八达岭长城站大型地下洞室群施工期通风技术探究

作为目前国内最复杂的暗挖洞室群车站工程,八达岭长城站具有多洞室、多工作面、通风网络复杂的特点。为解决车站施工期间通风散烟难题,在考虑洞室群风网结构动态变化的基础上,提出多阶段通风方案,依次为压入式通风、巷道式通风和混合式通风,并采用数值模拟方法研究了长距离独头掘进通风的合理性。同时,基于实测通风数据,通过理论计算和通风网络解算分析洞室群巷道式通风及混合式通风状态,明确风网结构变化对通风效果的影响。结果表明:1)多阶段通风设计能满足车站施工期间通风要求;2)独头掘进工作面爆破后通风30 min,空气中主要污染物质量浓度符合规范要求;3)通风网络解算结合通风质量监测,可有效指导通风系统优化,调整通风措施;4)局部导流风机和除尘设备的使用,显著改善了隧道交叉点及密集钻爆区域的空气质量。研究成果可有效解决地下车站通风网络动态变化难题,实现洞室群施工期间空气的高效置换。

京张高铁八达岭长城站超大跨隧道开挖工法研究

开挖步序的选择是超大跨隧道建设的关键技术问题。文章以京张高铁八达岭长城站为工程背景,采用数值模拟方法,对比分析了采用"品"字形开挖工法、双侧壁导坑法和三台阶预留核心土法3种工法时围岩的受力和变形特征。研究结果表明:采用"品"字形工法时围岩变形平稳增长,安全风险相对分散;采用双侧壁导坑法开挖中岩墙时,因跨度突然增大,围岩变形迅速增大,存在变形突变阶段,安全风险集中在中岩墙开挖阶段;采用三台阶预留核心土法时围岩变形集中在第一台阶的开挖阶段,安全风险也相对集中在该开挖阶段。采用"品"字形开挖工法时初期支护喷射混凝土的压应力最小,采用双侧壁导坑法在中岩墙开挖时将引起隧道拱顶受力形式的突然转换,导致喷射混凝土应力突然增加。

京张高铁八达岭长城站耐久性设计方法及措施

为了提高隧道及地下工程的耐久性,降低地下工程运营期维修养护的成本,采用系统分析法研究地下工程的耐久性机理,提出地下工程结构耐久性的计算模型及其定量化设计方法。隧道结构的耐久性取决于初期支护和二衬承载力的衰减,初期支护承载力的衰减将引起二衬荷载的增大,隧道结构耐久性的安全系数可采用二衬承载力与其荷载的比例来表示,当二衬荷载增长曲线与其承载力衰减曲线相交时,隧道结构达到承载力极限状态,此时也即为隧道耐久性的设计使用年限。八达岭长城站支护体系设计中,采用围岩长期自承载的设计理念,利用长寿命初期支护加固围岩,形成持久的围岩自承载拱,长期承担全部围岩荷载,二衬作为安全储备。同时,增加锚杆注浆保护层的厚度和密实度、设置居中定位器来提高锚杆的耐久性,采用分段高压注浆来提高锚索的耐久性,采用中低热水泥、Ⅰ级粉煤灰、多级配整形骨料、控制入模温度、优化配合比、进行保湿保温养护等措施提高二衬混凝土的耐久性,形成长寿命支护结构体系。

京张高铁八达岭长城站大跨度深埋三连拱隧道设计及施工方法研究

目前三连拱隧道衬砌荷载尚无成熟的计算方法且类似工程施工经验相对较少,以京张高铁八达岭长城站为例,研究在V级围岩地质条件下,大跨度深埋三连拱隧道设计计算方法及合理的施工工序。依据普氏平衡拱理论并借鉴双连拱隧道围岩荷载计算方法,提出深埋三连拱隧道围岩荷载模型,通过建立有限元模型,分析三连拱隧道的合理施工工序。研究表明:三连拱隧道围岩压力可以看作拱部松散土压力及中隔墙所承受的压力之和;三连拱施工工序推荐采用先侧洞后中洞的工序,对于施工过程中保持围岩及支护结构体系的稳定较为有利;通过右洞围岩压力计算结果与现场检测结果对比分析,围岩压力最大相对误差在10%以内,全施工阶段监测情况一切正常,验证了解析法计算结果的合理性及施工工序的优越性。

京张高铁八达岭长城站防灾疏散救援强化设计

京张高铁八达岭长城站埋深达102 m,具有78个洞室,结构复杂,防灾疏散救援难度极大。为应对八达岭地下站突出的防灾、疏散、救援、指挥等问题,在常规防灾疏散救援设施设备基础上开展了强化设计,在不改变原有防灾救援疏散各系统运营维护体制的前提下,通过在消防控制室设置一套防灾综合监控平台,运用理论研究、数值计算、软件开发等方法,将各类防灾信息进行综合、集中、三维可视化展示;综合监控平台能够针对各种防灾疏散救援相关信息进行综合数据的分析、挖掘,并在平台中植入救援联动控制预案,提升了灾前感知,救灾联动控制,灾后评估分析的能力;建立八达岭长城站的三维仿真演练示范系统,利用BIM/VR等技术进行可视化的3D仿真培训演练。防灾综合监控平台的建设,强化了八达岭长城站的防灾、救灾、减灾能力,为运营安全提供保障。

京张高铁八达岭长城站清污排水分离系统设计

京张高铁八达岭长城地下车站埋深达102 m,车站具有规模大、洞室群复杂、周边环境敏感的特点。基于保护生态环境的绿色设计理念,创新性提出地下车站清污排水分离系统的设计概念。详细介绍车站包括进、出站通道、站台层及设备用房的特殊结构布置形式,对站内各部位排水排放量进行分析计算,并结合各部位结构特点进行针对性的排水设计。考虑清水系统经过防排水措施的有效疏导,再经过排水管路、管沟自行排出车站;污水系统采用真空抽排方式提升至室外污水压力井;废水汇入通道楼扶梯下集水坑及废水泵房提升至室外废水压力井,在排水过程中清水与污废水排放路径达到完全分离,达到了清水可利用、污废水可纳入市政的环保目的。

京张高铁八达岭长城站设计思路及创新支撑

为给八达岭长城的游客提供最便捷的交通服务,京张高铁下穿长城并在长城脚下设置了地下车站,该车站是目前世界上“建设规模最大、埋深最大、开挖跨度最大、洞室结构最复杂”的地下暗挖高铁车站,面临深埋车站舒适环境营造、防灾疏散救援保障、超大跨隧道和密集洞群稳定支护、重要风景名胜区文物和环境保护等关键技术难题。针对这些问题,八达岭长城站提出了“更安全、更人文、更环保、更耐久”的设计目标,采用了更安全的群洞布局和流线设计,更人文的选线选址、设备选型和环境营造,更环保的排水体系、粉尘处理和施工工艺,更耐久的支护系统和衬砌结构,解决了以上难题,并取得了以下成果:(1)创建了多层密集洞群地下车站新模式及洞群修建技术;(2)研发了30m以上超大跨隧道修建技术;(3)提出了深埋地下车站环境营造及防灾救援技术;(4)建立了下穿长城古建筑微震爆破技术和下穿风景名胜区环境保护技术等一系列技术创新成果。

京张高速铁路八达岭长城站客流特征及流线设计

大客流在深埋地下车站的流线设计以及火灾工况下客流疏散的流线设计是深埋地下车站设计的关键技术问题之一。八达岭长城站埋深102 m,日高峰客流最大达10万人,大客流在深埋地下车站的流线设计以及火灾工况客流疏散的流线设计是深埋地下车站设计的关键技术问题之一。针对八达岭长城站的客流特征,本文提出了更安全、更高效的“流线三分离”的设计方案,。通过叠层通道布置消除了进、出站客流交叉,实现了进、出站客流分离;采用独立疏散楼梯布置,实现了紧急和非紧急人流分离;设置环形救援廊道提供行车通道,实现紧急情况下救援车流和疏散人流分离。

八达岭长城站长寿命混凝土质量控制实施方案

长寿命耐久性混凝土主要从材料措施、生产措施、浇筑措施、养护措施、监测措施和检验措施6个方面进行控制管理,实现混凝土结构的耐久性目标。在施工过程中对低热型硅酸盐水泥、整形粗骨料、级配优化的细骨料、补偿收缩材料、Ⅰ级粉煤灰和保坍型外加剂等6种优选原材料进行严格管控,对施工配合比、水泥入机温度、细骨料含水率匀质性、混凝土运输时间、混凝土入模温度、混凝土浇筑振捣、保温保湿养护条件和养护期间温控等主要技术参数加强管理,以实现八达岭长城站耐久性混凝土长寿命的目标。

清水混凝土装饰柱在京张高铁八达岭长城站应用研究

本文以京张高铁八达岭长城站清水混凝土装饰柱为研究对象,结合该站对表面装饰的超高要求,分析了清水混凝土的特点,通过实验研究了混凝土配合比和施工工艺对清水混凝土柱效果的影响,最后对施工过程中易产生的质量问题给出合理分析并提出防范补救措施,可供类似工程借鉴。

从京张高铁八达岭长城站看中国力量

八达岭长城站是我国第一座深埋地下的暗挖高铁车站,位于八达岭长城地下。它从选址到设计施工,遇到了环保要求高、地质条件复杂、设计施工难度大等诸多难题。通过优化方案、技术创新和大量新材料新装备的运用,成功攻克各种难题,车站顺利建成运营,向世界展示了中国智慧、中国速度和强大的技术创新能力及大型装备制造能力,体现了中国强大的综合国力。

京张高铁八达岭长城地下站设计理念及实现路径

京张高铁八达岭长城站是我国第一座完全采用钻爆法开挖的深埋地下洞群车站,其设计理念、方法和内容都不同于常规地铁车站,也不同于地面火车站和城市浅埋明挖或盖挖的火车站。为适应八达岭长城站独特的地理位置、文化环境、埋置深度,提高车站的安全性、适用性、环保性和文化性,八达岭长城站确立"更安全、更人文、更环保、更耐久"的设计理念,并作为核心思想指导车站选线、选址、总体方案设计、防灾救援、支护体系设计、施工工艺和设备选型等整个设计过程。通过采用更安全的群洞布局和流线设计,更人文的选线选址、设备选型和环境营造,更环保的排水体系、粉尘处理和施工工艺,更耐久的支护系统和衬砌结构,实现车站的设计理念。

深埋三连拱隧道围岩压力计算方法

基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法,考虑连拱隧道组合成拱作用,以及施工工序和中隔墙支撑作用,量化相邻简化导洞间的施工扰动,提出深埋三连拱隧道不同施工断面及工序下的载荷分布模型,进而改进了深埋三连拱隧道围岩压力的计算方法,结合八达岭长城站三连拱隧道工程,将理论结果与实测数据对比,验证计算方法的合理性.最后系统分析施工工序、中隔墙宽度和开挖跨度等因素对围岩压力的影响规律.结果表明:深埋三连拱隧道相互间的施工扰动影响无法忽视,次行洞、后行洞的开挖都会扩大先行洞上方松散破碎围岩区域,造成较为明显的偏压现象;当中隔墙岩体抗压强度较小时,增加中隔墙宽度难以改善围岩压力分布状态,当中隔墙岩体抗压强度较大时,增大宽度能够显著减小围岩压力;围岩条件越差,三连拱隧道各洞室所受围岩压力越大,同时偏压现象也更加明显.文章基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法所得出的计算方法,增加考虑了连拱隧道相邻洞室间的施工影响,揭示了三连拱隧道的偏压效应,填补了有关三连拱隧道围岩压力计算方法的研究空缺,为相关工程设计提供了重要参考.

深埋3孔小净距隧道围岩压力计算方法及其工程应用

基于普氏理论,考虑开挖顺序以及中岩柱主要具有的承载松散岩土体和抑制围岩变形作用,提出3孔小净距隧道围岩压力的计算方法,并分析净距和开挖跨度对围岩压力分布规律的影响。通过与八达岭长城站3孔小净距隧道围岩压力实测值对比,验证计算方法的合理性和有效性。结果表明:中洞受力状态最为不利,边洞内侧围岩压力显著大于外侧;净距一定时,中洞或边洞跨度增大不仅导致各自洞室围岩压力增大,且会导致相邻洞室围岩压力增大;随净距增大,围岩压力逐渐降低并接近规范计算单洞值;Ⅴ级围岩段实测围岩压力约是Ⅲ级围岩段实测值的3倍,净距相同时,Ⅴ级围岩比Ⅲ级围岩更易形成极限承载拱;围岩压力理论计算值的偏差率在10%~25%。根据围岩压力的理论值和前期监测值,主动对隧道采取超前加固与加大锚杆长度,使实测围岩压力减小30%,可保障隧道施工安全。

超大跨度隧道预应力锚杆——锚索协同支护机理

探索运用1种新型支护形式预应力锚杆—锚索协同支护体系,在京张高铁八达岭长城站大跨过渡段跨度极大(32.7 m)且围岩质量极差(Ⅴ级围岩)的情况下保障隧道安全建设。通过现场监测,研究预应力锚杆—锚索的力学行为,结合现场围岩微震监测,分析预应力锚杆—锚索协同支护机理。结果表明:预应力锚杆、锚索的轴力均由初始预应力、预应力损失和被动支护力3部分决定;在隧道开挖过程中,锚杆和锚索的轴力演化过程可分为预应力快速损失、轴力波动和轴力稳定3个阶段,且预应力锚杆轴力沿自由段非均匀分布,锚杆自由段存在多个中性点;预应力锚杆锚固于浅层围岩内部,与被锚固岩体组成组合拱结构承担围岩荷载;预应力锚索锚固于深层围岩区域,调动深层围岩的承载力承担围岩荷载,并提高锚杆组合拱的稳定性;预应力锚杆—锚索协同作用实现了超大跨度隧道围岩的有效支护。

大埋深地下高铁站风压、温度研究与实践

八达岭长城站是京张高铁在北京市境内重要的中间站,位于延庆区八达岭风景名胜区,深埋地下102.55m,作为国内埋深最大的高铁站,其地下部分列车风压大和冬季温度低一直是建设和运营单位重点关注的两个问题。本文对该问题从设计之初研究、建设期间实践及开通运营效果全过程进行探讨,分析产生原因、详述采取措施和总结建设经验,为类似项目提供借鉴。

新一代高速铁路地下站隧工程设计理念与方法

以往高铁车站建设多集中于城区或郊区,很少涉及文化保护区,人文环保重视程度较低,且高铁线路接入市区的方式多为地面线,易对城市环境产生不良影响。首先分析当前国内外高铁站建设理念的优点和不足,依托以智能修建为主题的京张高铁清华园盾构隧道和以文化保护为主题的八达岭地下长城站,提出新一代高速铁路站隧工程的设计理念与方法。新一代高铁站隧工程设计理念主要囊括环境融合、安全舒适、低碳环保等内容;环境融合包括站景融合和隧城融合;安全舒适包括站隧工程结构的安全和运营环境的舒适;低碳环保包括基于BIM的环保高效全过程管理理念以及绿色低碳的施工、运营理念。