大管棚在浅埋暗挖施工中的应用

结合深圳地铁4号线工程下穿梅拗八路浅埋暗挖隧道施工实例,探讨了大管棚超前注浆支护技术在城市地铁施工中的应用。地表下沉监测结果表明,最大沉降值在允许的沉降范围内,表明了大管棚超前注浆支护技术能有效地控制浅埋暗挖隧道施工中的地层变形。     

地铁小竖井转横通道施工大跨隧道数值模拟分析

狭小场地施工大跨暗挖隧道是城市地铁建设中的常见问题,而小竖井施工浅埋暗挖大跨隧道的安全控制是狭小场地修建城市地铁的关键技术,在施工时容易发生横通道坍塌或引起地表过大沉降及周围建筑的破坏。本文以广州市轨道交通五、六号线换乘站区庄站南端浅埋暗挖大跨隧道施工为背景,介绍竖井横通道内利用桩梁体系转向施工及狭小场地施工地铁浅埋暗挖大跨隧道的关键技术。利用大型有限元分析软件ABAQUS对超前小导管、超前管棚等预加固措施进行论证,并对小竖井施工大跨隧道过程进行三维数值分析。计算结果表明:开挖到横通道顶标高后在竖井四个角增设一榀竖向格栅,加固横通道马头门、采用超前小导管对通道进行预支护,有效地保证了支护结构安全和隧道围岩稳定;在竖井转入横通道后采用桩梁体系成功地解决了因上部荷载过大引起的横通道稳定问题,并有效地控制了地表沉降。     

复杂地层隧道施工预支护工艺研究与数值验证

目前,我国地铁隧道施工引起地表沉降对地面建筑物的有害影响问题极为严重,特别是遇到含水砂层这样复杂地层情况下,地表沉降将会更大,对建筑物有害影响更重.因此,寻求并实施行之有效的隧道加固措施尤为重要.以青岛地铁一期工程(3号线)河河区间隧道为工程背景,首先优选了全断面注浆与大管棚预支护联合施工工艺;然后,采用MIDAS-GTS二维平面应变弹塑性非线性方法模拟了全断面注浆与大管棚预支护相结合条件下饱水砾砂层隧道施工引起的地层位移效应,获得了地表沉降的分布规律,由此分析了全断面注浆与大管棚预支护联合施工工艺对饱水砾砂层隧道施工引起地面沉降控制的效果,并利用现场监测验证了其实效性与可行性,对青岛地铁后续类似工程的施工具有重要参考价值.     

粉质黏土层隧道施工技术数值模拟研究

以青岛市地铁1号线三标段的兴国路站—流亭机场站区间隧道工程为背景,研究类似于粉质黏土层中地铁隧道施工技术.根据工程经验提出注浆加固、大管棚超前支护、盾构法作为拟采用的3种施工方案,运用MIDAS-GTS对拟采用的方案与无预支护方案进行对比,分析围岩及地表变形情况.数值模拟结果显示,采用盾构法施工对控制围岩及地表变形作用较明显,与无预支护相比拱顶及地表沉降减小比例在70%以上,对实际地铁工程施工具有一定的参考意义.     

地铁出入口大管棚暗挖施工引起的地表变形信息监测与分析

复杂城市环境下地铁出入口开挖施工是地铁施工的重点和难点。本文结合武汉地铁中山公园站一号出入口暗挖段施工实践,分析大管棚施工和浅埋暗挖工法对地表及周边环境的影响,对地铁出入口大管棚暗挖施工进行跟踪信息化监测,通过对监测数据的分析及时调整施工工序及改善施工工艺,保持开挖支护过程中的结构稳定和控制地层变形稳定,避免出现地面及拱顶的过量沉降和坍塌。通过监测结果表明:制定合理的施工方案,利用动态施工的信息化施工方法,可以有效的控制地层影响,同时也为类似工程提供参考。     

地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测

由于变形监测的滞后，在城市地铁隧道施工中所测到的拱顶下沉通常仅为总下沉量的一部分，并且其所占的比例在不同地层条件下具有较大差异。而隧道拱顶的下沉过程及其最终下沉量则是隧道支护设计及地层环境控制的重要基础。通过对深圳地铁一期工程部分区间隧道拱项下沉的回归分析认为，隧道拱项下沉过程遵循指数函数关系，由此可对未量测部分的拱顶下沉量进行预测。通过数值模拟验证了该分析结果的可靠性，并且开挖面前方的超前拱顶下沉量较大。结合隧道开挖应力释放及地下水流失造成的地层失水效应，分析了不同地层条件下拱顶下沉与地表沉降的关系，较好地解释了深圳地铁一期工程建设中拱顶下沉与地表沉降较大而且两者之间呈线性关系的特点，这是由于现场监测滞后以及地层中富水含细砂所致。该成果对城市地铁隧道暗挖施工、支护以及地层环境的控制设计都具有重要的参考价值。     

注浆大管棚在粉细砂大跨渡线隧道施工中的应用

北京地铁4号线土建施工9号合同段西单～灵境胡同站区间隧道,开挖断面大、跨度20m以上,且位于市区中心,需要对地表沉降进行严格控制.采用ANSYS对三联拱的开挖过程进行数值模拟,主要考察在不同加固措施下,隧道开挖所引起的地表沉降变化情况;通过注浆方案对比,最终确定注浆大管棚支护,并辅以小导管注浆加固方案;同时通过现场监测,检验施工效果.     

地铁施工对邻近建筑物和地表变形影响的分析

根据沈阳地铁中街站大跨度隧道洞桩法开挖施工过程中引起地表沉降变形的现场跟踪监测数据,分析得出隧道开挖过程影响地表沉降变形的特征和规律。结果表明:对地层土体扰动较大、明显影响地表沉降变形的步序分别是小导洞开挖和初衬扣拱施工阶段,约占最终沉降量的70%,而其他步序影响较小,因此控制小导洞开挖和初衬扣拱施工阶段的地表沉降是工程关键。分析还表明,施工前对拱顶上部地层及建筑物基础围岩进行注浆加固,可显著减小地表和建筑物的沉降变形。     

浅埋暗挖电力隧道穿越砂卵石地层时地上建筑物沉降控制研究

浅埋暗挖电力隧道施工容易引起地层结构变形,控制地面建筑物(构筑物)及相关管线的沉降,特别是不均匀沉降等方面仍是浅埋暗挖电力隧道施工的重点.针对砂卵石地层自稳能力差,施工过程中易出现局部坍塌的特点,宜采用管超前、短台阶、短进尺,环形开挖留核心土,及时施作初期支护,勤量测及时反馈信息等措施,来控制电力隧道围岩的变形,防止围岩坍塌,并通过压力注浆方式对地层进行预加固和超前支护,使拱部砂卵石层得到有效固结,形成注浆固结体,依托"岳各庄220 kV输变电(电力沟)工程(第五标段)",提出砂卵石地层浅埋暗挖隧道下穿施工时地层加固方案和开挖施工方法.     

黄土公路隧道浅埋段管棚注浆支护机理及监测分析

为了探讨管棚注浆法在黄土公路隧道浅埋段中的支护机理和实际应用效果,对某黄土公路隧道右线出口段进行了地表沉降、拱顶下沉和水平收敛等的施工监测;在对现场监测数据进行分析的基础上,得出黄土公路隧道洞口浅埋段在管棚支护作用下拱顶下沉、水平收敛、地表沉降等的变化规律。研究结果表明:管棚注浆法能够显著抑制浅埋黄土地层的变形和拱顶下沉,减少隧道初始支护结构的变形和受力,避免浅埋黄土地层开挖中塌方现象的产生,保证了施工安全,为进一步分析黄土地区管棚注浆法的支护机理提供了参考依据,同时也为今后西北地区黄土公路隧道管棚注浆法的设计和施工提供了优化数据。     

复杂结构形式隧道的围岩位移监测分析

 厦门市梧村隧道为双向六车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由双连拱、小净距、初期支护连拱和分离式隧道组成。现场监测工作以隧道拱顶沉降和围岩收敛为主,结合施工措施和开挖工序进行全面分析。研究成果表明：三导洞法施工主洞沉降所占比例不到侧导洞沉降的一半,双连拱隧道结构型式适用于对沉降控制要求较高的隧道工程;CRD1部开挖产生的拱顶沉降可以超过累计沉降值的50%;核心土开挖后布设测点造成的总损失量约占累计沉降值的37.5%;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;管棚区域出现较大下沉与管棚工作室的断面稍大以及管棚两端受其自重影响较大有关;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小;开挖和注浆是引起围岩出现较大收敛变形的主要施工因素,其中注浆对围岩的收敛位移影响更大;初期支护连拱隧道右洞开挖对左洞二次衬砌的收敛稳定有一定的影响。     

隧道开挖过程中地层变形的统计分析

 以70余座浅埋暗挖法修建的隧道的实测数据为基础，对影响地层变形的各种因素进行统计分析，提出浅埋暗挖隧道的最大沉降量计算公式。同时还得到几点地层变形规律，如：最大地表沉降和拱顶下沉值的概率分布近似成正态分布；随着围岩稳定性由好变坏，地表沉降和拱顶下沉值也呈逐渐增大的趋势；隧道跨度为5～10 m时，II，III，V类围岩条件下的最大地表沉降值与上覆土层厚度关系呈凸形状，II，III类围岩的最大拱顶沉降值在埋深25 m范围内随隧道埋深增大而增大；拱顶沉降与地表沉降比值多为0.5～1.5；在埋深小于20 m范围内，沉降槽宽度多为(8～12)R(R为等效半径)。最后对50余座产生塌方隧道的坍落高度和塌方量进行统计，并对影响隧道塌方的主要因素进行分析。该研究成果为隧道进一步的设计、施工提供科学的参考依据，具有重要的实用价值。     

土模回填泵送混凝土技术在隧道塌方处理中的应用

隧道施工过程中由于地质水文条件、围岩等级、施工等各方面原因,经常会出现塌方现象,塌方处理是隧道施工不可回避的问题。导致隧道塌方的原因主要有施工方法不当、处理不及时、地质构造等。指出小塌方可遵循以清为主、加强支护、回填密实、谨慎施工的原则。而大塌方需要采用管棚法、注浆法或土模回填泵送混凝土法。指出了土模回填泵送混凝土处理塌方的原理和具体施工步骤。与管棚法相比,土模回填泵送混凝土法需要人员及机械少,操作简单,效果良好。     

膨胀土条件下隧道下穿既有地铁车站CRD开挖工法优化

为保证膨胀土条件下新建隧道施工和既有结构的安全,以合肥地铁5号线下穿既有地铁车站工程为依托,考虑膨胀土胀缩性及裂隙性等不良特性,对其采用了袖阀管注浆加固方法。基于CRD工法的开挖工序和循环步距提出了不同优化方案,并通过PLAXIS 3D岩土有限元软件,模拟了计算隧道及周边地层的受力和变形,选择出了最优方案。该研究表明:不同开挖工序对洞周位移有一定影响;1.5 m循环步距情况下的拱顶沉降和净空收敛是0.5 m的1.55~3倍。最后,选定以左上→右上→左下→右下的开挖工序、0.5 m的循环步距作为最优方案并进行现场施工。结合监测数据分析表明,隧道自身和既有地铁车站基本处于安全稳定状态,该优化方案合理可靠。     

碳化泥质板岩大断面隧道围岩松动圈测试研究

围岩松动圈范围是隧道、巷道及类似地下工程设计、施工和评价围岩稳定性的重要技术参数之一。针对吉图珲高速铁路小盘岭大断面碳化泥质板岩隧道在掘进过程中发生的地层变形大、频繁更换钢拱架以及隧道局部多次发生垮塌这一严重现象,采取多点位移计监测及超声波检测技术,对小盘岭隧道围岩松动圈范围进行测试。在此基础上,通过改变围岩壁后注浆深度,对比分析控制效果。现场测试表明,小盘岭隧道围岩松动范围大,平均达到约5 m,隧道开挖右侧松动圈范围大于左侧松动圈范围,原支护方案中锚杆长度仅为4.0 m,径向注浆管长度为3 m,初步判断施工步距大以及锚杆长度过短是造成隧道围岩失稳的重要因素。在后续的施工过程中,采取右侧及拱顶锚杆长度为6.5 m,左侧锚杆长度为6 m,围岩径向注浆管长度增加到5 m,经过优化后的锚杆长度参数明显改善了围岩的支护效果,监测表明隧道拱顶沉降及围岩收敛速率明显减小,拱架受力明显降低,降低了隧道施工风险,并为类似工程的设计及施工提供参考。     

城市地铁施工中超前预支护加固施工技术应用

在城市地铁暗挖施工中,为确保地面交通和周边建筑物的安全,并结合工程实例,通过超前大管棚和超前导管支护施工技术进行超前预支护,有效地解决了控制地表沉降问题,确保了施工安全。     

桃园1号隧道施工监测技术

在桃园1号隧道工程施工过程中,通过现场监控来掌握隧道围岩与支护结构的工作状况和安全信息,及时预见险情,为调整和修改支护设计参数以及改变施工方法提供重要的依据,从而保证施工安全和降低工程造价.主要从地表沉降、拱顶下沉和周边收敛、钢支撑内力、二次衬砌的应力等几个方面对监控量测的实施与分析进行了介绍.     

Environmental risk management for a cross interchange subway station construction in China

Ground surface settlement induced by urban subway construction using shallow tunnelling method is inevitable and it may cause a series of negative impact to existing nearby structures and utilities. In order to guarantee environmental safety, a risk management methodology which aims at process control for ground settlement and existing nearby structures is proposed. It includes 5-stage technology-based steps: survey of existing conditions, designing control standards for key risk factors, analyzing environmental response under tunnel construction and designing process control standards, monitoring and taking proper process control measures during construction, and risk reassessment after construction. This methodology was put into practice in the Huangzhuang subway station construction which is the largest cross interchange subway station construction using shallow tunnelling method in China. According to site survey, nearby pipelines and existing buildings were determined to be the key risk factors. The risk control standards for nearby pipelines and existing buildings were made according to available standards in China and related literatures. Design of process control standards for ground surface settlement was assisted by numerical simulation, which aimed at controlling the key risk factors. During construction, monitoring was adopted for the nearby pipelines, existing buildings and ground surface. After the four drifts excavation of the double-deck part of Line 4, a series of risk control measures, which included treatment of the unfavorable geological bodies, installation of roof pipes, compensation grouting, full-face grouting and some other control measures, were taken. Due to these risk control measures, ground surface settlements, except at two measuring points of Line 4, were successfully controlled under the given process control standards for both Line 4 and Line 10. All the pipelines and buildings were under their normal service state during tunnel construction. The maximum deflection for the 6 pipelines above the station was controlled to be within 2 mm/m and the maximum settlement of all the monitoring points for the pipelines was less than 30 mm. For the four important existing buildings in close vicinity, the maximum deflection was less than 1 mm/m; the maximum settlement value was 6.8 mm and the maximum uplift value was 3.0 mm. The risk control system was shown to be effective in ensuring environment safety, structure safety and construction safety. These safety control methods, the methodology of designing these control standards and the measures taken in the construction can serve as a practical reference for other similar projects.     

矩形顶管施工引起的地面沉降变形研究

以南宁市轨道交通1号线南湖站Ⅰ号过街通道顶管工程为背景,分别考虑顶管机及后续管节对土体的作用力引起开挖面周围土体的施工时变形、土体损失引起地面永久沉降、注浆对土体损失补偿引起的地面抬升、地层中超孔隙水压力消散发生失水固结效应引起的工后沉降等因素,揭示了在注浆压力作用下矩形顶管隧道周围土体的变形模式,推导了由注浆填充引起的土体竖向变形计算方法,给出了扰动范围土体内超孔隙水消散引起的工后固结沉降的计算公式。运用Mindlin弹性理论解、随机介质理论、分层总和法分别对该工程由土体应力状态变化、地层损失、注浆填充和失水固结4个方面引起的地面变形进行计算,根据计算结果与实测数据的对比分析,对矩形顶管施工扰动引起的地表沉降变形特性进行系统研究,叠加后的计算结果与实测数据变化规律基本一致,且数值吻合较好。