隧道下穿既有地铁车站施工结构沉降控制案例研究

北京地铁6号线朝阳门站至东大桥站区间隧道采用平顶直墙结构垂直密贴下穿既有2号线朝阳门站。采用FLAC~(3D)模拟分析了密贴下穿施工引起既有地铁车站结构沉降规律,据此提出了下穿施工期间既有地铁车站结构沉降控制方案,并基于现场监测数据对既有地铁车站结构沉降进行了分析与安全性评价,主要取得以下认识:下穿段两沉降缝间的既有地铁车站结构为沉降控制的重点区域;区间隧道下穿施工期间,初支背后回填注浆能够在一定程度上减小既有地铁车站结构沉降,千斤顶顶升则是既有地铁车站结构沉降控制的关键措施;隧道开挖初期既有地铁车站结构沉降显著,根据现场监测数据及时调整千斤顶顶升力并加强注浆质量,确保了下穿施工期间既有地铁车站的结构安全。研究成果可为城市新建隧道密贴下穿既有地下结构等类似工程提供借鉴及参考。     

新建地铁车站大断面密贴暗挖下穿既有地铁车站施工方案

以成都地铁倪家桥站新建地铁车站结构密贴暗挖下穿既有地铁车站的工程为背景,采用数值模拟方法,通过对暗挖下穿既有车站的不同开挖歩序及辅助措施对应施工方案的对比分析,研究了暗挖下穿对既有车站结构的影响规律,通过研究发现:平顶直墙CRD法导洞开挖顺序对既有车站结构沉降影响较小,先开挖既有结构柱范围,后开挖结构柱之外的范围,对既有车站结构沉降控制有利;全断面注浆加固、设置千斤顶顶撑措施对既有车站结构沉降控制作用显著,全断面注浆加固可减小既有车站结构沉降35%,千斤顶顶撑措施可减小既有车站结构沉降29%;对应不同的开挖歩序及辅助措施方案引起的既有车站底板结构沉降变形规律基本一致,呈槽形分布,沉降最大值处于开挖断面中心位置。     

南京地铁3号线盾构穿越沪宁城际铁路保护技术研究

盾构穿越既有高速铁路,会造成轨道的不均匀沉降,引起轨道变形,影响正常运营。文章依托南京轨道交通三号线南京站~新庄站区间隧道施工,通过现场实测与数值模拟研究南京轨道三号线盾构穿越施工对沪宁城际铁路的影响规律。研究结果表明:地表沉降量随注浆体弹性模量的增大而减小,适当增加注浆弹模有利于地表沉降的减小;注浆压力对地表变形有着显著影响,在实际施工中应根据地层阻力等因素选择合理的注浆压力,一般取值为0.3MPa~0.5MPa。南京地铁三号线盾构穿越沪宁城际铁路段注浆压力宜为0.35MPa。研究结果对控制盾构穿越施工引起的地表沉降有重要意义。     

注浆加固技术在隧道下穿建筑物过程中的应用

在城市地铁建设过程中,隧道开挖对周围地层会产生扰动,从而引起地表沉降变形,进而导致地面既有建筑物沉降、倾斜甚至倒塌.以某地铁隧道下穿一高层建筑物为工程背景,建立了地质力学模型,利用计算沉降理论预测分析了隧道在下穿该建筑时的沉降变形特征和规律.并针对建筑物沉降特点,采用注浆加固技术对软弱地层进行预加固.最后运用ANSYS有限元软件对其加固效果进行模拟分析.分析结果表明,注浆加固技术能够较好地控制建筑物沉降,确保在隧道施工过程中其结构的安全性,并为类似工程提供一定的参考和借鉴.     

浅埋大断面软岩隧道施工影响下建筑物 安全性控制的试验研究

 厦门机场路一期工程在大跨、浅埋及复杂地质等工程条件下穿越地表密集的建筑物群,受隧道施工影响的建筑物多达90余栋。在隧道施工过程中,既要保证新建隧道结构的安全,同时还要保证地表既有结构的安全,而后者显得更加重要。隧道施工面临着全风化花岗岩遇水软化、隧道结构整体沉降、地层大变形、建筑物差异沉降及裂缝控制等诸多难题。在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,为保证控制方案的可靠性,对拟拆迁的104#和105#楼房进行试验研究,通过施工过程的注浆抬升和变形监测结果,论述地层沉降、建筑物沉降及裂缝产生、发展随隧道开挖的变化规律,并提出优化洞内施工与地面注浆抬升建筑物相结合方案,控制围岩大变形和有效保护建筑物的工程措施。试验数据表明,将核心控制指标—建筑物差异沉降量控制在20 mm以内可保证建筑物的安全;地表注浆与洞内注浆相结合可实现对建筑物的抬升,并有效地减小建筑物的差异沉降并控制裂缝的发展。研究结果为机场路隧道后续穿越重点建筑物的施工提供了技术支撑和安全保障,也为今后类似工程的设计、施工和研究提供了有益的借鉴和参考。     

注浆抬升在隧道穿越既有建筑物中的研究及应用

 厦门机场路一期工程浦南段暗挖隧道具有浅埋、大跨、围岩软弱、周边施工环境复杂等显著特点,在隧道下穿的楼房中,34#楼房是工程中重点保护对象。根据34#楼房结构、地基岩层及周边环境等情况,经过对各种房屋保护方案的可靠性和可操作性等方面进行系统分析,施工中采取地表跟踪注浆施工方法对房屋进行保护。根据104#,105#楼房注浆试验研究效果,确定34#楼房以过程控制和工后恢复为核心的注浆抬升方案,采用袖阀管注浆工艺。为实时掌握34#楼房沉降及裂缝的发展情况,及时指导施工,布置房屋沉降及裂缝发展监测点,监测结果表明：注浆抬升能够有效地抑制房屋的沉降和裂缝的发展,最终房屋的各测点累计沉降值控制在25 mm之内,差异沉降控制在1‰之内,隧道穿越34#楼房的过程中结构安全处于可控状态。注浆抬升对于保护隧道穿越既有建筑物具有重要工程意义,该研究成果为类似的隧道穿越工程提供一定的借鉴。     

浅埋暗挖隧道下穿地表建筑物安全控制技术研究

浅埋暗挖隧道穿越施工不可避免地会对地表建筑物产生扰动,保证建筑物的安全是穿越工程的关键所在。以青岛地铁3号线错埠岭站~清江路站区间下穿建筑物群工程为背景,以控制地层变形为核心,选择适宜的掘进参数,提出超前小导管和超前预注浆加固地层、隧道初支背后回填注浆、建筑物变形补偿注浆、隧道堵水注浆等控制地层变形和建筑物沉降的控制措施。现场实测表明,建筑物沉降分微弱变形、急剧发展、稳定、微弱抬升四个阶段,最大沉降为13.84mm,最大差异沉降为8.21mm,满足控制标准。研究结果为青岛地铁后期下穿建筑物工程提供了技术支撑和安全保障。     

浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁的关键技术

 主要针对越来越多的浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁工程，结合北京地铁5号线崇文门站下穿既有地铁2号线区间隧道工程，介绍新建浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁隧道的关键控制技术。主要包括：对既有地铁的现状进行全面调查评估；根据现状评估结果并结合理论分析和类似工程经验确定既有地铁的变形控制标准；通过有限元分析方法等进行新建隧道施工对既有地铁影响的预测分析；对主要施工方案进行优化，并选取超前大管幕、掌子面注浆、补偿注浆等辅助措施；根据数值分析结果并结合既有工程经验，将主要控制标准按施工步序进行分解，实施控制标准的分阶段控制；通过远程实时监控系统即时监测和分析既有地铁的动态变化，对出现的结构开裂、沉降过大等异常情况及时采取灌浆加固、注浆抬升等处理措施，确保既有地铁的正常安全运营。     

全风化岩层中双线盾构上穿近邻地铁隧道影响分析

依托佛莞城际铁路盾构隧道在全风化花岗岩地层中上穿广州地铁七号线工程,针对全风化花岗岩地层致密、渗透系数小及双层四线叠交穿越复杂地层等特点,通过现场监测与三维动态有限元数值模拟手段,解决实际工程中注浆压力合理取值与既有隧道变形控制这两大难题。其中,通过模拟掘进隧道在不同注浆压力值的工况下,对既有隧道动态上浮变形值和地表沉降值的影响关系,进而确定最佳注浆压力值。同时,由于双层四线叠交穿越工况对既有隧道扰动的影响较大,为避免发生管片错台和开裂等危险,结合工程实际提出控制既有隧道变形的措施。研究结果表明：在全风化地层中注浆压力设为0.5MPa时,能合理控制地表沉降与既有隧道变形;穿越施工对既有地铁隧道竖向变形的影响存在“滞后效应”;盾构单线穿越后,既有隧道竖向变形呈现近似单波峰状的正态分布曲线;盾构二次穿越后,曲线形态由近似正态分布曲线向类“M”双波峰形转变,且波峰位置产生约2m的偏移;既有隧道横断面管片最终变形呈“竖鸭蛋”状,其横向椭圆度为1.4‰,竖向椭圆度为0.71‰。针对分析结果,工程中采取合理的压重措施,有效抑制既有隧道的上浮变形,研究成果在隧道穿越类似地层的施工中具有一定的参考价值。     

大断面隧道施工引起的上覆地铁隧道结构变形分析

北京地铁5号线崇文门站是在既有地铁隧道下方采用暗挖法施工的地铁车站,下穿段新建车站隧道断面宽24.2 m、高11.46 m,与既有地铁隧道结构间净距仅1.98 m。实测数据表明:施工引起的既有地铁隧道结构变形以沉降为主,沉降主要发生在导洞施工阶段;隧道结构呈刚体特征,沉降曲线近似线性,变形缝处隧道结构最大沉降31.26 mm,变形缝两侧最大差异沉降14.0 mm;道床则表现出一定的柔性特征,沉降曲线呈非线性;不协调沉降导致道床与隧道结构发生了脱开,最大脱开值12.7 mm,最大脱开范围7.0 m。采用灌浆加固对道床与隧道结构间的脱离区域进行了治理,并通过注浆对既有地铁隧道结构进行了抬升,最大提升值达16.0 mm,使既有地铁线路的高程损失得到了一定恢复,最终将既有地铁隧道结构沉降控制在16.75 mm内,确保了施工期间既有地铁线路的正常运营。     

地铁隧道穿越既有桥梁安全风险评估及控制

 由于城市地铁建设的不确定性和桥梁结构的复杂性,导致城市地铁工程邻近桥梁施工安全风险的显著增加。针对地铁施工对邻近既有桥梁的安全影响问题,建立包含工前检测、工前评估、工中动态控制、工后评估及恢复等四个方面的既有桥梁安全风险评估及控制体系,即识别可能存在的风险,提出地铁施工过程中既有桥梁施工中的控制指标及控制标准,关键是既有桥梁所能承受的最大差异沉降量;综合应用注浆加固及主动顶升等措施,利用信息化手段实现既有桥梁在全过程中的安全性;通过对施工结束后施工数据的分析,对既有桥梁结构进行必要性评估及恢复。将该成果应用于北京地铁6号线穿越花园桥施工过程中,结果表明,穿越施工风险控制达到了预期的控制目标,实现了既有桥梁在隧道施工过程中的安全运营。     

上海某地铁旁通道融沉注浆效果分析

针对采用冻结法施工地铁旁通道后期存在融沉的问题,提出注浆是解决融沉问题的有效方法,详细介绍了上海某地铁旁通道融沉注浆情况及注浆效果,从而有效地控制最终的沉降量。     

地下工程抬升注浆设计方法及其抬升效果预测研究

以北京地铁五号线崇文门地铁车站下穿既有线抬升注浆工程为研究对象,结合监测数据与三维有限差方法分析新建车站开挖引起既有线沉降的特征,以此为依据进行抬升注浆设计。通过在"注浆单元"上施加膨胀压力模拟注浆抬升既有结构的效果并与实测数据做对比,验证了施加膨胀压力模拟抬升注浆的正确性和有效性,为今后类似工程的设计提供了预测抬升效果的方法。在此基础上进一步研究得出止浆墙能有效限制土体侧向膨胀,提高抬升效果的结论。     

地铁隧道盾构施工同步注浆风险因素分析与控制

地铁隧道盾构施工同步注浆存在很多风险因素。同步注浆过程中通过对注浆材料、参数和施工过程的控制,可有效减小同步注浆的风险,更好地控制注浆效果。着重分析了在不同地层中注浆系数的控制,从而有效地控制注浆量,减少因注浆量过大而引起地面隆起,或因注浆量过少而引起地面沉降的现象发生。     

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.     

基于应力平衡的上穿施工既有隧道微变形控制

新建工程上穿施工卸载导致下卧地层及既有地铁结构发生上浮变形。相比于下穿施工的超前预加固、千斤顶顶升、桩基托换等成熟且有效的变形控制技术,目前上穿施工引起既有结构的上浮变形尚未有较好的控制及恢复方法,是工程界亟需解决的问题。本文以北京某框架桥上穿既有地铁盾构区间工程为背景,基于案例搜集明确了当前上穿工程主要采用注浆加固和拉锚等辅助措施、既有结构实测上浮变形介于1.90~15.59 mm、新建工程开挖断面越大及既有结构纵向刚度越小则既有结构上浮变形越大的规律;采用理论分析提出了“应力平衡顶推法”,并制定了“力平衡,短进尺,勤量测”的施工控制措施;通过三维有限元计算,与压顶法和明挖法进行了对比,应力平衡顶推法引起既有隧道最大上浮变形最小(0.5 mm),是明挖法和压顶法的10%和12%。工程实际应用后,既有隧道实测累计最大上浮0.6 mm,为上穿工程提供了一种新的微变形控制方法。     

考虑施工过程的盾构隧道沉降数值分析

 地铁隧道施工引起的地面沉降已成为我国城市地面沉降的主要根源之一,威胁着地铁沿线附近建筑物和地铁隧道上方地下管线的安全,因此,准确预测盾构隧道施工引起的沉降对维护地铁施工安全至关重要。基于K. M. Lee等提出的等效地层损失参数法,利用数值分析方法研究注浆压力和掌子面推力这2个重要参数对盾构隧道施工沉降的影响规律。并在此基础上将注浆压力对于隧道上覆土体的重力及掌子面推力对土体侧向静止土压力进行归一化处理,提出可以考虑施工因素对隧道沉降的计算方法。算例与数值计算结果的对比,证实提出的修正计算方法的有效性。     

地铁盾构隧道穿越桩基建筑物的安全，陛分析

在地铁建设过程中,不可避免地会对周边环境产生影响。特别是当地铁区间盾构隧道上部存在既有建筑物时,必须考虑盾构隧道施工对上部建筑物的影响,包括地表沉降、桩基承栽性状的改变等。本文以地铁盾构穿越某九层住宅楼安全性评估为例,利用工程分析方法和有限元分析法,针对隧道盾构施工通过该住宅楼时,桩体的承载力和竖直位移、水平位移以及地表的沉降进行分析,探讨盾构截桩施工的安全性。