地铁车站洞桩法施工方案对比研究

以北京地铁7号线桥湾站工程为背景,采用FLAC3D数值模拟的方法,通过监测数据分析不同洞桩法(PBA工法)施工对地表沉降和初支受力的影响,以确定PBA工法施工地铁车站的最优方案。研究分析表明:开挖1层导洞的施工方法能控制地表沉降且地表影响范围较小,但开挖车站底部时的隆起较大;开挖双层导洞的顶拱初期支护弯曲应力稍大;导洞开挖阶段和扣拱阶段占地表总沉降量的90%左右,其他阶段引起的沉降较小。     

砂卵石地层中洞桩法施工对地表沉降的影响

地铁车站常采用PBA工法施工,但目前针对采用单层5导洞PBA工法进行地铁车站施工的研究还比较缺乏。依托某地铁车站工程,对施工过程引起的地表沉降值、沉降速率、不同施工阶段沉降占比及不同施工阶段转换过程对地表沉降的影响进行了研究,同时利用有限元软件ABAQUS进行了数值计算研究,最终得到采用单层5导洞PBA工法施工地铁车站过程中地表沉降发展情况、地表沉降槽成槽规律以及应严格监控的施工阶段,为今后类似工程的施工积累了一定的经验。     

PBA施工对地表沉降影响的数值模拟

为了探寻PBA(Pile-Beam-Arch)工法施工对地表沉降的影响规律,运用FLAC3D有限元数值计算软件,结合沈阳青年大街地铁车站工程,分析了PBA工法动态开挖过程对地表沉降的影响。通过将数值模拟结果和现场实测数据进行对比分析,总结出PBA工法不同施工阶段对地表沉降产生的影响规律。     

北京地铁车站洞桩法施工变形规律分析

以北京某地铁线单层导洞洞桩法(PBA工法)车站为工程背景,运用FLAC3D有限差分数值模拟软件对车站PBA工法施工过程中地表竖向及水平位移、底部隆起、边桩水平位移进行模拟分析,并将结果与监测数据进行对比,结果表明:数值模拟结果和实测数据略有差异,但变形趋势相同,即在整个车站施工过程中,地表沉降及底部隆起均呈现对称趋势,但地表最大沉降点始终发生在中线位置,而最大隆起位置从中导洞逐渐移动到车站中线上;地表水平位移呈现以车站中线为对称轴的反对称图形,两侧土体向中线方向移动;两侧边桩向结构内部移动呈现"凸"形.     

黄土地区PBA工法地铁车站施工方案比选与分析

黄土地区采用暗挖法施工地铁车站风险高、难度大。文中采用二维有限元数值分析方法,对比分析了三、四和六导洞PBA工法导洞开挖和扣拱施工后地表沉降及导洞初支位移情况。经过计算比选,四导洞方案工序转换减少、施工难度降低,对差异沉降和周边环境影响控制有利,适合黄土地区暗挖PBA工法车站。     

地铁车站暗挖施工对地层和既有建筑物的影响分析

PBA工法是暗挖地铁车站常用的施工方法之一,其施工过程对周围环境的影响问题越来越受到重视。某采用PBA工法的地铁车站因降水需要,在车站主体外侧设2个降水导洞,其中西侧降水导洞下穿邻近既有建筑物。以该工程为例,通过有限元数值模拟方法,对增设降水导洞前、后引起的地表沉降规律进行了分析,并进一步研究了下穿降水导洞注浆加固对既有建筑物沉降的控制效果。结果表明:增设降水导洞后地表沉降曲线将由原来的抛物线形转变为弓形,最大沉降量有所增大;所有导洞(8个小导洞和2个降水导洞)施工完成后既有建筑物沉降达到其最终沉降量的89%,即导洞施工是控制既有建筑物沉降的关键步序;下穿导洞采取全断面注浆加固措施后,可以有效控制既有建筑物变形。     

地铁车站PBA法导洞施工诱发地表沉降规律研究

以长春地区土岩复合地层条件下地铁自由大路车站工程为依托,对地铁车站PBA法导洞施工引起地表沉降规律进行了分析。研究结果表明:(1)车站主体双层暗挖导洞施工引起的地表累计沉降量占车站施工最终沉降量的一半以上,约53.46%,地表沉降槽曲线为“单峰”形态,横向影响范围约50 m左右。(2)导洞施工诱发地表沉降分为初期沉降、快速沉降及沉降收敛3个阶段,初期阶段沉降4 mm左右,占14.81%,快速阶段沉降20 mm左右,占74.07%,收敛阶段沉降3 mm左右,占11.11%,隧道施工过程须重点监测掌子面靠近监测断面6 m与远离监测断面15 m的施工段。(3)开挖顺序与开挖进尺对地表沉降影响较大,选择先上后下,先边洞后中洞的开挖顺序最为合适,开挖进尺控制在0.1L~0.14L (L 为洞跨)为宜。     

新型支护结构修建浅埋暗挖地铁车站数值分析

STS(Steel Tube Slab)管幕结合洞桩工法被用于修建沈阳地铁某车站,此工法是国内首次用来修建超浅埋暗挖车站,缺乏工程经验。采用FLAC3D对车站施工过程进行数值模拟,分析导洞施工过程、车站主体施工对地表沉降和管幕受力的影响。研究表明:STS管幕在车站施工过程中有效的降低了地表沉降,起到了一定的支护作用;在导洞开挖过程中,横向影响范围大概是导洞两侧5倍洞径;导洞开挖对掌子面的影响范围大概在掌子面后1倍洞径;导洞开挖面前后1倍洞径处,地表沉降影响最大,占总沉降量的70%左右;车站主体施工过程中,管幕所受横向最大拉应力和纵向最大拉应力均远小于设计标准,管幕处于安全状态,为现场地铁车站施工提供指导和参考。     

砂卵石地层不同形式PBA工法施工引起的地表沉降对比分析

为了研究北京地区典型砂卵石地层条件下PBA施工对地表变形影响及不同PBA施工方案的优劣性,以北京地铁16号线甘家口站工程为依托,使用Abaqus有限元软件对2种不同形式的PBA工法(以下简称2种工法)进行数值计算,同时对现场监测数据进行分析。以2种工法的数值计算结果为基础,对2种PBA工法和现场监测数据就施工引起的最大沉降值、沉降速率、不同施工阶段沉降占比进行了对比。结论如下:1)2种工法施工引起地表沉降的发展趋势相近;2)在北京典型砂卵石地层中,相同跨度的PBA工法暗挖车站,洞桩法施工在最终沉降值上明显优于传统8导洞洞柱法,其最大沉降值仅为后者的1/4;3)2种工法施工引起土体位移的区域相差较大,其中洞柱法引起的土体位移呈漏斗状,自下而上扩散,洞桩法引起的土体位移呈哑铃状。研究结果可为类似条件下地铁车站的设计、施工提供借鉴与参考。     

承压砂土地层桩洞法施工动态效应及其控制研究

以北京地铁7号线六标地铁车站为工程背景,采用FLAC3D有限差分软件对工程八导洞开挖、车站主体结构施工进行模拟,研究了桩洞法施工中八导洞施工工序和几种不同导洞开挖方案引起的地层沉降变化规律。研究表明,承压砂土地层中桩洞法先开挖上层导洞比先开挖下层导洞引起的地表沉降小;在车站施工的所有工序中,导洞是引起地表沉降的主要因素,进入扣拱阶段后,地层开始隆起,地表沉降逐步减小;基于以上认识,对比分析了六导洞方案与八导洞方案引起的变形特性,提出了承压砂土地层桩洞法施工地表沉降控制的施工建议。     

浅埋暗挖风道进主体施工技术优化分析

地铁开挖过程中引起的地表沉降对周边建筑及道路有很大的影响,浅埋暗挖风道与主体交叉段的施工是工程中的重难点工序,为控制施工过程中地表沉降量,并对施工进行指导,做出以下研究:以长春地铁解放大路换乘工程为依托,采用FLAC-3D程序数值模拟的方法对CRD风道转入PBA工法车站主体进洞施工进行优化分析;通过对比双拱挑高进洞方案、加强环梁进洞方案与直接进洞方案在风道和主体开挖阶段地表沉降量,发现在风道开挖阶段,双拱挑高进洞方案沉降量较小,而主体开挖阶段,加强环梁进洞方案沉降量较小,得到如下结论:(1)双拱挑高进洞方案在风道开挖阶段对地表沉降控制较好;(2)加强环梁进洞方案在主体开挖阶段对地表沉降控制较好。     

PBA工法导洞开挖顺序数值模拟研究

地铁车站施工引发的地表沉降对施工安全和周边建筑的正常使用具有重要意义。洞桩法(PBA工法)施工中导洞开挖引发的地表沉降量占累计沉降量的比重较大,因此,合理的小导洞开挖顺序可以较好地控制地表沉降。运用FLAC3D软件进行模拟,对比4种开挖方案引发的地表沉降,得出最优施工方法,并通过现场监控测量数据与数值模拟计算结果比较分析,验证计算结果的可靠性。     

新建地铁车站长距离密贴下穿既有隧道方案比选及实测变形分析

城市轨道交通建设中,由于线网规划密集、建设先后顺序不同,新建车站施工不可避免会对既有隧道产生影响。北京地铁15号线奥林匹克公园站下穿既有大屯路公路隧道,如此大断面平行长距离密贴穿越在国内尚属首次。为保证既有大屯路隧道的正常使用,需要选择合理有效的开挖方法。本文采用数值模拟方法,分析PBA八导洞法、PBA六导洞法、暗挖三导洞法以及暗挖四导洞法四种工法施工引起的地表及大屯路隧道结构底板变形。综合考虑既有隧道最大变形、差异沉降、造价和工期,确定暗挖4导洞1、4导洞先开挖法为最优施工方案,实测变形验证了计算有效性。研究结果可为类似工程提供借鉴和参考。     

地铁车站PBA洞桩法施工力学效应研究

以新疆地铁一号线王家梁站为工程背景,建立车站-地层计算模型,应用FLAC3D软件模拟洞桩法施工,对地层位移变化、塑性区分布及重要围护结构受力进行研究,并优化导洞施工方案。分析表明:导洞开挖与扣拱施工是引起地表沉降的两个主要阶段,二者引起地表沉降比例高达近90%,导洞与车站拱顶超前注浆加固非常有必要;已有现场测量数据与数值计算结果吻合度较高,验证了模拟结果的正确性,基于此对后续施工引起地表沉降值做出预测;洞桩法施工对周围地层造成多次扰动,但扰动范围较小,中柱是主要的受力结构,施工中应重点监测;通过对比分析,确立了先中后边、先上后下的最优导洞开挖方案。     

基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站地表沉降监测分析

为得出基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站地表沉降规律及影响沉降因素,对青岛地铁1号线小村庄站施工过程中地表沉降进行实时监测并分析研究。结果表明:基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站左右导洞地表累计沉降量受中隔壁临时支撑拆除的影响相对最大;地表沉降速率受导洞下台阶开挖影响相对较大;沉降速率和累计沉降量受导洞上台阶开挖影响相对较小。此外,基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站横断面地表沉降槽曲线呈“W”形。下台阶开挖初期支护的合理施作对控制地表沉降有显著的作用。     

基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站地表沉降监测分析

为得出基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站地表沉降规律及影响沉降因素,对青岛地铁1号线小村庄站施工过程中地表沉降进行实时监测并分析研究.结果表明:基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站左右导洞地表累计沉降量受中隔壁临时支撑拆除的影响相对最大;地表沉降速率受导洞下台阶开挖影响相对较大;沉降速率和累计沉降量受导洞上台阶开挖影响相对较小.此外,基于CD法施工的大跨拱盖地铁车站横断面地表沉降槽曲线呈"W"形.下台阶开挖初期支护的合理施作对控制地表沉降有显著的作用.     

北京东段地层暗挖工法实测地面沉降规律分析

以北京东段相似地层下地铁暗挖工法隧道为研究对象,分别对PBA法、CRD法、双侧壁导坑法、CD法及冻结法结构形式的地面沉降进行分析、总结。得到了PBA工法车站横通道开挖和初支扣拱对沉降的影响基本相同,二衬扣拱影响最小;横通道开挖对土体造成一定的扰动,但主体上方监测点累计沉降较大的位置未必一定位于横通道上方。采用CRD工法施工中,8导洞开挖产生的地面沉降大于4导洞。采用双侧壁导坑法施工中,9导洞与6导洞开挖产生的地面沉降分布情况类似。采用CD工法施工中,地面沉降满足正态分布。冻结法开挖联络通道及泵房对地面沉降的影响较小,开挖对地层的扰动较小,通过实际的测点沉降监测分解,积极冻结、通道及泵房开挖和冻融及工后沉降三个施工过程对应地面沉降无明显规律性。其结论可为类似地层地铁隧道开挖变形分析提供一定工程借鉴。     

洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析

导洞开挖方案的选择在地铁车站洞桩法的施工中越来越受到关注。依托北京地铁6号线朝阳门车站工程,对洞桩法施工的导洞进洞方式、开挖顺序等方案进行优化。采用有限元法,建立三维"地层-结构"相互作用模型,模拟了不同方案下的导洞开挖过程,获得了施工横通道的变形与应力、地表的变形以及邻近管线的变形等数据。数值分析结果表明:分离施工通道方式可以有效地控制施工通道的变形和应力;相比于先开挖下导洞,先开挖上导洞可以更好地控制地表沉降槽的形状和管线的变形;导洞开挖宜采用跳挖错距的方法,开挖错开距离不应小于10 m。     

青岛某隧道开挖引起地表沉降分析

结合胶州湾海底隧道青岛接线端工程实际,通过实际监测数据和数值试验反分析,获得岩土体物理力学参数,采用数值模拟方法模拟了该隧道ZK1+810~ZK2+110区间实际采用的上下台阶法和原计划采用的下导洞超前全断面法隧道开挖全过程,对比分析了两种施工方法引起地表沉降规律。研究结果表明:两种工艺施工引起地表沉降均经历四个阶段,即超前影响阶段、沉降急剧增长阶段、沉降缓慢增长阶段和沉降趋于稳定阶段;上下台阶法开挖引起地表沉降最大值大于下导洞超前全断面开挖引起的地表沉降最大值;上下台阶法开挖引起地表沉降横向范围一般距隧道中心线两侧约2D,下导洞超前法施工地表沉降横向范围一般约1.5D~2D;下导洞超前法施工对地表沉降纵向范围比上下台阶法小。该结论为隧道设计、施工提供了技术支持。     

基于变位分配法地铁车站变形规律研究

以北京地铁某车站工程为背景,基于变位分配法原理对PBA施工引起地层变形进行分阶段研究,提出相应控制措施以减小对周围环境的不利影响,可得出以下结论:(1)PBA工法地层与车站结构的力学响应可分为4个"卸载-加载"的过程,其中"小导洞开挖"和"拱部土体开挖与扣拱"为控制地层变形的关键步序;(2)小导洞开挖前,应及时超前注浆加固周边地层。采用错距开挖、短进尺减少对洞周围岩的扰动;(3)在扣拱阶段,传力途径的转换使洞周地层应力重分布,车站结构产生相应的协调位移;建议采用短进尺,设置横向钢支撑等措施;(4)随着施工步序的推进,洞周地层塑性区范围逐渐增加,最终形成剪切楔破坏;大量张拉性微裂纹伴随剪切性微裂纹构成宏观上的剪切带;(5)对比4个施工阶段地表沉降的比例,数值计算和现场监测分别为4.5∶1∶6∶1和4.3∶1.6∶5∶1,二者基本吻合。