北京地铁洞桩法车站地表沉降变位控制分析

以北京地铁6号线洞桩法车站为工程背景,首先在现场实测数据分析的基础上对北京地区暗挖车站地表沉降值进行预测;然后选取Cam-clay(修正剑桥模型)对北京地区洞桩法地铁车站地表沉降规律进行分析;最后基于变位分配法对洞桩法地表沉降的位移控制进行分阶段处理,实现地表沉降分阶段控制的目标.结果表明:北京地铁6号线洞桩法车站地层损失率V1均小于1%,地表沉降槽宽度参数K为0.65~0.8;小导洞开挖(施工步序1)和二衬扣拱施作(施工步序3)引发的地表沉降所占比例之和近80%,施工步序1、3对控制地表沉降具有重要意义;现场实测和数值计算的结果基本吻合,地表沉降最大值均出现在车站中心线上方.     

地铁车站洞桩法施工对地层及邻近桩基的影响规律

以北京地铁国贸站工程为背景,分析大跨度分离式地铁车站采用洞桩法施工,对周围地层及邻近桩基的影响.采用现场实测方法分析洞桩法施工地层沉降的规律,认为纵向沉降明显分为前期沉降区、急剧沉降区和沉降收敛区,而急剧沉降区又分为导洞、扣拱及下部开挖3个阶段;横向沉降符合Peck曲线,影响范围为3~4倍洞径.采用三维数值分析方法模拟施工过程,选取典型的邻近桩基所在断面,研究车站施工对邻近桩基变形以及地表沉降的影响,对国贸站邻近桩基变形现场量测数据进行对比分析,认为邻近桩基沉降变形与其施工过程相对应,也分为导洞、扣拱及下部土体开挖3个阶段.影响沉降的主要因素是其空间位置,特别是桩基与车站结构的最小距离,其次桩端所处的地层条件也有一定的影响;施工对邻近桩基水平方向的扰动影响非常显著,扣拱施工对邻近桩基的侧向变形影响最大.在此基础上总结了车站上侧桩、中侧桩、下侧桩等邻近桩基的变形规律.     

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.     

地铁车站PBA洞桩法施工数值模拟研究

以沈阳地铁一车站PBA洞桩法施工为背景,采用MIDAS-GTS岩土数值分析软件模拟PBA洞桩法的施工工艺;通过数值模拟结果的数据分析,研究PBA洞桩法施工时地表沉降、地层位移和地层应力的规律和特点;提出了PBA洞桩法的施工建议,为沈阳地区PBA洞桩法施工提供参考.     

小直径管幕工法横导洞施工现场试验及参数优化

对沈阳地铁市府大路站采用的小直径管幕工法进行研究,首先通过现场监测分析了车站横导洞施工对地表沉降和拱顶变形的影响,然后利用Midas GTS NX数值软件建立车站三维模型,并与监测数据对比验证了模型的准确性,最后分析了横导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响.研究结果表明：横导洞开挖施工引起的地层损失率为0.08%,管幕结构有效地抑制了地表沉降;相比于其他开挖方案,采用先边后中的开挖顺序可有效减少地表沉降24.7%;当横导洞开挖数量为5～7时,引起的地表沉降差较小仅为8%,采用4个横导洞和3个横导洞施工时,相比于7个横导洞施工方案可分别减少地表沉降18.0%和28.3%.     

PBA大直径盾构隧道扩挖车站施工的关键技术

北京地铁十四号线采用外径为10 m的大直径土压平衡盾构进行地铁施工.由于盾构隧道扩挖车站施工具有盾构设备利用率高、建设进度快、环境影响小的优势,将台站采用盾构隧道已形成的中洞结合PBA法(洞桩法)扩挖而成,解决了盾构区间施工速度快与车站施工速度慢之间相互矛盾的问题.本文重点分析PBA大直径盾构隧道扩挖车站的工法特点,明确车站结构形式及施工步序,对施工过程中盾构掘进控制、管片拼装与拆除、纵梁与管片的连接、初支及二衬施作等关键技术进行了研究.施工完成后,实测数据显示地表沉降满足控制要求.研究结果可为类似工程提供参考及借鉴.     

洞桩法导洞内台阶错距开挖对地表沉降的影响

以北京地铁14号线菜户营车站洞桩法施工为工程背景,对施工全过程进行数值仿真计算,并与现场实测结果进行对比,总结洞桩法施工引起的地表变形规律,同时分析不同的台阶长度的开挖对地表沉降的影响。结果表明:在整个施工过程中,导洞开挖阶段引起的地表沉降约占总沉降的85%,其中上导洞开挖完成引起的地表沉降约占55%;在开挖距离相同时,台阶开挖长度越大,地表沉降越大。     

北京地铁十号线光华路站开挖群洞效应的数值模拟研究

结合北京地铁十号线一期光华路地铁站的工程和地质条件,运用FLAC3D软件对车站主体浅埋暗挖的五种不同施工顺序的方案进行模拟研究.在相同的地表荷载、固定约束和土体参数的情况下,模拟研究得出车站周围土体应力、塑性区和位移的基本变化规律,并确定群洞效应下开挖顺序的推荐方案.研究结果表明:(1)车站开挖过程中和完成后,破坏区主要集中在中洞与两侧洞之间的区域,即群洞之间部位,并从中洞两侧垂线以45°角向外扩散;(2)中洞的跨度对地表的沉降量有着明显的影响,对于群洞而言,先对左右洞室进行开挖可有效地减小开挖中洞的位移变化量;(3)中洞的拱形支撑能有效抑制地表的破坏区,考虑群洞效应时应先保证中洞洞顶部分的强度.     

地铁车站多工法施工的地层变形研究

以重庆交通轨道环线冉家坝地铁车站为工程依托,采用现场监控量测方法研究了双侧壁导坑法开挖、侧洞法开挖及明挖法施工下的地层变形规律。结果表明:3种工法下明挖法引起的地表沉降变形最小,双侧壁导坑法开挖次之,侧洞法引起的沉降变形最大;2种暗挖施工下初次开挖扰动引起的地层变形最大,占总沉降量的50%以上。分析隧道拱顶变形发现,变形过程可分为左导洞开挖后的快速沉降阶段、左右导洞开挖及时支护后的过渡变形阶段和临时支撑拆除后稳定变形阶段,且2种暗挖工法下的拱顶变形曲线均可由指数函数拟合。     

变位分配原理在十字交叉地铁站施工中的应用

目的制定长春地铁解放大路换乘车站主体结构分步施工沉降控制标准,以保证施工及地面建筑物和地下管线的安全,为类似工程提供技术支持.方法依据变位分配原理,将理论方法与实践相结合,采用FLAC3D模拟分析换乘车站施工全过程,并将实际施工中出现的总沉降细化到各个施工阶段中.结果在十字换乘车站施工中关键的三个步骤分别为主体导洞开挖阶段、顶拱扣拱完成阶段、开挖单层结构导洞阶段,以上三步的地表沉降分别占到地表总沉降的22.41%、17.89%和41.01%;在采用主体结构分步施工沉降控制标准的情况下,累计控制的以上三阶段的沉降量分别为25.52 mm、51.61 mm和103.05 mm,总地表沉降监测值严格控制在118 mm之内.结论变位分配原理在十字交叉换乘车站主体结构的施工过程中具有较好的实用性,有利于施工安全的控制与管理.     

盾构施工引起横向沉降槽宽度分析

为了确定盾构施工的横向预加固范围以及监测范围,确保盾构施工安全,以北京地铁14号线为工程背景,对盾构施工引起的横向沉降槽宽度进行了分析。提出了横向预加固范围以及监测范围,提出了一种计算方法;并在此基础上,确定适用于北京地层,横向沉降槽宽度与其系数的相关关系。研究结果表明:主要沉降应发生于距隧道轴线水平距离为2i范围内,i为沉降槽宽度系数,次要影响区域为2i~3i范围内;应用新方法计算盾构隧道施工横向沉降槽宽度为距隧道轴线水平距离约为1 h或2 D,h为隧道埋深,D为隧道直径;确定沉降槽宽度与沉降槽宽度系数之间的关系为2.5倍较3倍更为合理。     

浅覆土盾构隧道施工引起地表沉降规律研究

为研究浅埋大直径土压平衡盾构施工穿越砂卵石地层造成的地表沉降规律,以北京新机场线9m直径土压平衡盾构隧道为背景,对10m、12m、13m、15m四种覆土厚度下的地表最大沉降、沉降槽宽度、地层损失率进行了对比分析,并用Peck公式进行拟合。分析结果表明：相同施工参数下,隧道上方地表最大沉降和地层损失率随覆土厚度增加而减小且成拱覆土厚度附近存在变化速率的突然改变;深埋隧道测点沉降稳定时间较短,约为2天,浅埋隧道时间较长,约为4天;实测沉降槽宽度及沉降槽拟合曲线的宽度系数与隧道覆土厚度相关性不明显,实测沉降槽宽度约为隧道中线两侧1.5D范围(D为开挖直径);实测地层损失率与通过Peck公式反算的地层损失率都随隧道覆土厚度增大而减小。     

硬岩地层地铁暗挖车站施工过程力学分析

地铁暗挖车站因其埋深浅、开挖尺寸大,隧道围岩应力演化剧烈且复杂,塌方事故风险大,隧道支护设计面临极大挑战。为精细化模拟地铁暗挖车站分部开挖及初期支护全过程,以青岛地铁6号线海港路站为对象,建立三维数值模型,结合现场监测数据,研究硬岩地层暗挖大跨隧道施工过程力学特征。结果表明：拱部上导洞开挖造成围岩强度储备显著降低,引起拱顶及地表沉降量占最终值的54%和56%,左、右导洞开挖对应的拱顶围岩应力变化较小,引起拱顶沉降分别占最终值的30%和13%,直墙部等后续施工影响更小,从总体过程来看上导洞开挖对隧道沉降控制最为关键。全部贯通后,拱顶围岩强度储备值（K=3.1）高于其他部位,边墙围岩强度储备值（K=1.1）接近极限状态,从隧道各部位围岩强度储备角度上看,边墙最为关键需支护。总体上,地铁暗挖车站虽跨度大、埋深浅,但由于硬岩地层围岩强度高而几乎没有产生塑性区,锚喷格栅初期支护即可使隧道达到较高的稳定状态。     

单柱双联拱地铁隧道地表沉降分析

地铁隧道施工阶段及施工后期诱发的地表沉降是造成各种建、构筑物产生外观及功能上损害的主要原因,因此,研究由浅埋暗挖施工引起的地表沉降问题具有重要意义.以某地铁车站暗挖工程为研究背景,采用FLAC3D数值分析的方法,对该地区浅埋暗挖施工引起的单柱双联拱地铁隧道地表沉降进行了数值模拟,同时分析了隧道变形的实测数据及施工工序对沉降的影响.研究表明:中洞开挖引起的沉降较快,而由于中柱支撑侧洞开挖引起的沉降较慢,在施工过程中应当引起注意.该研究为工程的顺利实施提供了依据和指导,可供类似工程参考.     

哈尔滨粉质粘土地层隧道沉降规律

基于哈尔滨地铁1号线同江路站-哈尔滨南站区间地表沉降的实测数据及地层信息,分析地表沉降槽宽度和地层损失率的变化规律,并在此基础上对Peck公式回归分析,得出适用于哈尔滨粉质黏土地层隧道的地表沉降修正系数。结果表明:粉质黏土地层沉降槽宽度与隧道埋深之间可用线性关系表示,此时沉降槽宽度系数的取值范围为0. 42～0. 6;当地层损失率在0. 46%～0. 59%之间时,能够更好地预测土体的体积损失量;当地表最大沉降修正系数的范围为0. 4～0. 7、沉降槽宽度修正系数的范围为0. 9～1. 3时,通过相似地质情况的哈尔滨地铁3号线旭升街站-松江生态园站区间实测数据进行验证,发现修正后的Peck公式能够更好地预测地表沉降。     

越江隧道泥水盾构施工引起地层移动的有限元分析

以武汉越江公路隧道为工程背景,建立了考虑衬砌结构与土体变形耦合作用的分析模型,并对单洞、双洞开挖进行了有限元分析.模拟结果表明:与有限元分析最大沉降相比较,Peck公式的预测值一般偏大;在相同埋深的情况下,单洞和双洞开挖引起的地面水平槽的峰值先后出现在3个区域,而这3个区域对于建筑物来说是最危险的区域;随着隧道埋深的增加,地面移动槽的宽度增大但峰值减小,沉降槽峰值位置不变,而水平槽最终峰值位置远离两隧道中心,即对于地面建筑物最危险的区域随着隧道埋深而变化.此结论可为设计、施工提供参考.     

暗挖车站洞内地下连续墙施工导洞环境效应分析

随着城市地铁建设的迅猛发展,地铁工程建设中车站开挖大面积抽降水作业与国家保护地下水资源政策的矛盾日益突出,亟需寻求适用于地铁车站开挖的非降水止水方式。以北京地铁16号线在施暗挖车站——看丹站为依托,对其采用的洞内地下连续墙止水措施导致的环境效应开展了深入探讨。由于地下连续墙在暗挖车站局促空间内的施作尚属首例尝试,因此重点聚焦于揭示地下连续墙施工引起的导洞拱顶沉降、水平净空收敛和应力分布的变化规律。数值模拟结果表明:地下连续墙施工主要引起导洞拱顶沉降的变化,导洞水平净空收敛较为稳定;地下连续墙施工前,导洞初期支护拉应力主要在导洞拱顶处和侧壁底角处。地下连续墙施工完成后,拉应力分布范围扩大,左右边导洞初期支护底板处扩大最为明显,向地下连续墙处大致呈条带状延伸。     

暗挖车站洞内地下连续墙施工地层效应分析

地下水资源对经济社会的可持续发展具有十分重要的作用。为了顺应国家对水资源的保护政策，北京地铁16号线在施暗挖车站—看丹站首次尝试以导洞内地下连续墙替换传统边桩施工的方式，以期达到承载和止水的双重目的。虽然施作的试验段取得了较好的效果，但北京地区地层复杂，局促低矮空间内的洞内地连墙施工能否大范围顺利推广实施仍存在争议。本文以北京地铁16号线看丹站、首都机场西沿线北新桥站和北京地铁7号线广渠门外站为代表，采用Midas软件对边导洞内地下连续墙施工过程进行数值模拟，揭示北京地区砂卵石、粉质粘土和砂卵石-粉质粘土互层三种典型地层条件下洞内地下连续墙施工诱发的环境响应。结果表明：1）在其他条件相同的情况下，砂卵石地层中地下连续墙施工引起的地表沉降值最小，粉质粘土地层地下连续墙施工引起的地表沉降值最大。2）洞内地下连续墙施工引起导洞拱顶沉降值大小排序为：砂卵石地层<砂卵石-粉质粘土互层地层<粉质粘土地层。3）相比于砂卵石-粉质粘土互层地层及粉质粘土地层，砂卵石地层条件下，洞内地下连续墙施工引起的围岩塑性应变值及应变范围最小，对周围土体扰动较小。     

平行隧道施工引起地表沉降的数值试验研究

浅埋暗挖隧道施工产生的地表沉降是施工过程中令人关注的问题,采用数值试验的方法,通过模拟假设、建立模型和数值计算,研究了相邻隧道断面不同布置方式和注浆材料参数对地表沉降的影响.结果表明:隧道埋深越深,越需要大的隧道间距来实现沉降槽的双峰状态.在隧道埋深为2倍洞径时,倾斜布置条件下双隧道的垂直距离和水平距离接近25倍洞径时产生的地面沉降较小,垂直布置条件下双隧道间距越大,产生的地面沉降越小.拱顶注浆对控制地表沉降有明显效果,注浆参数提高要比注浆层厚度增加的效果好.