基于大直径盾构隧道扩挖地铁车站关键技术研究

采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站是解决复杂环境下地铁建设的一种新思路。以北京地铁14号线大直径盾构扩挖地铁车站作为工程背景,详细讨论了大直径盾构穿越车站的方案和技术措施,首次提出了"盾构先行通过,后施工风道结构"的盾构通过风道模式,突破了"先形成风道结构,盾构再通过"的常规模式,成功解决了隧道和车站施工相互制约的矛盾;创造了"利用大直径盾构隧道作为施工通道和作业平台进行车站扩挖"的方法,并在高家园站成功应用,为地面占地困难的地铁车站施工提供了解决方法;根据大直径盾构隧道扩挖车站施工阶段关键工况的分析,对扩挖方案及管片拆除方法进行了优化;创造了一种用于对扩挖阶段的盾构隧道管片进行拆除的方法,并对盾构隧道内的临时支撑设置进行了优化。工程实践表明:在扩挖施工过程中结构自身风险及周边环境风险均得到有效控制。     

大直径盾构扩挖地铁车站建构解析

以北京地铁14号线试验段大直径盾构扩挖车站为例,对地铁建筑形式与结构做了简要解析,探讨了建筑与结构的关系及影响。     

明挖法扩挖盾构隧道修建地铁车站施工技术研究

以国内首例采用"先盾构后车站"施工方法的广州地铁五号线杨箕站~五羊邨站~珠江新城站土建工程为研究对象,对施工监测数据进行了综合分析,并采用有限元法对几种施工工况进行了数值模拟分析,研究了该施工方法的关键技术,为今后类似条件下采用同类方法施工提供借鉴参考。     

盾构隧道扩挖地铁车站新技术

在构、建筑物密集的城市各部位,为谋求对地下空间的有效利用,通过占用尽可能小的地面场地,以不影响地面交通或构、建筑物的暗挖工法来完成大空间的地铁车站或地下结构。一般情况下,车站或较大的地下空间构筑物均采用明挖法施工,会在一定程度上造成地面的交通障碍和地下管线的搬迁。由此,使盾构隧道扩挖地铁车站的技术得以迅速发展。     

基于大直径盾构隧道扩挖地铁车站关键工况控制措施研究

 北京地铁14号线将台站基于大直径单洞双线盾构隧道采用PBA工法扩挖形成。以地铁将台站作为工程背景,根据实际施工工序,分析了PBA工法扩挖大直径盾构隧道建造地铁车站的关键工况。利用“地层-结构”相互作用有限元法,模拟开挖过程,着重研究了盾构隧道两侧中洞非对称开挖和两侧K管片非对称拆除这两个关键工况的结构体系受力转换规律。结果表明：由于两侧中洞的非对称开挖扣拱及两侧K管片的非对称拆除,导致中洞初期支护、管片以及中隔墙的应力分布呈现非对称状态;管片环的最大主应力由压应力变为拉应力;中洞拱部初期支护最大主应力出现在一侧的K管片拆除后;在中洞开挖阶段,中隔墙最大主应力出现在一侧中洞开挖后;在K管片拆除阶段,当一侧的K管片拆除后,中隔墙承受偏压,两侧的K管片均拆除后,中隔墙的偏压现象消失,此时中隔墙主应力最大。表明在两侧中洞非对称开挖和两侧K管片非对称拆除工况下,中隔墙承受明显的偏压。根据数值模拟结果和管片拆除试验段的中隔墙应变监测结果,针对“中洞支护参数、中洞开挖方法、K管片拆除方法”等设计方案进行了优化,以确保车站扩挖施工安全和车站结构安全。     

基于大直径盾构隧道扩挖地铁车站结构安全分析

北京地铁14号线将台站主体结构基于大直径盾构隧道扩挖形成,设计提出的扩挖方案为CRD法。在充分考虑扩挖车站部位地质条件及环境条件的基础上,分析了设计方案的弊端,提出采用洞桩法(PBA工法)作为扩挖大盾构隧道建造地铁车站施工方案,为有效控制地面沉降及扩挖施工对周围环境的影响,取消地面施工降水方案,扩挖前洞内采用超前深孔注浆堵水。并以将台站作为工程背景,采用有限元数值模拟方法,针对车站扩挖施工的优化方案,研究了关键施工阶段的结构体系受力转换规律。计算结果表明：在扩挖施工中,结构受力转换频繁,封顶块管片两侧的小管片拆除后,中洞拱部的初期支护压应力数值急剧增大,且超出了初期支护强度允许值,根据计算结果对中洞的初期支护参数和开挖方案进行了调整。从侧导洞开挖到中洞开挖支护期间,管片最大主应力为压应力,且未超出管片结构强度允许值,在封顶块两侧的管片拆除后,尽管管片结构的最大主应力由压应力变为拉应力,但由于拱部已经完成开挖支护,两侧管片的应力状态并不制约结构的整体稳定性;中隔墙最大主应力也出现在封顶块两侧的管片拆除后,但未超出中墙结构强度允许值。数值模拟结论和施工实践均表明基于本工程地质条件及环境条件所提出的车站扩挖施工优化方案能够保证车站结构安全。     

盾构扩挖地铁车站工程造价和机械台班调整研究

以国内率先采用的盾构法扩挖地铁车站工程为研究对象,从技术可行性和经济性的角度,对比分析了矿山法与盾构法2种施工方法。通过分析2种施工方法的费用组成,对比研究了二者的工程数量、工程费用和综合造价指标。研究结果表明,以实际工期反推掘进机械台班计算得出的盾构法综合造价指标比矿山法减少了4.84万元/m,降幅达16.60%。该结论可为类似特殊地铁车站建设工程的技术比选和工程造价研究提供参考和借鉴。     

施工通道与地铁车站转换段扩挖法的施工力学行为研究

为研究地铁车站隧道和施工通道转换段处围岩及支护结构的受力状况,以重庆市轨道交通环线一期工程沙坪坝站为背景,对转换段的施工力学行为进行分析,为现场施工提供理论依据。主要工作及研究成果为:针对沙坪坝站转换段施工中采用的转换段扩挖法建立了Midas/GTS三维有限元计算模型,并对其进行施工力学行为研究。分析了开挖过程中的围岩位移场及应力场的变化特征,隧道开挖完成后支护结构的受力状态以及围岩的塑性区特征,发现转换段交界面处混凝土所受到的主拉应力超过了素混凝土的抗拉强度,在施工过程中应当给予足够的重视。     

盾构扩挖隧道洞内始挖及爆破开挖施工技术

广州地铁某区间中间风井采用盾构扩挖隧道洞内始挖施工方法,由于该法的施工风险远大于常规洞外竖井始挖,故先进行了地层预加固,确保了管片安全拆除。采用盾构扩挖隧道爆破开挖技术,解决了岩层开挖难题,加快了开挖进度。     

大跨地铁车站扩挖施工的社会环境风险控制

针对越来越多的轨道交通地下车站下穿地面建筑物的情况,本文以重庆轨道交通一号线小什字车站为依托工程,详细论述了地下车站下穿地面建筑物时的风险源分析、风险控制目标、风险控制措施等风险控制过程,并采用有限元分析软件建立平面模型对不同扩挖工法分别进行数值模拟,得到两种扩挖工法施工后的围岩应力云图和地表最大沉降曲线,根据数值模拟结果针对风险控制要求推荐采用分层全断面法进行扩挖施工,旨在对类似工程的风险控制和施工提供一些参考。     

下穿盾构的地铁车站防水施工关键技术

合肥地铁5号线包河大道站车站底部需下穿S1号线盾构区间且区间与车站竖向净距仅1. 7m,盾构下穿施工容易造成地层沉降从而引发车站结构产生沉降裂缝,影响车站防水质量。针对上述施工难题,项目通过在需下穿盾构部位车站两侧设置膨胀加强带,并采用多道防水施工技术,解决了车站沉降渗漏问题。     

盾构隧道扩挖修建地铁车站对周边建筑影响分析

以北京地铁盾构隧道结合洞桩法修建地铁车站为背景,采用有限元模型,研究了盾构扩挖修建地铁车站对地表及周边环境的影响,研究表明,小导洞开挖和主洞开挖对地表沉降影响最大;车站扩挖施工对建(构)筑物的影响程度受到相对位置关系、建筑物与土体相对刚度等控制,现场监测和数值分析表明,打设隔离锚杆桩是临近建(构)筑物施工中控制建(构)筑物沉降变形的有效方法。     

大直径盾构隧道浅埋暗挖扩挖技术研究

利用非开挖方式,在复杂城市环境中建造地铁车站是目前国内城市轨道交通领域的重点研究方向之一。文章以北京地铁14号线工程为背景,对大直径盾构与浅埋暗挖法的扩挖技术进行综合技术方案比较研究,提出符合应用条件的建议方案,即采用10 m直径盾构与浅埋暗挖PBA法结合,形成盾构中洞-边桩法扩挖结构。     

天津全盖挖逆作地铁车站施工关键技术

以天津地铁5号线与6号线宾馆西路站工程为依托,从永久钢管混凝土栓与车站主体结构两方面,阐述了盖挖逆作法施工关键技术,并总结了施工中的注意事项,为盖挖逆作法施工积累了经验。     

上海地铁车站盾构工作井盖挖逆作施工技术

以上海地铁2号线虹桥临空园区站盾构工作井工程为例,介绍了盖挖逆作法施工工艺及关键技术措施,该工艺对地铁深基坑提高施工效率,节约工期,减少基坑变形,降低施工风险等方面具有一定的参考价值。     

承压水层地铁车站盖挖半逆作法施工关键技术

天津地铁红旗南路站位于承压水、含水软弱地层,基坑开挖深度22.781 m且紧邻地面建筑物。基坑围护结构体系选择与基坑防排水是该工程施工的主要技术难题。论述了承压水、深基坑、盖挖半逆作法车站施工围护结构体系的选择及其渗漏水的处理方法;在基坑内设置疏干井、减压井、集水坑抽排水,基坑外施作双高压旋喷桩方法把地下水降至基坑底面以下;车站盖挖半逆作法施工采用先探后挖、分区开挖方法降低了开挖风险,中板施工在侧墙位置下挖50 cm回填中粗砂、在侧墙预留混凝土灌注孔解决了防水板保护和钢筋连接、侧墙顶部混凝土浇筑不密实的难题;对地表沉降、建筑物沉降、既有结构变形进行监测与分析并及时进行信息反馈调整施工方案和支护参数,保证了车站结构和地面建筑物的安全。实践证明,复杂环境、承压水条件下,基坑开挖采用复合体系地下连续墙作为封闭止水帷幕,主体结构采用盖挖半逆作法施工是适宜的。     

可液化场地下盾构扩挖地铁车站结构地震破坏机制振动台试验

 开展近远场水平地震动作用下可液化地层中盾构扩挖地铁车站结构振动台试验,分析模型地基土层的侧向变形、孔压比、加速度、宏观现象和动土压力以及结构的加速度、应变等物理量。研究结果表明,可液化模型地基在激振时经历先震密而后上浮的物理过程,震后有明显的喷砂冒水现象;地基土层侧向发生的是剪切型变形,其左摆与右摆过程中的峰值位移出现明显的不对称现象;小震时,模型地基中的加速度放大系数从下部到表层逐渐增大,中震及大震时,表现出先减小后增大的趋势;地震波沿模型地基向上传播的过程中,出现明显的高频滤波、低频放大的现象;可液化地基的孔压在地震作用下经历“急增长、慢消散”的变化过程;地下结构的存在对其周围地基孔隙水压力的增长(砂土液化)有明显的抑制作用。随着输入地震动强度的增加,动土压力明显增大,地下结构上、下方的土压力差值是结构发生液化上浮的内因,结构本身在强震过程中逐渐从弹性状态向弹塑性转化;液化场地条件下的结构侧方动土压力有随着埋置深度的增加而增加的趋势;可液化场地条件下盾构扩挖地铁车站结构的地震破坏机制是：中柱率先发生剪压破坏,而后是隧道开口部位与拱肩破坏,随后是侧墙与顶板的连接部位受拉破坏,最终形成机构而发生倒塌。     

地铁明挖车站大尺寸钢管柱施工技术

以位于交通要道的地铁明挖车站大尺寸钢管柱施工为例,从钢管柱柱脚施作、中纵梁节点连接、顶横纵梁与钢管柱连接、吊装和浇筑多个关键施工环节,详细阐述了在狭窄空间内的钢管柱施工工艺及方法,为今后类似工程提供可靠的经验。     

砂层岩溶地质条件下明挖车站设计施工关键技术

以武汉地铁6号线红建路站明挖工程为例,通过分析工程场地的地质条件,研究了该站设计施工过程中遇到可溶性岩面直接覆盖第四系粉细砂层的处理措施,并对该种地层在施工及运营期的处理技术作了探讨,对以后相关工程提供参考。