黄土地区PBA法暗挖车站快速施工关键技术研究

西安地铁何家营站是首次将“上四下二”六导洞PBA开挖工法应用于黄土地区的地下暗挖车站。群洞开挖本身具有较高的安全风险,而本项目工期紧张,需加快施工进度。利用MIDAS GTS NX对原导洞开挖方案进行优化,采用了上、下部导洞同时开挖、错距进行的方法。通过对比分析,结果表明:采用优化方案开挖时,地表沉降较小;上部边导洞的拱顶竖向变形明显增大,其余导洞的竖向变形均略小于原方案;上部边导洞的初支结构弯矩有小幅增长,其他导洞初支结构弯矩略有减小。通过技术经济指标对比分析,优化开挖方案在确保安全的前提下,能够极大提高施工效率,有效节约工期和费用。现场按优化方案开挖完成后,实测地表沉降未超出施工控制要求,且与计算结果较为吻合。

PBA法地铁车站全过程沉降规律及控制优化研究

以沈阳某地铁车站工程为依托,建立三维数值模型,对PBA法六导洞双跨地铁车站施工全过程沉降规律展开研究,采取相应措施控制地表沉降。研究表明,地表沉降随着施工进度推进而增大,随着与车站中心距离的增大而减小;沉降曲线以车站中线为轴呈对称状态,影响范围为车站中线两侧40m左右。整个施工阶段导洞开挖对地表沉降的影响最大,扣拱施工次之,两者引发的地表沉降比例高达89.21%。导洞施工顺序在施工过程中引起的沉降最小;导洞开挖进尺越短对地层扰动越小,施工过程中引起的地表沉降越小。

PBA暗挖车站施工近接南水北调暗涵地表沉降研究

北京地铁12号线四季青站工程采用洞桩法施工,应用迈达斯GTS NX数值模拟软件,对四季青站近接南水北调暗涵进行数值模拟。模拟了四种不同的导洞施工顺序,并将模拟结果与实地监测值进行对比,两者较为吻合。研究结果表明:施工方法的选择对于减少地表沉降和既有暗涵变形沉降具有重要影响,四季青站为双层单柱双跨岛式车站,“先下后上-先两边后中间”是最优的施工顺序;在导洞开挖和初支扣拱阶段地表沉降较大,施作顶底纵梁和灌注桩以及土体分层开挖阶段所引起的地表沉降较小。研究开挖过程中地铁车站和南水北调暗涵上方的地表沉降对保障施工顺利进行具有重要意义。

新建车站采用PBA法密贴下穿既有车站施工时对既有车站结构变形的影响规律

[目的]新建车站密贴下穿既有车站施工时,会对既有车站结构变形产生影响,需研究其影响规律。[方法]依托北京地铁6号线苹果园站密贴下穿既有车站工程,采用GTS-NX有限元分析软件建立有限元模型。通过与实际监测结果的对比,验证了有限元模型的计算准确性。基于有限元模型计算结果,研究了PBA(洞桩)法施工对既有车站的影响,并分析了既有车站的存在对地面沉降的影响。[结果及结论]在PBA法施工过程中,对既有车站轨道结构及既有车站结构影响较大的施工阶段为导洞开挖阶段及二次衬砌扣拱阶段;越靠近既有车站,地面沉降值越小;在监测断面位置相同时,既有车站结构断面越大,地面沉降越小;在既有车站断面尺寸相同时,越靠近新建车站开挖中心线,地面沉降值越大;既有车站影响范围与既有车站结构的断面尺寸有关。

自平衡测试技术在PBA暗挖车站基桩承载力测试中的应用

随着轨道交通建设的快速发展,在城市核心区建设地铁车站大多数采用PBA法施工。对于双层四导洞暗挖车站最重要的是中桩和边桩的施工,在上层导洞边桩冠梁施工及车站扣拱作用下,中桩作为临时构件,承受上部结构荷载,因此对中桩承载力要求较高,边桩作为车站永久构件,中桩和边桩承载力关系到车站结构安全。为了检验基桩的实际承载力是否满足设计要求,需要对基桩进行静载试验。已有对基桩静载试验的方法如传统堆载法、锚桩法在PBA暗挖车站内无法实施,所以当前对PBA法施工的基桩只能采用自平衡法检测基桩承载力。从某PBA暗挖车站选取边桩B3在钢筋笼埋设荷载箱,进行了自平衡基桩承载力试验,得出上段桩和下段桩荷载-位移(Q-s)曲线,通过上、下段桩Q-s曲线等效转换,最后得出该桩满足设计规定的承载能力。

PBA暗挖区段单跨隧道施工阶段增量法与全量法结构计算分析

以北京轨道交通22号线(平谷线)为依托工程,以3种施工阶段结构受力和变形为研究重点,对PBA暗挖区段单跨隧道施工阶段的增量法和全量法进行了分析,对比了单跨PBA暗挖隧道增量法与全量法的计算结果,介绍了增量法与全量法的基本原理和应用,并结合Midas GTS NX岩土有限元分析软件对在建工程模型施工阶段结构受力进行了分析。研究结果表明:PBA暗挖逆筑隧道采用增量法与全量法计算出的结果有差异。其主要原因是增量法需考虑分步施工,构件和荷载是分步施加的,内力和变形也是分阶段达到平衡;全量法需考虑力和变形的同时性,不能真实反映施工的分步性。故在设计时需采用增量法进行计算。该研究成果可为相似隧道工程的设计与施工提供借鉴参考。

PBA工法装配式地铁车站结构设计关键技术研究

PBA工法为修建地铁车站的常用方法,存在工序复杂、施工周期长和作业环境恶劣等问题。因此提出装配式地铁车站方案,得到适用于PBA工法的地铁车站二次衬砌结构分块方案和兼顾预制衬砌装配的安装工序。通过数值模拟建立车站结构的“梁-弹簧”模型,对比不同衬砌厚度、转动刚度的现浇与装配式车站受力变形差异,得到PBA地铁车站的装配式优化方案。计算结果表明:扣拱及边墙厚度为0.8m、底板厚度1m时,装配式车站结构受力变形情况与现浇式车站最接近;在对转动刚度与结构受力变形关系的研究中发现,当转动刚度达到5×10^(5)kN·m/rad后装配式车站结构受力和变形基本稳定;对比同一厚度下装配式车站结构与现浇式车站结构的受力变形,发现转动刚度取值为5×10^(5)kN·m/rad时装配式车站结构底板弯矩及变形小于现浇式车站,弯矩最大减幅达到36.3%,变形最大减幅达到10.8%,说明适宜的转动刚度可以有效优化装配式车站结构底板处的受力变形特性;综合考虑车站个部位预制衬砌载荷情况,确定了车站各部位预制衬砌的配筋及接头尺寸。对比传统PBA工法,装配式地铁车站PBA工法提高了施工效率、车站结构受力变形性能,节约了成本。

PBA地铁车站施工技术研究

暗挖洞桩(Pile Beam Arch,PBA)工法施工适应于路面空间小、车站跨度大等城市地铁修建,其施工过程非常方便和安全,可极大地降低工程施工过程中的人员安全投入,投资成本也比较经济和合理。以沈阳地铁三号线三好街站为工程背景,阐述了地铁暗挖车站PBA技术的施工过程及PBA工法在实际施工过程中的原理与工艺特点,详细介绍了小导洞开挖方法及导洞开挖顺序,为今后类似的暗挖车站工程项目施工提供了技术支持。

粉细砂地层PBA工法地铁车站管幕法超前支护施工技术

针对在粉细砂地层中,矿山法施工极易引起坍塌,而传统的超前小导管、深孔注浆、管棚等超前预支护措施,在粉细砂地层中难以达到地层加固效果的问题,结合北京地铁12号线蓟门桥站T型换乘节点进行研究,根据施工风险分析,采用管幕法超前支护方式,优化施工工艺,设计施工参数,明确施工控制要点,并经监控量测结果反馈,表明采用管幕法超前预支护,满足施工风险控制要求,同时为后续工程在粉细砂地层中管幕法超前预支护施工提供一定的参考借鉴。

暗挖地铁车站PBA工法边桩施工分析

洞桩法是由桩、梁、柱共同形成的受力体系,其适用于城市地面施工空间少、跨度大的地铁车站施工中。边桩施工是洞桩法施工中较为重要的工序。因此,该文以沈阳三号街站暗挖洞桩法(Pile-Beam-Archmethod,PBA)地铁车站为工程背景,分析了车站主体结构施工存在的风险源,并对人工挖空护壁、泥浆拌制、桩成孔质量检查以及边桩管柱等边桩施工工艺进行了阐述。以期为同类工程提供借鉴。

地铁车站PBA工法施工重难点及控制措施

暗挖洞桩法(Pile-Beam-Arch-method,PBA)适应性强、施工灵活、能有效控制施工引起的地表沉降,越来越多的被用于复杂环境地铁建设中。但是施工过程中也存在一些重难点,该文以沈阳三好街站为背景,对竖井横通道施工工艺进行了阐述,并针对自身风险源、管线沉降控制、管线改迁等项目施工重难点识别并提出相应的管控措施,从而实现项目施工全过程的安全管控。以保证施工安全进行。

PBA工法车站施工扣拱技术研究

暗挖洞桩法(Pile-Beam-Arch-method,PBA)具有独特的优势,可以在地面上保证城市交通和地下管道的正常运行,在城市地下空间的建设中发挥重要作用。但PBA工法的主要技术和设计问题是扣拱施工的建造。在进行扣拱施工和临时支撑拆除时,必须严格按照设计顺序进行施工。该文以沈阳地铁3号线三好街车站为例,阐述PBA工法中极为关键的扣拱工序的施工过程及在施工过程中遇到的扣拱工艺的技术重难点。

黄土地区洞桩法地铁车站边桩和中柱的受力变形机理

[目的]为了确保黄土地区洞桩法车站施工过程中重要竖向承重构件的稳定性,需要对施工过程中边桩和中柱的受力变形机理进行研究,并对最不利受力阶段边桩和中柱提出变形控制措施。[方法]以西安地铁2号线何家营站为研究背景,通过数值模拟与现场监测的方法,对施工过程中边桩的水平位移、钢筋内力、水平土压力及中柱应变展开研究。[结果及结论]扣拱施作以及站厅层和站台层土体开挖是边桩水平位移最不利的三个阶段,在这些关键阶段施工时,应在结构内部架设钢支撑并适当加固已扰动的地层;在桩梁和扣拱施作中,边桩主筋承受轴向压力,而在站内剩余土方施工阶段,边桩背土侧的钢筋由轴向压力逐渐转化为轴向拉力,且随着边桩埋深的增大,钢筋的轴向拉压力增长变缓;在扣拱初期支护施作中,土压力在边桩埋深6.6 m处达到最大值34.5 kPa,且随着边桩埋置深度增大,边桩的桩侧压力增长速率显著,因此车站内侧的土方开挖是控制边桩迎土侧土压力大小的关键阶段,必要时对桩后土体进行注浆加固有利于提高桩基的承载力;中跨扣拱施工时,中柱的应变呈现出先减小、后增大的趋势。

EVA卷材在浅埋暗挖PBA工法地铁车站中的铺设工艺

北京地铁3号线某换乘车站采用暗挖PBA工法逆筑施工,车站主体结构采用防水混凝土进行结构自防水,外包EVA防水板柔性防水层,并对阴阳角、甩槎接槎、施工缝等细部节点部位进行了防水处理,刚柔结合、细部节点保障的施工方案确保了防水效果。

PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站时结构关键节点的受力分析

北京地铁14号线东风北桥站至阜通东站区段隧道采用土压平衡盾构修建,并采用PBA(PileBeam-Arch)法小规模暗挖拓展形成地铁车站。将扩挖过程中车站结构的关键节点分为管片接头、K管片分块连接处、纵梁与管片连接处以及主拱初支与K管片连接处4类。根据关键节点的结构形式,采用三维非连续接触模型模拟施工过程,分析关键节点的变形和内力。结果表明:管片接头和K管片分块连接处变形满足要求;施工过程对管片内力重分布影响很大,部分连接螺栓超出抗拉强度;顶纵梁与顶管片连接处在对称开挖情况下未产生相对滑移,但有略微分离现象,造成顶纵梁抗剪键超出抗拉强度;底纵梁和底管片连接处未出现相对滑移和分离;主拱初支与K管片连接处的焊缝强度满足要求。由此可见,本工程中车站结构基本处于稳定状态,只有局部需要加强。

地铁车站PBA法导洞施工诱发地表沉降规律研究

以长春地区土岩复合地层条件下地铁自由大路车站工程为依托,对地铁车站PBA法导洞施工引起地表沉降规律进行了分析。研究结果表明:(1)车站主体双层暗挖导洞施工引起的地表累计沉降量占车站施工最终沉降量的一半以上,约53.46%,地表沉降槽曲线为"单峰"形态,横向影响范围约50 m左右。(2)导洞施工诱发地表沉降分为初期沉降、快速沉降及沉降收敛3个阶段,初期阶段沉降4 mm左右,占14.81%,快速阶段沉降20 mm左右,占74.07%,收敛阶段沉降3 mm左右,占11.11%,隧道施工过程须重点监测掌子面靠近监测断面6 m与远离监测断面15 m的施工段。(3)开挖顺序与开挖进尺对地表沉降影响较大,选择先上后下,先边洞后中洞的开挖顺序最为合适,开挖进尺控制在0.1L^0.14L(L为洞跨)为宜。

地铁车站PBA法施工诱发的地表及桥桩沉降规律研究

研究目的:以北京地区某复杂条件下暗挖地铁车站工程为依托,通过FLAC模拟预测的地表及桥桩沉降规律与现场实测数据的对比分析,得到PBA法修建地铁车站诱发的地表及桥桩的沉降规律,为暗挖地铁车站的信息化施工提供技术支撑。研究结论:(1)FLAC模拟表明,随着导洞的开挖,地表产生的沉降量逐渐增加,由桥上部荷载及自重对地表土层产生的影响,在开挖初期对地表沉降起着主要作用,沉降槽曲线逐渐由双峰变为单峰,最大地表沉降位于导洞开挖的中心线位置,预测的最大沉降值和现场实测值分别为24.75 mm和25.51 mm,桥桩最大沉降量预测值和实测值分别为5.11 mm和5.89 mm,两者基本一致;(2)暗挖地铁车站PBA法施工方案和现场监测方案设计合理,地表及桥桩的沉降满足规范要求;(3)该研究成果可为地质条件差、断面大的类似暗挖地铁车站提供施工和监测参考。

PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站地表沉降控制

北京地铁14号线试验段采用土压平衡盾构修建,并结合PBA(Pile-Beam-Arch)法小规模暗挖拓展区间隧道形成地铁车站.这种工法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾,但没有经验可以借鉴.综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料和规范及数值模拟方法,对PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站的过程进行地表沉降分析.结合北京地铁车站地表沉降控制基准值和现有地铁车站地表沉降统计数据,提出地表沉降控制标准,并按照三级控制的管理方法,分级分步进行地表沉降控制,研究结果对工程施工有一定的参考价值.

PBA大直径盾构隧道扩挖车站施工的关键技术

北京地铁十四号线采用外径为10 m的大直径土压平衡盾构进行地铁施工.由于盾构隧道扩挖车站施工具有盾构设备利用率高、建设进度快、环境影响小的优势,将台站采用盾构隧道已形成的中洞结合PBA法(洞桩法)扩挖而成,解决了盾构区间施工速度快与车站施工速度慢之间相互矛盾的问题.本文重点分析PBA大直径盾构隧道扩挖车站的工法特点,明确车站结构形式及施工步序,对施工过程中盾构掘进控制、管片拼装与拆除、纵梁与管片的连接、初支及二衬施作等关键技术进行了研究.施工完成后,实测数据显示地表沉降满足控制要求.研究结果可为类似工程提供参考及借鉴.

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。