洞桩法地铁车站边桩结构受力机制的模型试验设计

为了方便学生更形象地理解洞桩法地铁车站边桩结构的受力机制,该文以广州地区某洞桩法地铁车站工程为依托,设计了一种简化的洞桩法车站边桩结构模型试验。基于该试验方法,演示分析了边桩结构在洞桩法车站开挖过程中的施工力学行为规律,并对比研究了不同桩型布置参数下的桩后土压力、边桩结构的力学和变形规律。通过该试验,为学生展示了洞桩法边桩结构模型的设计、制作、试验具体操作及数据监测的全过程,从而让学生更好地掌握洞桩法车站边桩结构力学行为演变规律,以及采用不同边桩布置型式的力学行为差异。

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。

地铁车站洞桩法施工扩挖并行下穿既有建筑物的施工影响

[目的]受地面既有建(构)筑物影响,有的地铁车站两端盾构接收区车站主体围护桩无法施作,须采用洞桩法施工。对此需研究地铁车站洞桩法施工扩挖并行下穿既有建筑物的施工影响。[方法]以成都地铁18号线新建倪家桥站下穿既有建筑物工程为研究对象,建立有限元模型,根据实际施工方案,对地面和既有建(构)筑物沉降特征进行分析,并采用现场监测数据进行验证。[结果及结论]采用超前大管棚、临时立柱支撑体系、7导洞分部开挖以及人工挖孔灌注桩等洞桩法施工技术,能够在有效控制地面和既有建筑物沉降的前提下,成功实现车站主体围护桩的施作;对地面沉降和既有建筑物沉降影响最大的施工步骤是导洞(1)、(3)、(5)、(7)的开挖;既有建筑物在导洞(1)、(2)处沉降明显,最大沉降值为9.62 mm,是模拟结果沉降值的1.5倍,现场监测结果与模拟结果均满足安全控制要求。

某车站洞桩法施工工艺及沉降规律研究

文章以某轨道交通车站为研究对象,运用MIDAS/GTS有限元分析软件建立洞桩法施工的模型,将数值模拟结果与现场监测数据对比,证明了数值模型的可靠性。结果表明,主要地表沉降和水平位移发生在8个小导洞的开挖过程,其次是扣拱下部土体开挖和初期支护的施工,其他阶段产生的变形较小。

黄土地区地铁车站洞桩法对地层的影响研究

为研究黄土地区富水砂层地铁车站洞桩法对地表沉降及拱顶沉降的影响因素,依托西安市丰禾路地铁车站项目,对导洞的加固范围、开挖错距及开挖顺序进行数值模拟,结果显示:加固范围对该地区富水厚砂层地铁车站地表沉降及拱顶沉降影响较大,随着加固范围的增大,地层沉降逐渐减小;导洞开挖顺序对该地区地层沉降有一定影响,选择先边后中的开挖顺序产生的地表沉降及拱顶沉降更小;导洞的开挖错距对该地区地层沉降的影响不大,随着开挖错距的增大,地层沉降逐渐增大,但变化程度较小。根据结果进一步验证了该地区地铁车站洞桩法施工安排的合理性,即选择1.5m导洞加固范围,10m的开挖错距及先边后中的开挖顺序。

地铁车站洞桩法施工地表沉降控制研究

城市地铁车站洞桩法施工将对地表安全造成影响,以北京地铁12号线某车站为研究对象,通过划分洞桩法施工阶段,利用FLAC3D有限差分软件对洞桩法施工过程进行了数值模拟研究,对各阶段地表沉降变化规律进行了分析。研究结果表明:地表沉降沿车站中线呈双凹槽对称分布,主要影响区域在距车站中线40 m范围内;车站整体施工中,地表沉降量呈现先增加后减小的现象,过程沉降最大值为40.7 mm,最终沉降最大值为33.5 mm;导洞施工阶段、扣拱施工阶段产生的地表沉降占最大沉降量的60%和30%,是造成地表沉降的重要阶段,在该阶段采取措施能有效控制地表沉降。

洞桩法车站小净距下穿运营线路施工力学分析

基于某近接下穿运营线路区间新建洞桩法车站工程,采用数值分析软件对施工过程进行模拟分析,研究运营线路区间变形规律、最大及最小主应力变化趋势和发生位置;现场施工监测的发展趋势、发生位置均与模拟结果拟合度较高,且现场监测值均满足规范要求。

黄土地层洞桩法地铁车站施工竖向土压力分布规律研究

掌握黄土地层地铁车站洞桩法施工竖向土压力的分布规律对于该地层车站的设计和施工至关重要。以西安地铁某车站为工程背景,基于数值模拟,分析洞桩法施工过程中竖向土压力的变化规律,以及导洞的不同施工顺序对竖向土压力分布的影响,并与现场实测数据进行对比分析,结果表明:(1)上层边导洞拱脚处竖向土压力约为拱顶处竖向土压力的1.26倍,中间导洞拱脚处竖向土压力约为拱顶处竖向土压力的1.16倍,表明中间导洞B、C拱顶受力更为均匀。(2)相较于同层导洞开挖顺序,上下层导洞开挖顺序对导洞竖向土压力影响更大,“先上后下,现边后中”的导洞开挖顺序更为合理。(3)扣拱施工时,最大的竖向压力发生在扣拱和冠梁、顶纵梁交接处,并且拱脚处的竖向压力要远高于拱顶,表明拱-桩-柱体系能有效承担结构顶部受力。

隧道洞内桩施工技术及质量控制措施研究

随着城市规模的不断增大,城市人口及机动车辆快速增加,城市交通状况日益恶化。为了改善城市交通环境,城市轨道交通建设得到了快速发展。在城市轨道交通隧道工程建设过程中,洞内桩施工起到至关重要的作用。要采取科学合理的施工技术及质量控制措施,保证隧道施工质量与进度,避免发生质量安全事故。文章结合某轨道交通项目隧道洞内桩施工的具体案例,详细介绍了所采取的钢管桩施工技术及质量控制措施,可以为同类工程建设提供有益的参考。

隧道下穿桥梁洞内桩基托换及变形控制研究

研究目的:隧道洞内桩基托换技术比常规桩基托换受力情况更复杂,施工控制难度更大,而目前施工过程中桩基的受力及位移响应规律缺乏研究。本文结合武汉地铁5号线下穿桥梁洞内桩基托换工程监测数据,通过建立三维数值仿真模型,对整个洞内桩基托换过程中桩基的沉降变化情况及其规律、摩阻力的分布及变化规律进行分析。研究结论:(1)洞内桩基托换过程中桩基的沉降及桩侧摩阻力的变化与地层扰动的程度及二衬结构的施工密切相关,隧道开挖至桩基正下方时桩的沉降发展最快,并在桩身下部出现负摩阻力;随着二衬结构的施工,桩的沉降趋于稳定,侧摩阻力沿桩身分布与初始状态相似;(2)卸荷开挖影响范围为开挖面前后3倍洞径,先行隧道施工后地表沉降曲线呈现为“V”形,随着后行隧道的施工沉降槽曲线形状呈现为不规则“U”形;(3)加厚注浆加固圈能有效改善对桩周土的扰动,控制桩基沉降;减小开挖步距也能减少对桩周土体的扰动,改善托换过程中桩基受力状态;限制桥面交通来减少桩顶荷载的措施,在本工程中发挥作用有限;桩底预留泥岩柱在有超前支护工况下发挥作用很小,只有在无超前支护工况下,由于开挖方案对桩周土扰动较大,岩柱才会发挥较大作用,但在施工过程中考虑一些不可预见因素的影响,桩底预留岩柱还是很有必要的;(4)本研究成果可为研究洞内桩基托换过程中隧道、桩和地层的相互作用规律提供借鉴,并为实际工程应用提供参考。

大断面平顶直墙洞桩法暗挖地铁车站零距离下穿施工对既有矩形断面隧道的影响

目的:为研究某零距离条件下大断面平顶直墙洞桩法暗挖地铁车站下穿施工对既有隧道的影响,以零距离下穿区间隧道的洞桩法暗挖站工程为例,对洞桩法暗挖站工程施工进行设计。方法:用有限元分析软件对零距离下穿区间的洞桩法暗挖站施工过程进行仿真模拟分析,将施工监测数据与仿真模拟结果拟合对比,总结洞桩法暗挖站零距离下穿施工过程中地面沉降、既有隧道的结构沉降及横向(z向)位移规律。结果及结论:施工监测数据与仿真模拟结果的数据及发展趋势基本一致,印证了仿真分析的准确性。地面沉降随开挖步的进行逐渐增大。但步骤1到步骤2的沉降增量最大,步骤6到步骤7的沉降增量最小,沉降量变化自东向西逐渐减小。在各施工步骤中东侧变形缝附近的沉降量均最大。下穿段施工完毕后,监测数据显示既有隧道结构的最大沉降量为6.91 mm,发生在既有隧道b段,而且位于变形缝1附近区域。b段的沉降量相对最大,a段的沉降量次之,c段的沉降量最小。下穿段施工完毕后,监测数据显示既有,隧道结构产生的z向位移最大值仅为0.19 mm,出现在c段。a段与b段的z向位移较小且变化不明显。既有隧道结构变形以沉降为主,z向位移可忽略不计。

浅岩地区洞桩法地铁车站施工顺序影响

洞桩法在地铁车站施工中的应用越来越多,尤其适用于地面交通繁忙,地下管线密布,对于地面沉降要求较高的地区。依托广州地铁11号线流花路车站工程,采用有限元法,建立三维模型,模拟洞桩法施工全过程。分析了小导洞单次开挖长度、拱下岩体单次开挖长度、拱下岩体开挖顺序的影响,并通过对比计算结果与现场监测数据分析其对结构受力、变形的影响。结果表明:在工程所在围岩条件下,小导洞单次开挖长度越长,小导洞洞顶竖向变形值越大,但差别不大;控制主拱岩体单次开挖长度,可以减小拱顶的位移量;采取边拱先施工的施工顺序,有利于减小拱顶的竖向位移;通过现场实测数据与有限元数值模拟对比,证明分析成果真实可信。

浅岩地区洞桩法吊脚边桩桩底岩体承载力分析

在岩层埋藏较浅的地区采用洞桩法,由于小导洞空间较小,施工机械受限,岩层强度较高时,施工桩基变得十分困难,施工工期明显增加,边桩作为临时建筑物,有着很大的优化空间。根据浅岩地区洞桩法地层特性提出了吊脚边桩的设计,吊脚桩在作为水平支护的同时也承担了顶拱下传的竖向荷载,这就要求吊脚桩桩底岩体具有足够的竖向承载力。为确定具有临空面的岩基承载力,文中分别提出了基于岩石单轴抗压强度和岩体抗剪强度两种基础数据的计算方法。采用实际工程岩体参数进行对比计算,二者结果较为相似。现场开展了具有临空面的岩体承压板试验,结果表明对于具有临空面的岩基承载力,基于岩石单轴抗压强度计算得到的数值较现场试验小,计算结果可偏于安全的应用于设计。

广州地铁天河东站洞桩法施工技术研究

随着城市地铁的建设与发展,传统的建造工法存在着诸多的不足,由于洞桩法结合了一些工法的优势,因此该方法在地铁建设中已得到了广泛的应用。介绍了广州地铁11号线天河东地铁车站洞桩法主要环节施工工序,并详细介绍了施工中的关键技术和具体的支护参数。

粉质黏土与中砂互层中地铁车站洞桩法施工地层变形规律

依托西安地铁8号线小白杨车站工程,针对粉质黏土与中砂互层地质条件,总结了导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响规律,分析了洞桩法车站暗挖施工全过程的地表沉降规律。研究结果表明:粉质黏土与中砂互层中洞桩法导洞施工阶段地表沉降主要受导洞数量影响,不同导洞数量下导洞开挖顺序相同时地表沉降规律一致;三导洞方案各种施工顺序下地表沉降普遍较小,三导洞方案对地表沉降的控制效果明显优于四导洞方案和六导洞方案;洞桩法施工会对地层多次扰动,地表沉降在施工过程中表现出明显阶段性,导洞开挖及扣拱施作是引发地表沉降的主要阶段,主体扩挖易引发地层隆起。经对比分析,粉质黏土与中砂互层中地铁车站洞桩法施工建议采用三导洞先中后边开挖方案。

超大断面地铁隧道洞桩法暗挖施工技术分析

文章以广州市轨道交通十八号线冼村站暗挖施工项目为例,对其所采用的洞桩法施工工艺进行研究分析,详细介绍了洞桩法施工工序和要点,并结合监测数据对施工安全性和地表沉降进行了分析。研究表明:洞桩法保证了地面及地上既有建筑的沉降、整体变形趋势合理,且最大变形量均小于结构变形监测预警值;整个暗挖段各个施工过程中地表沉降的最大值出现在车站中线偏右的位置处。工程所采取的施工技术,对超大断面地铁隧道洞桩法暗挖工程具有指导意义,进一步丰富了大断面地铁隧道施工方法。

洞桩法地铁车站导洞开挖对地表沉降的影响

导洞是洞桩法施工地铁车站的主要临时结构,距离近、个数多,在地表沉降的控制过程中至关重要。为研究4导洞开挖对地表沉降的影响因素,以北京地铁牛街站为依托,建立三维有限元模型,结合正交试验设计9种工况研究了洞桩法施工中小导洞施工的顺序、导洞施工工艺及导洞掌子面间距3种因素对地表沉降的影响,并对典型工况下导洞施工的沉降变形进行了分析。结果表明:导洞的施工工艺对地表沉降的影响最显著,施工顺序对地表沉降的影响最小;导洞的掌子面间距对地表沉降的影响是非单调的,存在最优值,因此,可通过优化导洞的施工工艺和掌子面间距来控制地表沉降;通过对地层损失率的分析,得出粉细砂地层多隧道开挖的地层损失率为10.2%。

局部洞桩法在高寒地区地铁车站施工中的应用与探讨

哈尔滨地铁南直路站采用明挖法与洞桩法结合的施工方法,即整体采用明挖法施工,中间段局部采用洞桩法施工,可以减小明挖法对地面交通的影响、降低整体洞桩法工程造价,并解决施工周期长的问题,同时明挖两端可以为盾构始发及接收带来便利条件,此应用能够带来一定的社会效益和经济效益。

洞桩法地铁车站群洞效应对地表沉降及邻近桥桩的影响

随着地铁建设的快速发展,城市核心区加密线路与多线换乘车站不断涌现,地铁建设面临越来越复杂的施工环境。利用有限元软件midas-GTS NX,对复杂环境下洞桩法地铁车站邻近桥桩进行数值模拟分析,研究各施工阶段及不同工序情况下,桩群位移和地表沉降的变化规律及特点。研究结果可为类似条件下地铁车站的设计及施工提供参考,指导工程实践。

地铁车站洞桩法施工中桩施工工艺研究

在地铁隧道洞桩法施工过程中,暗挖车站洞内机械成桩技术因其降水周期短、施工安全性高、绿色节能性好等优势具有较强推广意义。结合西安地铁八号线丰禾路站中桩的施工工艺,考虑到施工桩径大,打设深度深,并且有嵌入中砂地层,塌孔风险大等施工特点,通过对中桩的施工工艺、控制措施和监测参数等进行分析,使中桩施工达到最优参数。对中桩施工过程中可能出现的问题进行了总结并给出了解决处理措施,并对中桩施工过程中地表沉降进行了监测,得出了本工程中桩施工对地表沉降并无太大影响的结论。