基于皮尔逊相关系数法的盾构掘进参数对地表沉降影响分析

为研究盾构掘进参数对地表沉降的影响,结合北京地铁19号线某盾构工程的现场监测结果,运用皮尔逊相关系数法对盾构掘进参数对地表沉降影响进行线性回归的相关性分析,检验了线性相关的显著性水平,并针对盾构掘进参数的波动范围和造成的地表沉降规律进行统计分析,继而通过控制参数来实现地表沉降的精细化控制。结果表明:皮尔逊相关系数法在本工程中应用是可靠的,影响地表沉降的两个关键控制参数为同步注浆量、土压力,相关系数分别为0.52和0.41,其他参数与地表沉降表现为极弱相关;右线盾构的掘进参数较左线进行了更加精细化的控制,最优参数控制范围为平均值95%置信区间,最终使右线上方地表沉降较左线大幅度减小,稳定在6mm以内,通过参数精细化控制取得了良好的沉降控制效果。

暗挖车站内盾构脱壳解体接收技术研究

盾构法施工速度快、安全性高,成为城市地铁施工的主要手段,但城区地面环境复杂,一般无法为盾构提供接收条件,因此多采取站内或洞内盾构解体接收。暗挖车站内空间封闭、施工受限,针对暗挖车站内盾构脱壳解体接收技术做了研究;提出当确定解体接收盾构时,应在车站施工阶段将下沉段和中板吊装孔洞规划在内,并提前在洞门上方车站中板结构处做注浆加固,防止出现注浆死角;下沉段长度宜设置为0.5~1倍盾体长度;且洞内解体方案优于站内解体;通过方案比选,提出将部分盾尾留置在洞内的拆机方案优于将盾尾全部脱出或全部留置方案。

盾构隧道超近间距下穿运营盾构隧道管片环变形规律研究

为研究盾构下穿既有盾构隧道施工过程中既有隧道管片环分块变形规律,依托北京地铁19号线盾构近距离下穿7号线既有盾构隧道的工程实例,采用FLAC3D软件建立考虑管片分块拼装的三维计算模型,并结合实时监测技术对盾构穿越过程中既有隧道管片环分块变形进行监测。研究结果表明:在盾构近距离下穿既有线施工过程中,既有线管片沉降呈现“双峰式”,且新建隧道先行盾构上方既有隧道管片沉降更大;既有线管片整体向新建隧道掘进方向偏移,管片环分块水平位移程度在不同点位表现出差异化,其中各环两侧管片的水平位移最为明显且互相对称,拱顶和拱底仅发生整体偏移;既有隧道受后行盾构掘进影响时间较先行盾构更长,引起既有线管片向开挖方向偏移量更大,引发的管片水平位移也更加显著。既有线在发生整体偏移的同时,管片向两侧发生水平位移,最终管片水平位移表现取决于管片整体朝下穿隧道掘进方向的偏移量与管片环自身形变的叠加作用。

暗挖扩大端内弃壳解体接收盾构关键技术研究

使用盾构法在城市中心修建地铁时,常面临地面空间不足,无法提供充足的工程场地进行常规盾构接收的问题,因此在预接收地点修建暗挖横通道+暗挖扩大端的辅助结构,进行盾构解体接收成为主流方案,但暗挖扩大端的修建尺寸并无清晰参考。以北京地铁19号线为例,分析了暗挖扩大端宽度和高度的设计问题,并针对弃壳接收和部分弃壳两种方案,对暗挖扩大端的最小设计尺寸做了规定,即高度应包含开挖垫层、盾构直径和吊装空间三部分,其中吊装空间至少应为1.5~2m;当采用弃壳接收时,暗挖扩大端宽度与刀盘直径和刀盘分块暂存方式有关。提出了一种新的适用于暗挖扩大端内狭小场地的刀盘拆解方案,能够显著减小占地面积,同时设计了一种适用于洞内拆解主驱动的专用滑移辅助工装,提高了拆解过程的安全性。

北京地铁大兴机场线矩形断面大跨度隧道上穿施工时对既有线结构变形的控制

目的:新建地铁线路上穿既有线时,若穿越的地层浅薄,地质松散软弱,则需选择合适的施工方法来有效控制既有线的结构变形,以保证既有线的运营安全。方法:依托北京地铁大兴机场线磁各庄站—草桥站区间矩形断面大跨度隧道上穿既有地铁10号线草桥站—纪家庙站区间盾构隧道工程,研究施工期间对既有线变形的控制。对施工方案进行比选,运用FLAC3D软件模拟施工过程,预测既有线隧道及道床的结构变形,总结施工过程中的既有线结构变形规律,进而确定关键工序的变形控制措施。在实际施工时密切监测既有线结构变形指标,并对实际监测结果和预测结果进行对比分析。结果及结论:通过方案比选,确定了采用PBA法(洞桩逆作法)暗挖上穿施工。制定了管幕、分段分层开挖均衡卸荷、预应力锚索及底板下低压注浆等关键工序的变形控制措施。根据模拟预测结果,既有线隧道结构底部最大上浮值为0.41 mm,顶部最大上浮值为1.72 mm,符合累计最大变形2 mm的控制要求。根据实际监测结果,既有线隧道结构上浮1.32 mm、水平收敛1.00 mm,道床上浮1.20 mm,管片错台-0.04 mm,施工过程中的既有线结构变形零预警,说明既有线变形始终可控。

新建地铁车站附属结构多次临近或下穿既有地铁的安全性影响研究

基于ANSYS与FLAC3D相结合的建模计算,对新建地铁车站附属结构多次临近或下穿既有地铁的安全性影响进行了研究,分析了新建地铁结构对北京市既有地铁10号线牡丹园站主体结构变形和内力的影响,并进一步对新建地铁工程施工、防护措施等提出了建议。实际监测数据与数值模拟结果对比表明,提出的既有地铁车站主体和轨道结构变形的各项控制指标与监测数据吻合,最大变形低于控制指标设定的限值,达到了有效控制工程施工风险的目的。该研究成果可为相关工程提供借鉴和参考。

饱和砂砾土未冻水含量预测模型的适应性分析

依托北京地铁19号线草桥站—景风门站联络通道人工地层冻结工程,采用频域反射法得到了不同含泥量饱和砂砾土的冻结特征曲线,分析含泥量对未冻水含量的影响。讨论拟合参数对六种典型未冻水含量预测模型的影响,基于未冻水含量测试结果,开展饱和砂砾土未冻水含量预测模型的适应性分析。结果表明:饱和砂砾土冻结特征曲线随温度降低主要经历快速下降、缓慢下降和稳定三个阶段,含泥量提高引起剧烈相变区间增大,残余含水量明显提高;VG-Clapeyron模型对含泥量0、10%和20%饱和砂砾土均具有较好的适应性,且形式简单,推荐使用VG-Clapeyron模型预测饱和砂砾土未冻水含量随温度的变化规律。

长距离卵石地层盾构穿越既有隧道工程措施和变形规律研究

为了研究盾构在卵石地层、无换刀条件下连续掘进1.2 km并近距离穿越风险源的工程难题,依托北京市地铁19号线盾构下穿既有4号线隧道的工程实例,提出了一系列工程应对措施,并采用数值模拟方法对盾构下穿过程中既有线变形进行了计算,确保了施工方案的有效性;结合实测数据分析了既有线变形规律;对刀具布置进行了特殊设计,将撕裂刀分3层布置,增强了刀具耐磨性和抗冲击性,延长了刀具使用寿命;正式下穿前设置了试验掘进段,验证了掘进参数和渣土改良方案的合理性;通过对数值模拟结果与实测数据分析,发现了既有线竖向变形最大位置。该研究结果可为类似工程提供借鉴。

四线隧道密贴下穿既有地铁车站注浆加固圆砾石地层效果研究

为研究注浆加固在浅埋暗挖隧道下穿既有车站工程中对卵石圆砾地层的加固效果,以北京地铁19号线四线隧道密贴下穿既有4号线新宫站工程为背景,以数值模拟和现场监测相结合的方法,分析既有结构在不同注浆加固范围及注浆强度工况下的沉降变形特征。研究结果表明:(1)土体开挖过程中既有结构沉降逐渐回升,二衬施作过程中既有结构沉降迅速增大。(2)施工过程中对地层进行深孔注浆预加固可有效控制既有结构的沉降变形;(3)其他条件一定时,既有结构沉降随注浆加固范围的增大而减小并最终趋于稳定,综合考虑施工安全及施工成本,本项目注浆加固范围取隧道轮廓线外2m为宜;(4)其他条件一定时,既有结构沉降随注浆强度的增大而减小并最终趋于稳定,在控制既有结构沉降方面,其他条件一定时,增大注浆加固范围比增大注浆强度更有效。

Φ6 680 mm盾构在狭小暗挖隧道内解体技术研究

为解决盾构在狭小空间内受接收端头尺寸限制无法正常接收的问题,在暗挖隧道内需采取辅助措施将主要部件解体后沿原盾构隧道倒运回始发井吊出。北京地铁19号线1期工程平安里站—积水潭站区间左线工程采用Φ6 680 mm盾构进行施工,通过对接收端尺寸及预埋设计、暗挖空间内解体方案及顺序、解体过程中辅助吊装工艺、工期管理等方面进行研究,总结盾构在狭小暗挖空间内的解体方案及卡控要点,分析解体重难点及关键技术。研究结果表明:盾构在狭小暗挖隧道内解体技术,可保证工程施工安全和进度,解决盾构在暗挖狭小空间内施工的技术难题和安全问题。

铁路隧道火灾特性及火灾原因分析

铁路隧道防火对于确保隧道完好、行车安全具有重要意义。本文不完全统计了近30年特大铁路隧道火灾,就火灾产 生的主要原因、隧道火灾的特性、易发生火灾隧道的特点、油罐列车火灾等几个方面进行了分析,并结合我国国情、路情,提出 了铁路隧道列车火灾事故的预防措施。

浅谈专业安全管理机构与队伍的建立与保持

以北京地铁工程安全管理工作现状为例,指出了施工单位的专业安全管理机构与队伍存在的一些问题,并进行了原因分析,提出了完善专业安全管理机构以增强其实力、分类做好专业安全管理人员的培训工作以提高其素质、逐步提高专业安全管理人员的地位和待遇以激发其工作热情等3种措施。

浅埋暗挖法地铁隧道下穿构筑物变形控制研究

随着城市轨道交通建设不断发展,新建线路下穿城市重要建(构)筑物十分普遍。为有效控制因地面沉降引起的地层变形,以北京地铁新机场线下穿在役燃气调压站为例,通过CAESAR II及MIDAS GTS两种软件进行建模分析、超前地质加固及实时监控量测等手段,对超前大管棚+超前深孔注浆+初支背后回填注浆相结合的开挖方式下穿燃气调压站施工进行了研究。结果表明:超前大管棚对控制地层沉降起到棚护作用;深孔注浆对控制地层沉降起到主导作用;初支背后回填注浆对控制地层沉降起到补偿作用;最终地层变形值控制在允许范围内。研究成果可为今后类似工程提供一定参考。

城市轨道交通工程深基坑坍塌应急演练研究

阐述了城市轨道交通工程应急演练的定义、原则和目的,并以某工程实际演练为蓝本进行研究,以期提高应对工程事故的处置能力,避免或减少次生灾害造成的人员伤亡与经济损失,提高应急抢险工作的及时性与有效性。

北京地铁19号线平安里站创新施工管理研究

基于北京地铁新一轮建设面对的形势和各级政府关于安全生产和绿色施工的管理要求,以北京地铁19号线一期平安里站工程为背景,介绍了安全教育、安全体验馆、钢筋机械化加工、全封闭罩棚、预拌混凝土、垂直运输、BIM应用等方面的创新性实践。结果表明,创新施工管理措施的应用对地铁施工的安全及环境保护具有显著效果,为实现"专业化、标准化、系统化、精细化"的施工管理目标提供了借鉴。

对称荷载作用下弹性地基梁的傅里叶级数解

考虑地层位移荷载及梁与地基可能产生的脱空,针对长度在沉降槽内和长度延伸到沉降槽外的2种梁建立了弹性地基梁对称问题的数学模型.利用阶梯函数及脉冲函数,在所建数学模型基础上推导了求解弹性地基梁挠度的傅里叶级数系数的线性方程组,提出了计算方程组中脱空范围这一多余未知量的迭代步骤,利用有限元数值解对傅里叶级数解进行了验证.结果表明,傅里叶级数解精度高,可以作为带有脱空弹性地基梁问题的解析解,要达到相同的精度,傅里叶级数解的计算量远比有限元解的计算量小.此外,脱空范围的大小,不随级数项数的多寡而改变.傅里叶级数解法不但精度高,而且能够灵活处理不同形式的荷载,是求解复杂荷载条件下弹性地基梁问题的有效解析方法.

轨道交通工程中农民工安全培训教育

通过分析轨道交通工程建设中农民工安全培训教育现状及问题,提出了加强管理人员安全意识教育、成立农民工培训学校、开展"农民工夜校"活动及组织事故应急演练等建议和对策,以提高农民工自身的安全防范意识,减少施工中的安全事故。

小净距矿山法、盾构隧道施工的数值模拟分析

小净距盾构、矿山法隧道方案在地铁区间站前附属线中经常采用,这种方案矿山法隧道断面型式较多,跨度较大,和盾构隧道距离较近,隧道施工时的相互影响较大。采用FLAC^(3D)有限差分程序对某小净距隧道工程施工过程进行了三维数值模拟,分析了隧道施工对围岩地层的影响,揭示了后建隧道对先建隧道结构应力和位移的影响规律,为本工程的施工组织以及类似工程施工提供参考。

富水砂卵石地层地铁联络通道冻结试验研究

联络通道是地铁区间的重要结构,冻结法凭借封水性好和适应性强等优势成为复杂环境条件下建造联络通道的核心工法。依托北京地铁19号线草桥站-右安门站区间3#联络通道冻结工程,通过现场实测研究地层温度场和泄压孔压力的发展规律,分析冻结帷幕的交圈情况,以保证联络通道冻结施工顺利推进。结果表明:盐水去回路温度和测温孔温度均经历快速降温、缓慢降温和持续降温3个阶段,冻结壁外侧温度高于内侧,迎水面侧温度高于背水面侧,应重点关注迎水面冻结壁外侧的交圈情况。泄压孔压力经历保持平稳、压力增长和压力释放三个阶段,冻结28 d后,泄压孔压力增长趋缓,冻结壁交圈良好。冻结37 d后,测温孔的平均温度均低于-10 ℃,泄压孔压力降为0 MPa,冻结壁已基本不再发展。

明挖逆作格栅喷混凝土支护技术在盾构井等临时结构中的优化应用

在北京市核心区域内已经严格限制地铁修建对既有道路交通的影响,因此绝大多数车站均采用暗挖PBA等工法,因此,对于部分盾构区间只能采用另设盾构井进行盾构始发或接收,另外,因区间主要沿主干道敷设,无法在区间正线上方进行盾构井设置,目前已较多采用在道路一侧另选空地进行盾构井施工,通过横通道与区间连接,盾构吊装后通过侧向平移就位进行盾构机始发或接收,施工完成后,对盾构井进行回填处理,本文通过设计方案优化,将传统的围护桩+钢管内支撑围护结构+混凝土主体结构,通过二次优化,形成围护桩+圈梁支撑围护结构+喷锚支护临时结构,最终形成明挖逆作喷锚支护施工技术,实现安全、工期及成本综合最优,在此基础上,最大程度满足盾构机吊装作业需求。