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。     

地铁车站洞桩法施工引起的地层变形及地表沉降预测

为了预测贵阳某地铁车站洞桩法施工引起的地表沉降,采用现场实测数据与数值模拟计算结果对比分析的方法,研究了不同导洞开挖顺序引起的地层变形规律,进一步根据现场实测数据及工程地质条件,依据洞桩法独特的结构形式优化了Peck公式,使其可用于预测砂层地质地铁车站洞桩法施工引起的地表沉降。研究结果表明：“先上后下,先边洞后中洞”开挖方案最优,对地表沉降影响最小;在洞桩法施工过程中,相邻导洞开挖表现出“群洞效应”,导洞开挖及扣拱施作引起的地表沉降量占总地表沉降量的比例为90.4%,其中导洞开挖对地表沉降影响最大;距车站中线-20～20 m范围为地层主要影响区,距车站中线-60～-20 m和20～60 m为地层次要影响区,需要对主要影响区土体采取加固措施;当最大地表沉降量修正系数α和沉降槽宽度修正系数β取值分布在0.44～0.66和1.38～1.69区间时,优化后的Peck公式预测地表沉降量与实测地表沉降量更加吻合。     

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。     

地铁车站洞桩法施工引起的地表沉降和邻近柔性接头管道变形研究

在城市复杂建设环境下,地铁车站施工对地层和邻近管道的影响问题备受关注。依托北京地铁10号线黄庄站工程,基于地表和管道沉降的实测数据,建立"车站结构-地层-管道"三维耦合有限元模型,研究车站洞桩法施工对地层和管道的影响。采用主从接触面有限滑移方法模拟管道与土体相互作用,并利用两节点连接单元约束模型模拟柔性接头管道的接头变形,获得车站洞桩法施工对地表沉降和邻近柔性接头管道沉降、变形、应变、接头转角和脱开的影响规律。结果表明,"导洞开挖支护"和"中跨扣拱及拱部土体开挖支护"两个施工阶段是车站洞桩法施工中引起地表沉降的重要工序;管道变形与其相对于隧道的位置关系密切,管道正下方土体开挖过程对管道的影响最为显著;柔性接头管道的变形主要由管道接头承担,可采用接头转角和脱开作为管道变形的控制指标;管道接头转角的变化经历初始变化、凸曲率、凹曲率和稳定等四个阶段,而管道接头脱开经历初始变化、快速增长和稳定等三个阶段。     

浅埋大跨洞桩隧道变形监测与控制分析

针对采用洞桩法施工的北京地铁10号线工体北路站,介绍了浅埋大跨洞桩隧道的变形监测与控制措施。根据监测数据,对洞桩法隧道导洞开挖,主体扣拱的拱顶沉降与洞周收敛以及地表和上部立交桥基础的沉降变形规律进行了分析研究。结果表明：1)采用洞桩施工方法能有效控制浅埋大跨隧道地表沉降和地层变形;2)隧道埋深和跨度、导洞开挖对浅埋大跨洞桩隧道变形影响显著;3)设置超前小导管注浆,及时施作初期支护和二衬,可以有效的控制变形的发展。     

双侧壁导坑法导洞施工顺序对地表沉降的影响

以北京地铁昌平线08标段暗挖大断面隧道工程为例,简化地质条件和工程参数,采用双侧壁导坑法对不同开挖顺序进行数值计算,分析了先边后中和先上后下2种不同导洞施工顺序对地表沉降的影响。结果表明:2种工况的主要区别在于第2步导洞开挖和中部及上层导洞开挖时结构的状态不同,导洞1开挖完成后先进行其下方导洞的开挖相比于先进行同层导洞的开挖能够更好地控制地表沉降;采用先边后中的施工顺序,上层导洞开挖对地表沉降的影响更小,同时在开挖过程中沉降速率更低,土体的稳定性也更好。     

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。     

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。     

地铁车站PBA工法小导洞施工方案优化研究

浅埋暗挖PBA工法施工的关键在于导洞,运用数值模拟和层次权重决策分析法,研究北京地铁6号线花园桥站导洞施工的最优方案,结果表明:(1)导洞开挖面距离桩基11 m时桩基开始沉降,导洞紧邻桩基施工时桩基沉降近似正比例增加;(2)超前小导管注浆加固导洞拱顶,随挖随护喷射混凝土和对紧邻桩基的导洞施做临时仰拱可有效控制导洞洞周变形;(3)先施工下层导洞,后施工上层导洞,先施工边导洞,后施工中导洞对控制导洞拱顶、地表及邻近桩基的位移最有利。     

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。     

列车荷载下新地铁隧道开挖对周边管线的影响

利用FLAC3D有限元模拟软件,模拟在既有地铁荷载下进行北京直径线开挖。结合实测结果,研究了隧道周边管线的位移、应力及地表沉降。结合相关管线安全性评价标准,对地下管线的安全性进行分析预测。结果表明,管线水平及倾斜变形均在标准控制范围内。利用地表沉降预测管线安全性时,发现地表沉降最大值、地表最大斜率、地表损失系数及地层移动坡角值均小于控制值。但管线的部分区域最大主拉应力集中于1.6~1.72 MPa范围内,略大于混凝土抗拉强度1.43 MPa。为了保证管线的正常使用,需对管线周围土体进行加固。     

北京首条矩形顶管风险防控设计与沉降分析

北京新机场临空经济区永兴河北路综合管廊需下穿大庆—广州高速路,因管廊设计需规避或降低风险点,经过明挖、暗挖、矩形顶管等工艺比选,认为矩形顶管具有无需降水、控制地层沉降、工期进度较快、道路及管线无需迁改等优势,故采取双孔大断面矩形顶管穿越高速路.(1)通过受力计算分析,采取合理设置管节中隔墙,增加矩形顶管整体刚度,可减少...     

大跨度隧道CRD法穿越含水软弱层沉降变形控制

 正在施工的厦门翔安海底隧道两端陆域段采用CRD法长距离穿越含水软弱层,为保证施工安全快速的通过,施工中通过差分软件计算分析及结合现场监控量测数据,探讨CRD法隧道拱顶下沉量及其在各个导坑开挖过程中的分配比例以及导坑施工顺序对沉降的影响。计算及现场量测结果都表明,CRD1开挖产生的拱顶沉降所占整体沉降的比例约为40%,拱顶下沉通常为最后收于一稳定值的台阶状上升曲线,初期支护全封闭后,结构整体仍有一定量的下沉,一般小于10%,尽快闭合仰拱对减小拱顶下沉有很大帮助。施工时应控制施工进尺,相邻导坑间距不大于10～15 m,并尽早设置临时仰拱,使支护结构成环。     

浅埋大跨度隧道施工过程地表沉降变形特征研究

 结合青州至临沭高速公路穆陵关隧道,对浅埋三车道大跨度隧道施工引起的地表沉降变形特征进行现场监测,探讨浅埋大跨度隧道的开挖方式,分析采用三台阶七步平行线流水开挖引起的隧道地表沉降变形特征。通过现场试验研究发现,在浅埋大跨度隧道管棚施过程中和开挖到达掌子面前方时,地表已经发生先行沉降位移。采用三台阶七步开挖法,影响隧道中心附近地表变形的关键步序分别为上、中台阶开挖以及下台阶和仰拱施做,处于左右洞之间的地表变形受到左右洞两次施工干扰,大于左右洞外侧变形。掌子面施工对地表沉降变形影响范围主要集中在掌子面之后的1倍洞径(D)范围内,距掌子面1D距离之后,其变形逐渐变缓,最终地表沉降变形分布呈现整体向优先开挖一侧的偏态性。采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟隧道的施工过程,研究隧道地表沉降变形特征,其结果与现场监测所得结果具有较好的拟合性,所得结论对其他类似工程具有重要的借鉴意义。     

城市隧道下穿建筑物施工方案研究

以杭州市某大厦及其下部隧道工程为例,对该工程的施工顺序提出了两种施工方案,即先开挖隧道,后建大厦或先建大厦,后开挖隧道。通过地质勘查确定了该区域的岩土体参数,应用有限元软件模拟了两种方案对隧道拱顶沉降值的影响,发现方案二的沉降值仅为方案一的三分之一。其塑性变形区位于直墙外侧及其底部,需要对该位置进行加固以控制隧洞的纵向塑性变形。     

土钉支护在深基坑设计中的应用与监测

东莞市世纪广场基坑工程地质条件以粘土层为主,基坑开挖深度达到10.2m,根据工程实际情况和经济性要求,该基坑工程采用土钉结合喷锚支护型式,由于周边环境较为复杂,在施工期间对基坑四周进行了水平位移、沉降和断面倾斜等监测,并根据监测数据反馈情况来指导基坑支护结构的施工,对局部变形较大的部位进行了加固处理,保证了基坑支护工程的顺利进行,节省了工程造价,为以后同类基坑支护的设计和施工积累了经验。     

浅埋偏压连拱隧道施工优化及支护结构安全性分析

两江连拱隧道所穿区域地形偏压严重,且岩体破碎,连拱隧道施工开挖对围岩扰动大,不同的施工方案及施工工序隧道支挡结构受力影响较大,本文结合穿越严重偏压地层的两江连拱隧道为例,基于数值分析方法,对在不同施工工序方案下隧道结构内力、变形及偏压支挡结构力学特征进行分析。研究认为:对于复杂地质条件下浅埋偏压连拱隧道,先开挖浅埋侧隧道后开挖深埋侧隧道的施工顺序,比先开挖深埋埋侧隧道后开挖浅埋侧隧道的施工顺序更有利,先开挖浅埋埋侧右洞时,隧道初期支护结构内力、变形及偏压支挡结构桩的内力均比先开挖深埋侧左洞时小,但不管是采用哪种开挖顺序,深埋侧隧道拱顶位移均大于浅埋侧隧道,内排桩的所受弯矩也均大于外排桩。     

全断面注浆管棚矩形冻结加固技术与实测分析

依托南京地铁10号线梦都大街站一号出入口及风道加固工程,经方案比选并针对本工程的水文地质情况及上部横穿敏感结构的特殊条件,提出一种新工法——全断面注浆+顶部管棚+矩形水平冻结加固。通过实测加固土体温度、地表及管线位移,获得了加固土体的温度场分布及地表位移规律。结果表明:矩形侧向冻结壁向内、外发展速度的比值约为1.54;在相同冻结能量和冻结时间内,在粉土夹粉砂层和淤泥质粉质黏土夹粉砂层中冻结壁发展速度的比值约为1.72;冻结孔施工阶段暗挖通道两侧地表沉降量较大,而冻结阶段上方土体受冻胀影响最大;开挖阶段,距开挖面中轴线距离越近,地表沉降量越大,而融沉阶段却相反;地表及管线位移的监测结果表明该工法安全可靠。     

实例工程铁路路基下大直径管线保护方案的比较

大直径原水管线下穿铁路路基时会引起路基沉降,并且列车荷载亦会增加水管的应力和变形,须对水管结构采取保护措施,减小路基沉降和水管受力,可采用的措施有:架桥法、箱涵法、套管法、地基加固法,本文结合具体工程对几种方案进行有限元计算,并比较其处理效果和经济性,指出其适用性。