新建地铁车站下穿既有运营车站施工技术

随着城市基础设施的持续建设,地铁轨道交通呈现快速发展的趋势,根据地铁线路规划和线路间换乘的需要,新的地铁线路在施工中将不可避免地会穿越既有运营线路.通过南京地铁2号线车站下穿1号线既有运营车站施工实例,对车站下穿设计、施工工艺及其关键工作等的详细论述,为在复杂施工环境和地质条件下进行新建地铁车站下穿既有运营车站提供了宝贵的经验.     

新建地铁车站深基坑紧贴既有地铁站变形分析

以新建北京地铁10号线二期宋家庄站和7号线双井站为例,对新建地铁车站深基坑紧贴既有地铁车站特级风险采用FLAC3D和Midas-GTS两种有限元软件进行分析,并结合10号线二期宋家庄站现场变形监测结果对比研究,总结降水、基坑开挖等不同阶段引起既有车站的水平、竖向变形规律,并提出风险预警及施工加固措施.     

地铁车站顺行密贴下穿既有隧道安全风险评估

借鉴已有的穿越工程安全风险评估手段,引入肯特法安全风险评估技术,从工前检测、工前评估、工中动态控制及工后评价4个方面入手,建立了适用于新建地铁顺行密贴下穿既有隧道结构的安全风险评估体系.通过工前检测和工前评估可以精准地掌握既有隧道结构的服役状态并确立合适的施工期间允许变形控制值;工中动态控制实时地反映了既有结构的变形情况,是该评估体系的重中之重;工后评估突出施工结束后对既有结构的检测及监测,以图评价整个施工过程对既有结构造成的影响.将该成果应用于新建北京地铁15号线奥林匹克公园站顺行密贴下穿大屯路隧道施工过程中,结果表明,穿越工程安全风险控制达到了预期的控制目标,确保了大屯路隧道在隧道施工过程中的安全运营.     

地铁车站长距离密贴下穿既有隧道结构的地震响应

为研究长距离密贴下穿地下空间结构的地震响应特征,以某新建地铁车站结构长距离密贴下穿既有隧道结构为对象,基于FLAC3D有限差分软件,建立三维数值计算模型。在输入日本阪神(Kobe)地震波的条件下,分析上部既有隧道结构在有无下穿地铁车站结构时的地震响应。计算结果表明:输入水平方向的地震波,有无地铁车站结构的隧道结构的位移-时程与加速度-时程曲线规律大致相同,均随深度的增加而减小,且变化趋势相似于施加的地震波。隧道顶板与底板的加速度反应时程曲线与基岩输入地震波的形态基本相近,隧道结构顶板的水平加速度峰值大于底板的水平加速度峰值。与单一隧道结构的位移-时程和加速度-时程曲线相比,密贴地铁车站结构对隧道结构的动力响应有减弱效果。下穿地铁车站对上部隧道结构的动力加速度响应有不同程度的减弱效应,且越靠近车站结构减弱幅度越大,下部车站结构的减震耗能现象存在于某一局部范围内。     

深基坑十字交叉换乘既有地铁车站变形特性分析

基于新建天津地铁5号线与既有地铁1号线十字换乘车站——下瓦房站的现场实测数据,研究深基坑开挖与既有车站十字相交时,基坑围护结构、墙后地表和既有车站的变形规律.研究结果表明:围护结构最大水平位移约0.064%H(H为基坑开挖深度),位于地表下约0.63 H.墙后地表最大沉降约0.025%H,位于墙后约0.71 H,沉降槽影响范围约为2 H.墙后地表最大沉降与围护结构最大水平位移的比值介于0.38~1.04之间,平均约为0.77.与基坑开挖方向交叉的既有地铁车站竖向上浮,水平方向外凸,以水平变形为主.既有车站周围止水加固和加固墙后软弱土层可显著减小既有结构变形.     

后建车站基坑开挖及区间近距离下穿既有车站安全技术措施研究

本文以成都地铁某换乘站后建车站基坑开挖及区间近距离下穿既有地铁车站工程为背景,采用三维有限元方法分析研究后建车站基坑开挖及区间下穿对既有车站的叠加影响效应,重点研究后建工程实施对既有地铁车站结构及轨道的力学行为影响,提出切实可行的技术措施,并对施工全过程进行动态监测。研究结果表明:(1)应考虑后建车站基坑开挖及区间下穿对既有车站的叠加影响,以后建车站施工完成后的残余变形允许值作为区间下穿的控制标准;(2)后建车站基坑开挖卸载后,既有车站受偏压荷载发生扭转变形,后建车站支撑结构采用刚度较大的混凝土支撑,能有效控制既有车站的水平变形;(3)后建区间应尽量避免设置于既有车站柱下方,将支撑桩设置于既有车站柱下方,如不能将支撑桩设置于既有车站柱下方,应结合支撑桩实际受力状态进行设计;(4)后建工程实施后,支撑桩边桩轴压力增加2.6倍,应加强边桩设计。     

交叠车站与区间隧道列车振动对环境的影响

以北京地铁5号线崇文门车站下穿既有地铁2号线区间隧道为背景,研究了上下交叠地铁区间隧道与车站在列车同时通过时,其振动对周围环境的影响.根据5号线崇文门车站与2号线区间隧道的空间相对位置,建立了三维弹塑性有限元模型;采用车辆-轨道耦合动力学模型,得到作用于道床底部的列车动载;根据各种可能的列车荷载组合,分别研究了15种动载组合情况下地表振动的规律.     

密贴下穿地下工程施工新工艺“CRD+多重预顶撑”研究

基于北京地铁10号线公主坟站密贴下穿1号线公主坟站的工程背景,参照其采用"CRD+多重预顶撑工艺"的真实施工步序,运用有限差分软件FLAC3D建立了三维精细化数值计算模型,研究了新建站的施工过程中土体塑性区的变化及既有站的变形规律.结果表明,采用"CRD+多重预顶撑"工艺进行密贴下穿施工可有效控制既有结构的变形,满足其沉降控制要求,对比模拟与实测的变形分布曲线,二者吻合较好.施工完成后,既有结构纵断面呈双凹槽式变形,横向为"V"字形沉降,与Peck曲线相似,且底板沉降值较顶板的略大.千斤顶卸除时可能造成结构局部较大变形或开裂,应分级释放其轴力.开挖过程中,土体主要发生剪切破坏,塑性区在四个角点区域向外延伸成蝴蝶形.提出"同步顶升,伺服控制"的施工理念,以实现对既有结构沉降变形的主动控制.     

盾构隧道近接下穿既有地铁车站的数值模拟

以北京某盾构法施工的区间隧道下穿附近既有地铁车站工程为背景,在确定了合理的应力释放率并充分考虑了分步开挖及注浆加固区影响的基础上,采用三维有限差分计算软件FLAC3D进行了数值模拟.模型采用地层-结构模型,土体采用摩尔-库仑弹塑性模型.此外,隧道和车站结构采用结构单元模拟,既有车站变形缝采用连接单元模拟.预测盾构隧道施工后既有地铁车站的变形,为邻近既有车站的安全评估工作提供了依据.     

砂卵石地层地铁近接下穿既有盾构区间施工控制技术

为探究地铁暗挖近接施工下穿既有盾构区间加固技术适应性,以成都5号线近接下穿既有3号线为工程背景,提出适应于成都砂卵石地层的预埋注浆加固保护方案,且通过数值模拟研究了不同注浆加固范围的保护效果、注浆过程对隧道结构影响以及对下穿过程规律性进行讨论,并结合现场监测分析.结果表明:既有隧道注浆加固范围扩大,其隧道结构变形呈线性减小,隧道结构纵向沉降槽呈线性缩小,适当增大既有隧道注浆范围可控制其变形量;预埋钢花管注浆加固过程中,浆液压力和土体硬化将导致既有隧道结构竖向产生沉降,水平方向相向靠拢;地铁下穿过程中,既有隧道结构主要产生竖向沉降,先缓慢沉降,隧道穿过后沉降变形突增,再趋于稳定,前期有一定反应阶段;相比既有隧道,近距离的大范围注浆加固导致土体硬化,5号线结构变形预变形阶段极大缩短,反应时间短,施工风险增大.提出二次衬砌工序优化、深孔注浆加固补救措施以及节点位置格栅密排等措施能够降低既有盾构运营风险.     

北京深埋暗挖地下工程施工及设计方法构思

针对北京深埋暗挖地下工程的关键问题,构思城市深埋暗挖地下工程施工及设计方法。提出以新意法为主体,充分借鉴浅埋暗挖法的现有技术,将新意法与浅埋暗挖法的设计思想相结合,形成一种深埋暗挖地下工程的综合施工方法。即以新意法的超前加固核心土为基础,安全评估阶段需要采用双控标准(超前核心土的变形和既有结构的变形);设计及施工阶段,对于区间隧道采用全断面超前加固,全断面开挖;对于大断面车站结构采用超前加固,分断面开挖。监控量测阶段,需要监测超前核心土的预收敛变形和挤出变形、既有结构的变形、孔隙水压力等信息,并根据监测信息及时调整施工措施和地下水控制方法。该构设思路理论上适用于北京深埋暗挖地下工程的构筑。     

软土地层盾构近距上跨运营地铁施工技术

为研究新建线路上跨既有地铁隧道的施工控制措施的合理性,通过现场试验的方法研究了杭州地铁7号线上跨既有地铁1号线的施工措施,并对隧道变形及地表沉降监测数据等进行了分析.研究表明:1号线运营地铁的道床变形、管片收敛及病害扩张等均得到有效控制;7号线施工过程中的地表沉降、管片姿态等均在允许范围内.研究结果对类似盾构近距离上跨...     

盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行施工工法优选

针对新建暗挖隧道对已建盾构隧道的影响,以济南地铁R3线盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行段为依托,对暗挖隧道不同施工工法进行模拟优选,分析在帷幕注浆加固条件下新建暗挖隧道对已建盾构隧道管片变形及应力的影响,并结合现场实测数据对比验证优选施工方法的可靠性.研究结果表明:暗挖隧道施工工法对于地表沉降和隧道管片的变形影响显著,其中交叉中隔墙(cross diaphragm,CRD)法和双侧壁导坑法在控制地表沉降、管片变形及应力方面差异较小,且两者均优于核心土法和中隔墙(center diaphragm,CD)法.综合考虑施工速度、影响范围以及地表与既有盾构隧道变形控制等因素,确定暗挖隧道采用CRD法施工.现场监测表明采用优选的施工工法可以保证地表变形和盾构管片变形控制在允许范围之内.     

浅埋暗挖隧道双液注浆加固数值模拟分析

二重管无收缩双液注浆技术(WSS)是浅埋暗挖含水砂层隧道施工中的一种有效的预加固技术。文章研究了该技术在浅埋含水砂层隧道开挖中的加固机理,以广州地铁5号线珠江新城至猎德段隧道为例,利用三维有限差分软件对隧道开挖后的变形情况及塑性区进行模拟,分析了有无预加固措施对拱顶地面沉降的影响,认为二重管无收缩双液注浆技术能有效地控制含水砂层围岩的变形和地表沉降,减少隧道初期支护的变形和受力,以保证施工的安全;同时,也进一步论证了有限差分程序FLAC 3D在实际隧道工程分析中的适用性。     

地铁车站小直径管幕工法开挖变形规律

沈阳地铁市府大路站是采用小直径管幕工法施工的地铁暗挖车站.通过有限差分软件FLAC^3D建立车站结构-地层三维模型,分析总结了小直径管幕工法动态开挖过程引起的地层及主体结构的位移变形规律.结果表明:小直径管幕工法开挖过程引起的地表沉降具有明显的阶段性,沉降槽形态在群洞效应和管幕预支护作用的影响下变化频繁,横导洞间土体开挖阶段引起的地表沉降占到了最终沉降的50.54%,该阶段是地表沉降控制的关键阶段;管幕-梁-桩-柱施工完成后,主体结构变形表现出良好的协同作用,横梁竖向变形表现为车站两端小中间大,边桩及中柱的水平位移在负二层施工期间增长显著,占到了水平位移最大值的47.1%和55.8%,该阶段是控制主体结构变形的关键阶段.     

既有暗挖区间扩挖优化技术分析

介绍了北京地铁10号线太阳宫站～三元桥站区间既有矿山法暗挖隧道扩挖为人防段的2种施工方案,在分析了原设计方案9导洞扩挖的优缺点的基础上,提出了"十字撑4导洞"的优化方案,该方案将既有暗挖区间内的十字内撑逐步转换为人防扩挖段初衬的中隔墙与中隔壁,避免了大量的破除工作,将9导洞暗挖施工转换为了4导洞施工,大大缩短了施工工期,降低了工程总体造价.并将原设计人防段由矩形形式变换为马蹄形形式,结构受力更加合理.     

北京地铁敞口式盾构掘进对砂层土体扰动规律研究

敞口式盾构在砂层掘进时会扰动周围土体,易引起地层坍塌.以北京地铁6号线2期敞口式盾构施工段为工程背景,阐述了国内首台挤压式敞口盾构机机体构造及开挖工序,通过地表沉降和地中水平位移监测,研究了盾构掘进对砂层的扰动特征.结合盾构掘进参数分析,探讨了减少土体扰动的控制措施.研究表明,盾构接近测孔区阶段,土体变形规律最复杂;通过和刚脱离测孔区阶段是土层变形控制的重要环节;盾构隧道轴线两侧1.5倍洞径范围内是土体扰动主要区域.所得结论可为砂土地层敞口式盾构施工地层位移控制提供可鉴参考.     

浅覆土盾构穿越潮汐河流地层变形规律

当前中国城市轨道交通发展迅速,地铁开挖下穿越潮汐河流面临诸多风险。为研究浅覆土盾构穿越潮汐河流的地层变形规律,以青岛地铁四号线盾构法穿越某浅覆土潮汐河流为依托,重点考虑河流的潮汐变化,结合工程中采用的注浆压力、工作面压力等施工参数,运用数值模拟的手段建立了更加符合实际情况的起伏地层,进而对地层变形规律开展研究。研究发现河底地层变形与河道水位深度呈正相关;涨潮和退潮时的地层横向沉降曲线形状存在差异且最大沉降量相差达50%;隧道掘进在时间效应上的地表沉降可分为4个阶段,需加强对中期盾构开挖及加固阶段的监测频率。     

基于上海软土模型暗挖法隧道施工的力学特性

为了将暗挖法推广至软土地层轨道交通车站建设,上海市以轨道交通14号线桂桥路车站渡线段为试验段,首创性地采用管幕暗挖法进行地铁车站的施工。依托此工程,本文将上海软土精细化本构模型用于暗挖法施工数值模拟中,研究了基于上海软土模型的暗挖法隧道施工位移、应力、应变等力学特性。主要结论如下：(1)开挖阶段地层主要发生了沉降变形,最大变形发生位置基本保持在车站中心的位置,最终地表变形趋于对称分布;(2)开挖完毕后,横断面上的剪应力分布呈现对称性,在开挖土体左肩和右肩部位易产生应力集中;(3)开挖过程中,开挖土体周围的体积应变云图基本呈对称分布,开挖土体上方体积应变最大,表明开挖土体上方塌方风险极高;(4)运用上海软土模型的模拟结果更加接近实测值,这是由于上海软土模型采用的参数能更精细地反映上海地区软土的超固结性、结构性、各向异性等特征。     

大直径土压平衡盾构下穿既有线U型槽结构变形

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营U形槽线路,避免下穿过程中引起U形槽结构过量沉降,影响运营安全,以北京新机场线2、3号风井盾构区间大直径土压平衡盾构下穿既有大兴线U形槽为工程背景,研究了砂卵石地层盾构隧道开挖对U形槽变形影响。通过对U形槽结构竖向位移、横向位移、轨道竖向位移、轨距等大量监测数据进行分析,得出盾构隧道开挖过程中既有结构的变形规律。结果表明:下方隧道开挖会造成U形槽和轨道结构产生不均匀隆起、沉降变形,竖向变形在2. 0 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形在±0. 5 mm以内;轨距变化在±1 mm以内。既有U形槽结构竖向位移与盾构掘进参数关系密切;通过严格控制盾构施工参数,采用二次注浆、深孔注浆方式对管片背后进行填充,可大幅减少结构沉降。研究结果可为控制U形槽结构变形,确保既有线运行的安全提供借鉴。