板、墙、梁等构件在支座处出现应力集中现象,各结构构件的承载力强度及变形均满足规范要求。     

拱北隧道曲线顶管管幕施工关键技术

为了解决高水压复合软土地层曲线管幕施工技术难题,以拱北隧道曲线管幕工程施工为依托,分析临海复合软土地层、高地下水压力以及敏感周边环境对施工的苛刻要求和巨大风险。总结出包括顶管机选型、高水压顶管始发和接收技术、小间距曲线顶管精度控制技术、管道结构和密封测试、复合地层顶管泥浆及障碍物处理措施的曲线顶管管幕综合施工关键技术,解决了复合地层顶管设备和泥浆优选、高水压顶管施工密封性、曲线管幕精度控制和顶管事故处理等技术难题。     

螺溪洲大桥主桥顶推施工全过程仿真分析

大跨径敞开式K形钢桁架的设计和建设案例较少,顶推施工难度较大。依托螺溪洲大桥工程,对大跨长联敞开式K形钢桁架顶推施工的关键技术进行研究,利用有限元软件Midas Civil对其顶推施工全过程开展了模拟和分析,校核了钢桁架和导梁的强度,并对各个状态下的顶推力进行了计算,同时校核了临时墩的强度。分析计算结果显示,钢桁架、导梁及临时墩柱在顶推法施工中均可达到结构的受力要求,采用有限元方法可有效预测顶推施工中基础和临时墩的顶推力大小。     

基于IOWA算子的地铁车站深基坑施工安全综合评价

为解决地铁深基坑施工安全评价指标模糊性、灰色性和专家认知极端性造成安全等级难以确定的困难，提出基于IOWA算子的地铁车站深基坑施工安全评价方法。主要研究与结论如下： 1）耦合WBS-RBS 2个维度从渗流破坏、突涌破坏、机械伤人、坑内土体滑坡、支撑失稳、踢脚破坏6个方面构建指标体系； 2）对专家初始决策数据重新排序，利用IOWA算子确定指标初始权重并引入系数调整边界权值，得到指标最终权重； 3）运用灰色聚类提升评价过程透明化，聚类分析出车站深基坑施工安全等级； 4）以郑州地铁1号线紫荆山车站为例，认为紫荆山车站深基坑施工安全等级高，渗流破坏、坑内土体滑坡、支撑失稳、踢脚破坏是影响深基坑施工安全的主要风险指标，建议施工方重点关注。     

拱北隧道工程中曲线顶管顶进力实测分析

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段采用曲线顶管管幕支护的施工方法,在复杂地层条件下计算曲线顶管顶进力是顶管施工的重点与难点。工程共计使用了37根外径为1 620 mm、平均长度约为255 m的钢顶管。结合现场施工记录,采用2种不同的计算方式对顶进力进行了估算并与实际顶进力进行对比验证。结果表明： 经验公式中的摩阻力计算在埋深较大时比较符合实际情况,在浅层的淤泥质地层中则偏大;直接采用被动土压力计算迎面阻力是偏保守的;顶进力的大小与泥浆润滑关系密切,初始阶段泥浆的润滑作用并不显著,在形成稳定的泥浆套过程当中摩阻力会逐渐下降,甚至小于1 kN/m2。     

拱北隧道曲线管幕顶管顶力参数取值研究

港珠澳大桥拱北隧道采用36根直径1.62 m、长255 m的曲线管幕作为超前支护穿越拱北口岸。为解决顶管顶力计算值与实测值之间的巨大差距，依托港珠澳大桥拱北隧道管幕工程，采用《规范》、Shimada、JMTA 3种公式对顶管顶力进行理论计算，同时对公式计算参数按来源分为管节参数、土层参数及经验参数3类。以《规范》公式为例，从经验参数选取是否合理的角度对顶力的计算进行了研究，并通过经验参数调整前后顶力计算值与实测值的对比，认为经验参数的调整是可行的，提出了经验参数取值优化的建议。     

盾构下穿施工对某地铁车站结构影响分析

为研究盾构下穿施工对某地铁车站结构的影响，运用数值模拟建立了盾构左右线下穿地铁车站各个阶段的数值模型，分析了盾构左右线不同施工阶段地表沉降规律、车站底板轴线沉降和车站轨道结构沉降规律。     

盖挖逆作车站钢管混凝土柱置换技术研究

为解决盖挖逆作法地铁车站钢管混凝土柱的垂直度施工偏差问题,以某地下3层3跨地铁车站实际工程为例,对钢管混凝土柱的垂直度偏差处理进行研究。某盖挖逆作法地铁车站施工的钢管混凝土柱,负1层至负3层柱底向车站横断面方向的偏移量分别为114、254、375mm,向车站纵向的偏移量分别为44、68、93mm,垂直度偏差超出了《地铁设计规范》及《钢管混凝土结构技术规范》的要求,需要对倾斜的钢管混凝土柱进行置换处理。主要措施如下:1)采用混凝土与钢管柱联合支撑的方式对置换结构进行临时支撑;2)拆除钢管混凝土柱时,采用静力拆除与人工剔除相结合的方式,保留原梁、板内的钢筋;3)新增钢管顶加强环与负1层柱顶原加强环顶紧,并采用螺栓与焊接连接的方式进行可靠连接;4)施工全过程采用自动化变形监测与应变监测相结合。实践表明置换方案合理可行。