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.     

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。     

地铁车站洞桩法施工时群洞效应对比分析研究

以大连地铁五号线劳动公园站为工程背景,该车站采用PBA逆筑法施工,在修建车站主体的时候需要先开挖导洞。为了研究采用PBA工法施工时产生的群洞效应对地层产生的影响,主要通过midas-GTS建立模型,进行施工过程的模拟来得到地层的位移响应结果,并且采用了正交试验的方法进行试验安排和选用极差分析的方法进行结果的分析。结果表明：在多导洞施工的过程中作业方式在控制地表沉降中占主导因素;“短进尺、勤支护”的施工原则是可靠的;得到了适合大连地区的多导洞施工方案。可见在施工前进行合理的理论分析、试验安排和数模拟计算是很必要的,在工程中是值得推广的工程思想。     

地铁车站洞桩法施工时群洞效应对比分析

以大连地铁5号线劳动公园站为工程背景,该车站采用洞桩(pile beam arch,PBA)逆筑法施工,在修建车站主体时需要先开挖导洞。为了研究采用PBA工法施工时产生的群洞效应对地层的影响,通过midas-GTS建立模型,进行施工过程的模拟来得到地层的位移响应结果,采用正交试验的方法进行试验安排和选用极差分析的方法进行结果分析。结果表明:在多导洞施工过程中,作业方式的选择在控制地表沉降中占主导因素;"短进尺、勤支护"的施工原则是可靠的,得到了适合大连地区的多导洞施工方案。由此可见在施工前进行合理的理论分析、试验安排和数值模拟计算是很必要的,是值得推广的工程思想。     

高速公路双连拱隧道浅埋段施工技术

济晋高速公路省庄双连拱隧道Ⅱ类浅埋段,采用三导洞施工方案,本文论述在地质条件较差情况下采用的三导洞施工技术、特别是中导洞、中隔墙上一些特殊的施工工艺等,并强调监控量测在施工中的重要意义。     

对称曲率条件下导洞宽度变化对隧道的影响分析

作为特大断面公路隧道常用的开挖手段，双侧壁导坑法可以把大断面隧道划分为若干个小断面进行开挖，从而保证开挖过程围岩的稳定性。但是目前为止双侧壁导坑法导洞断面形式的设计标准还不够完善，为进一步优化其断面设计，以唐山市某隧道为依托，通过对软弱破碎围岩条件下采用对称曲率方式设计的侧导洞进行有限元模拟，对不同宽度侧导洞的洞顶沉降、围岩核心土应力及塑性区变化和临时支护受力情况进行分析。结果表明导洞宽度过大，容易引起衬砌结构内力过大，同时也不利于核心土的稳定性；导洞宽度过小，则会造成围岩应力集中程度过大，也会引起核心土上部分开挖时洞顶沉降过大而引起坍塌，此外导洞过小还会造成工作面狭窄，对施工造成不便，所以导洞宽度设计为7.2 m时较为合理。可见导洞宽度为整个断面宽度的三分之一时，将更有利于洞室稳定和施工安全。     

偏压连拱隧道施工过程优化的FLAC^3D分析

偏压连拱隧道不同的施工过程对衬砌、岩体的受力特征和稳定性有着截然不同的影响,在地质条件较差的情况下该影响更为明显.结合安徽铜黄高速富溪隧道进口段工程项目,运用FLAC3D程序,对复杂地质条件偏压连拱隧道采用三导洞施工方法下的施工顺序进行了数值模拟研究,分析了进口段隧道衬砌、围岩和边坡在不同导洞、主洞施工顺序下的应力应变情况,通过对比,确定了先开挖左导洞的导洞开挖顺序和先开挖右主洞的主洞开挖顺序是较合理的.     

双连拱隧道中隔墙数值模拟分析

针对双连拱隧道在施工过程中的中隔墙受力、变形问题,运用MIDAS GTS 2.6大型有限元程序建立了重庆市高新区森谷路双连拱隧道地层结构法数值模拟计算模型。对双连拱隧道三导洞台阶法开挖具体施工阶段进行数值模拟,同时双连拱隧道中隔墙进行受力变形分析。得到了各施工阶段中隔墙应力及位移变化情况,得出三导洞台阶法开挖工法施工过程中中隔墙应力及竖向位移均呈现"对称—不对称—对称"的分布过程,并对施工过程中可能的风险提出了切实可行的处理措施,以期对双连拱隧道的设计和施工提供一定的理论借鉴。     

地铁车站洞桩法施工对地层沉降影响研究

结合大连地铁松江路车站的工程条件,运用有限元软件MIDAS-GTS建立车站结构-地层三维模型,得出了地表沉降、沉降槽以及塑性区的发展规律.结果表明:地表沉降依照施工过程具有阶段性,导洞施工是控制地表沉降的关键阶段;最大地表沉降及最终地表沉降均符合60mm的控制基准,故洞桩法在控制地表沉降方面是有效的;沉降槽形态及深度受群洞效应影响,且与结构埋深及施工方式有密切关系;塑性区主要产生于导洞阶段,洞桩法基本抑制了塑性区的发展.     

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。     

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工时塑性区研究

以某特大跨度隧道为背景,研究了双侧壁导坑法对隧道围岩稳定性的影响,通过有限元计算软件对隧道开挖后围岩弹塑性问题进行了模拟分析.在隧道左右导洞开挖和支护过程中,要及时对两导洞及掌子面进行临时支护,以防围岩塑性区范围过大,变形而导致失稳,影响隧道施工安全.     

不同工法下连拱隧道施工阶段围岩稳定性分析

双连拱隧道开挖断面较大,且两边拱圈共用一个中隔墙,导致双连拱隧道施工时经常出现安全事故。通过分析不同的双连拱隧道施工方法下围岩的变化,可以预测围岩的应力应变,指导施工。中导洞施工方法开挖扰动频率小,有利于机械化施工,它是双连拱隧道较常采用的施工方法之一。但是中导洞施工法对地质要求较严格,所以三导洞施工法也有其必要性。利用FLAC~(3D)模拟两种不同的工法条件下隧道施工阶段围岩的稳定性,发现两种工法施工时中隔墙顶端位移最大,施工时需重点关注。     

下穿既有引桥地铁连拱通道施工方案优选

依托北京地铁14号线十里河站与10号线十里河站3条暗挖换乘通道下穿十里河桥引桥工程,研究了地铁连拱换乘通道下穿引桥施工方案的优选问题。采用有限元软件MIDAS-GTS NX建立连拱换乘通道的三维实体模型,分别模拟分析了中隔壁法、三导洞法和中导洞法3种施工方案对地表沉降、围岩变形、支护结构受力及引桥的影响。研究结果表明:3种开挖施工方案均满足施工要求,中导洞法的地表沉降最大值为4.17 mm,拱顶沉降最大值为3.53 mm,该方法的各类沉降最大值均为3种方案中最小值,因此中导洞法为最优施工方案。对比数值模拟结果和工程实际监测数据,验证了数值仿真的合理性。     

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.     

车站竖井开挖对周边建筑物的安全性研究

洞桩法施工先期,首先通过竖井横通道开挖,然后在横通道中进行导洞开挖。然而竖井施工对临近建筑物沉降存在一定影响。基于此,该文以沈阳地铁3号线三好街站为工程背景,运用Midas GTS Nx软件进行三维模型建立,着重研究分析了建筑物四角在基坑开挖过程中的沉降现象,得到基坑附近建筑物的沉降规律,以期为同类基坑开挖工程提供参考。     

新城子隧道小间距段受力测试分析

高地应力大变形软岩隧道修建中,不同的开挖方法对二衬的受力影响很大,尤其在复杂结构隧道中尤为明显。兰渝铁路新城子隧道为工程背景,应用结构应力测试,数值模拟等手段,通过对常规三台阶法和超前应力释放导洞法中三个不同断面的初支和二衬的受力及变形分析,研究小间距段在超前应力释放导洞和常规三台阶两种工况下的施工力学特性以及先行洞室和后行洞室之间的相互影响,分析认为采用小导洞进行应力释放后变形和受力减小,后行洞室经过先行洞室时,先行洞室结构受力明显增大。     

大跨度土质隧道自然成拱优化数值模拟研究

土质隧道围岩在工程实际施工中具有明显的弹塑性变形特征.通过运用FLAC3D软件,模拟隧道实际开挖过程,可得到隧道开挖过程中围岩应力分布及周边位移变化量,为隧道的施工提供预警信息和优化隧道设计提供理论支持.在控制地表变形方面,采用交叉中隔壁法(Cross diaphragm-CRD)施工时,地表最大沉降量为20.37 mm,而双侧壁导坑法则为25.8 mm,结果表明CRD法在控制围岩变形方面要优于双侧壁导坑法.因此,为了避免隧道在开挖过程中发生塌方等事故,应优先采用CRD法开挖.然而,运用FLAC3D软件模拟CRD法开挖过程,得到开挖隧道上部导洞所引起地表的沉降量占总沉降量的50%以上.因此,对CRD法上部导洞的开挖工序进行优化,能有效地降低塌方等事故发生的概率.     

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.     

城市浅埋隧道的爆破减振研究

以武汉市地铁二号线宝通寺车站过街隧道为工程背景,通过数值模拟方法研究爆破前人工开挖上导洞的施工方式对受控混凝土管道爆破振动速度的影响,以判断该种开挖方式减振的可行性。结果表明,与没有上导洞的情况相比,有上导洞时监测平面上的质点振动速度最大值降低了53.7%;两种开挖方式下,受控管道的振动速度最大值出现在不同位置,导致管道受损最严重的部位也不同。数值计算结果为爆破减振设计提供参考,保证了施工过程中地下管线的安全性。     

开挖顺序对PBA地铁车站竖向土压力分布影响

以北京地铁六号线PBA工法东四站为工程背景,分析了开挖顺序对小导洞和车站拱顶的竖向土压力分布的影响.结果表明:边导洞外侧拱脚竖向土压力约为内侧拱脚处的1.27倍,拱顶存在明显偏压现象,上下层边导洞外拱脚处竖向土压力分别约为土体自重应力1.1倍和1.2倍.中导洞竖向土压力受同层导洞开挖顺序影响,后施工的导洞其竖向土压力更大.拱顶竖向土压力主要受扣拱顺序影响,采用“先边后中”施工方案时,拱顶竖向土压力波动范围较大,边跨跨中竖向土压力最小约为自重应力0.77倍,拱与导洞相接部位竖向土压力最大约为自重应力1.05倍.