高铁隧道二衬拱顶充填注浆施工技术及应用

隧道二衬拱顶背后脱空是影响二衬混凝土施工质量的关键问题,也是受施工工艺所导致的质量通病,给隧道建设带来了极大的安全隐患,特别是对于高铁隧道运营,安全风险极高。基于此背景,以华山松隧道二衬施工为工程依托,研究了高铁隧道二衬拱顶充填注浆施工技术,注浆采用纵向预留管道法,即在二衬混凝土浇筑前,于隧道拱顶设置注浆花管和排气管,为二衬拱顶脱空或局部不密实提供了有效的解决途径,在保证隧道二衬施工质量的同时,消除了运营期安全隐患,较大程度上降低了工程投入,并在华山松隧道取得了成功应用。

一种新拱盖法——叠合初支拱盖法的特点与应用

通过指出2种拱盖法(二衬拱盖法和初支拱盖法)的不足,提出了一种新的拱盖法——叠合初支拱盖法;然后详细阐述了叠合初支拱盖法的施工工序、关键施工技术和施工要点,最后通过比较3种拱盖法,明确了叠合初支拱盖法的优缺点。分析表明,叠合初支拱盖法采用的双层叠合初支整体受力体系,极大提高了拱盖的承载能力;其施工技术关键在于2层初支的良好叠合和大拱脚的加固与保护,以及下断面边墙部的爆破控制。叠合初支拱盖法在很大程度上提高了拱盖法对围岩条件的适应能力,施工更加安全,质量更有保障,使拱盖法可在大范围进行推广应用,但在施工进度和施工工艺上仍需进一步完善、提高。

基于两种拱盖法修建的青岛地区上软下硬岩质地层大跨隧道结构稳定性研究

拱盖法是基于纵深刚度差异较大的“上软下硬”地层条件,在充分吸取盖挖法、双侧壁导坑法等工法的成功经验或者不足之处的基础上发展起来的一种暗挖大跨隧道修建技术,拱盖法主要有双层初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法。文章以青岛地铁某暗挖大跨车站为例,结合站址范围内上软下硬复合地层的特征,通过数值方法对两种拱盖法修筑的隧道结构稳定性进行分析研究。结果表明:1)二次衬砌拱盖法采用纵向9 m拆撑安全步距施工时,外层初期支护棚护作用的“空间刚度效应”不足以弥补其拱盖的“拱”效应,双层初期支护拱盖法修筑技术更有利于隧道变形控制;2)隧道下部岩体开挖时拱盖结构的承载、保护作用显著,但在相同等地质环境条件下,二次衬砌拱盖法施工对拱脚岩体的塑性破坏作用更明显,换言之即二次衬砌拱脚对岩基的强度和刚度要求更高;3)初期支护拱盖法结构受力控制部位为拱肩及拱脚,二次衬砌拱盖法结构受力控制部位为拱脚,后者拱脚控制内力约为前者的1.56倍,前者的“梁”效应比较明显,后者的“脚”效应比较明显;4)为地铁百年服务工程安全计,建议优先考虑采用双层初期支护拱盖法施工。

矿山法地铁隧道结构耐久性分析及二次衬砌结构计算

通过对地铁矿山法隧道结构耐久性分析,提出不同于以往二次衬砌结构计算的新方法,即是建立在隧道初期支护与二次衬砌结构共同受力的基础上,并考虑初期支护本身耐久性等因素,释放隧道初支端弯矩进行二次衬砌结构计算的一种计算方法。该方法简单方便,且更符合矿山法隧道二次衬砌结构的计算模型。

基于BIM的拱盖法地铁车站多元信息监测系统设计与开发

针对大连地区新出现的拱盖法地铁车站施工面临的安全性以及监测超出既有经验的问题,本文建立了一种基于BIM的拱盖法车站工程多元信息监测系统,实现了施工信息的自动化监测及可视化管理。首先,在已有监测经验的基础上,明确拱盖法地铁车站自动化监测装置安装方案,并进行传感器布置。然后,基于Revit平台实现车站主体结构模型建立与传感器的BIM参数化建模技术,并对传感器监测属性进行拓展。最后,通过BIM数据库设计,并以二次开发的形式,建立基于BIM的施工信息可视化监测系统,实现传感器模型与监测数据关联,达到信息可视化查询与变色预警的效果。该系统在大连地铁5号线石葵路站进行初步应用,取得了良好的效果。本文方法为拱盖法地铁车站信息化与可视化管理提供了先进的技术手段。

浅埋偏压大跨地铁车站拱盖法施工力学及体系转化研究

拱盖结构是拱盖法的关键,不同的拱盖法临时支撑拆除与拱盖修筑时序不同,不同工法的体系转换也是拱盖法研究的重点。依托福州地铁马江渡站,属于典型的浅埋偏压大跨地铁车站,进行拱盖法施工过程的三维仿真,得到初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法施工过程中,地铁车站围岩塑性区、围岩应力、拱盖应力及重要位置的位移演变规律,为工程施工提供参考。

地铁拱盖法施工的适用性讨论

拱盖法针对青岛地区特殊地质条件,较好地适应了采用钻爆施工上软下硬的大跨度地铁车站的施工要求,具有对环境影响小、工序少、效率高、施工安全可靠等优点。

四跨暗挖洞柱法地铁车站导洞及扣拱顺序分析研究

以实际工程为例,主要通过理论分析和数值模拟,分析了四跨断面导洞开挖顺序及主体扣拱顺序,从而提出最优方案,并在此基础上总结了相关经验。

上软下硬地层地铁车站二衬拱盖法施工及优化研究

为研究上土下岩地层中地铁车站采用二衬拱盖法施工过程中的结构变形与受力,以青岛地铁某车站工程为研究背景,结合现场施工特点对拱部二衬施作工序做进一步优化,并应用Midas GTS分析软件进行三维施工模拟,结果表明:1)车站拱部拆撑与施作二衬阶段地表沉降值占总变形量的75.5%,为关键施工工序;2)拱部岩体开挖阶段拱顶沉降占总变形量的77%,岩体开挖完成后应及时进行支护;3)施工结束后拱部初支都处于受压状态,拱脚位置的压应力最大,且分导洞开挖会产生一定的偏压效应;4)拱部二衬施工工序优化为间隔施作,地表沉降值与拱顶沉降值变化较小,满足规范要求,且能节省工期,表明二衬拱盖法在上软下硬地层中有较好的适用性。

拱盖法地铁车站的BIM管理与实现

为了促进BIM技术在拱盖法地铁站主体结构设计和施工中的应用探索,通过建筑信息模型的研究方式,开展了拱盖法地铁站的研究工作。紧密围绕车站设计和施工过程中土建结构、锚杆等构件的特点,利用Revit的二次开发,添加几何基元与绘制函数,构建出了应用形成拱盖法车站构件参数化建模方法。另外,通过SQL数据库开发出了一个能够实现可视化模型信息管理的插件。该研究初步通过大连地铁5号线石葵路站进行了验证,取得了良好的效果。

矿山法施工双线铁路隧道二次衬砌拱部预制拼装结构的设计与工程应用

矿山法隧道采用模筑现浇混凝土衬砌时无法完全消除隧道拱部存在的混凝土衬砌厚度不够、强度不足、开裂掉块和背后脱空等常见质量缺陷,对铁路隧道的长期安全运营构成威胁。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托工程,提出了复合式衬砌中拱部采用预制块和边墙模筑衬砌相组合的拼装二次衬砌,分析了拱部预制衬砌的分块方式和接头构造,总结了该预制拼装衬砌结构的施工工艺和经济性,并根据现场监测结果分析了衬砌结构的安全性和耐久性。结果表明:胡家沟隧道拱部预制衬砌试验段所设计的初期支护和装配式二次衬砌结构参数是可行的,且衬砌具有一定的安全储备;拱部预制衬砌和模筑边墙的接头形式宜设计为圆弧形;拱部预制拼装二次衬砌方案的总造价比模筑二次衬砌的总造价增加了314.71万元,综合造价增加了2.86万元/m。