浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。

基坑装配式内支撑高脚螺栓-模袋混凝土固支端及其承载性能

基坑工程内支撑体系中,混凝土支撑因其承载能力高、布置不受限制、端部节点现浇、整体性良好等优势得以在基坑工程中广泛使用,但混凝土支撑在设计与施工中的弊病也十分显著,存在设计截面过大、施工周期长、污染性强、成本高、浪费严重等问题。因而,针对混凝土支撑在基坑工程中表现出的优势与劣势,并结合地铁明挖车站深基坑工程的特点,设计一种装配式组合钢管混凝土内支撑,从提高端部节点刚度和强度、实现端部固定连接等角度出发,提出一种适应于地铁基坑装配式组合钢管混凝土内支撑的高脚螺栓-模袋混凝土固支端。通过阐明固支端的设计方案、构造特点和工作原理,并将其与混凝土支撑现浇节点进行对比分析,论证了由预埋钢板、空心法兰盘、模袋混凝土和高脚螺栓等特殊构件组成的固支端,在支撑体系中发挥了固定支座的作用;为建立固支端设计与验算的理论依据,通过分析固支端的力学机理、破坏模式及其演变规律,得到固支端的抗压与抗弯承载力的解析方法;为验证固支端承载性能的理论解析方法的可行性,结合数值模拟验证分析了理论与数值结果,并对影响固支端承载性能的主要因素进行参数化分析。

地铁车站基坑险情处理与反思

地铁车站基坑施工出现险情时须及时采取适宜的处置措施,文章以某地铁车站的基坑险情处置过程为例,详细记录基坑施工过程中钢支撑断裂、地连墙开裂险情的发生原因和过程,以及后续抢险方案的制定与实施。研究发现,设计阶段地质资料输入、围护结构计算、钢支撑节点连接设计不足,施工阶段未严格按照设计图施工,施工材料制作和检验不完善,基坑监测预警不及时是险情出现的主要原因。险情发生后及时采用素混凝土封底、增设钢支撑等手段,有效处置基坑险情。文章关于基坑险情的分析和处置经验可以对相关工程设计、施工起到一定借鉴作用,具有重要的参考价值。

深圳某地铁车站小盾构先行大盾构扩挖施工模拟分析

[目的]深圳地铁14号线(以下简称“14号线”)肿瘤医院站首次采用小盾构先行、大盾构扩挖的施工工法。鉴于目前根据已有成果难以预测小盾构先行开挖且回填后,大盾构在形成的人工复合地层中掘进引起的地层稳定性,需要对采用此种工艺施工的车站进行模拟分析。[方法]采用MIDAS/GTS软件,研究大盾构隧道开挖以及支护结构施作完成后,不同回填材料和不同埋深对地层沉降以及大盾构管片结构受力的影响。[结果及结论]当小盾构隧道分别采用C40混凝土、C15混凝土及渣土回填时,随着回填材料强度递减,大盾构开挖引起的地层位移递增,盾构管片结构的最大应力亦递增;当回填材料为C15混凝土和C40混凝土时,盾构掘进对围岩与地层的影响不大。建议本工程采用C15混凝土的回填方案;大盾构在小盾构隧道不回填的情况下直接掘进,存在较大的风险;埋深在21~45 m范围内,对地面沉降的影响不明显;随着埋深增加,地应力显著增加,隧道结构应力亦随之增加;14号线肿瘤医院站最终采取C15混凝土回填方案,地面沉降监测基本符合数值模拟计算的结果。

济南地铁汽修厂站深大基坑拆撑过程的稳定性分析

[目的]地铁站深大基坑在拆撑过程中容易失稳,影响工程安全。故须针对地铁站深大基坑拆撑过程中的稳定性进行分析。[方法]依托济南地铁汽修厂站深大基坑工程,针对支撑轴力、地下连续墙变形和地面沉降,采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法,研究深大基坑开挖拆撑期间的变形特性及力学响应动态演化规律。[结果及结论]基坑开挖完成,地下连续墙水平位移最大处深度为总开挖深度的0.7~0.8倍;拆除底部钢支撑后,地下连续墙的墙体变形速度加快,第一道混凝土支撑的轴力值为稳定时轴力的4~6倍;为保证施工安全,应尽量减少无支撑时间;基坑施工地面主要影响区域为地下连续墙后0~20 m范围,应作为监测重点。现场监测结果验证了数值模拟的有效性。

地铁车站基坑半铺盖系统盖板下门式起重机吊装技术研究

随着地铁项目建设规模逐年增大,地铁车站深基坑施工项目也在大量兴建。半盖挖法施工是在地铁车站基坑施工过程中快速恢复地表交通、同时保证基坑正常开挖的有效措施。但半盖挖法施工过程中基坑钢支撑吊装一直是基坑支撑施工的难点。针对地铁车站深基坑半铺盖系统,提出了一种盖板下门式起重机吊装技术。同时依托实际工程经验,整理了吊装施工过程中各环节的关键技术要点。针对盖板下门式起重机吊装施工过程进行了风险分析,提出了应急处理措施。

站城一体化基坑支护设计实例研究

随着城市建设的发展,站城一体化的重要性日益突出。以某地铁车站与开发地块的一体化基坑支护设计方案为例,详细介绍了车站主体双层段、附属单层段的不同支护形式,并对设计方案进行了分析总结,提出了一体化基坑需注意的事项。计算分析和施工效果均表明该方案合理可行,可为类似的站城一体化基坑工程提供借鉴和参考。

橡胶支座应用于地铁车站结构减震设计方法研究

参考建筑工程和桥梁工程中橡胶支座相关的设计方法和要求,基于地下结构的受力特性和地震反应特点,提出1套橡胶支座应用于地铁车站结构的减震设计方法。同时,以某实际两层两跨地铁车站为对象,采用有限元方法构建土-结构非线性全时程动力分析模型,橡胶支座采用精细化实体建模。基于该模型对有、无橡胶支座工况下地铁车站结构的地震反应进行对比分析。研究发现柱子布设橡胶支座后其损伤程度、层间位移与内力均显著降低,结果表明,橡胶支座布设于中柱端部后起到良好的减震效果,从而验证所提出的橡胶支座应用于地铁车站结构减震设计方法的有效性。

王胡砦地铁车站基坑开挖施工工艺

我国地铁车站基坑开挖大部分采用明挖施工法,且基坑埋深都很大,因此,对其施工质量提出了更高的要求。基于此,论文以王胡砦地铁车站为例,分别从基坑降水、开挖和监测3个方面对地铁车站基坑开挖施工工艺进行研究,并提出保证基坑安全稳定的措施。

暗挖车站施工中拱部预应力锚杆不同支护方向的地层变形研究

传统的暗挖车站施工,洞内多设置临时支撑协助抵抗围岩变形,存在施工工期长、拆除困难、费用高等问题。本文以新建暗挖地铁车站为工程背景,通过数值计算的方法对分部台阶法-预应力锚杆支护的大断面隧道施工的地层变形进行了研究。研究结构表明:车站拱顶沉降是暗挖施工中车站沉降的主要方面,拱部支护完成后车站沉降基本趋于稳定。分部台阶法-拱部预应力锚杆竖向布置的施工方法对地层变形控制更有利,拱部预应力锚杆竖向布置,车站开挖完成后拱顶沉降在7.7 mm;拱部预应力锚杆垂直布置,车站开挖完成后拱顶沉降在10.4 mm,拱部预应力锚杆竖向布置对周边建构筑物的变形控制更有利。研究成果可为类似工程提供借鉴。

地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究

为研究采用盾构扩挖工法施工穿越地裂缝过程中,不同临时支护方式对围岩变形的影响,依托西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间工程,采用FLAC3D和Midas GTS NX软件对盾构扩挖穿越地裂缝过程中围岩变形与盾构隧道的受力进行分析,得出合理临时支护方式进行实际应用,并结合现场地表变形情况进行对比分析。研究结果表明:双竖向临时支撑对围岩变形以及隧道结构均起到良好的控制效果;首环管片破除与扩挖施工会改变隧道结构的整体性,从而导致围岩变形剧增,是盾构扩挖施工中危险环节,需要加以重视;通过现场监测,扩挖施工地表沉降均在规范允许范围内,扩挖施工影响范围主要在7环以内,施工中可结合扩挖影响范围进行超前加固。

不良地质条件下地铁车站主体结构开挖及复合型支护研究

为探讨不良地质条件下的地铁车站主体结构开挖及复合型支护施工方案,结合青岛地铁5号线麦岛站实际情况,立足施工的重难点,分析了不良地质条件下,地铁车站主体结构开挖和复合型支护施工技术的关键要点和注意事项,并展示了具体的应用效果。研究结果表明,开挖和支护是地铁车站主体结构施工的关键工序,一旦遇到复杂多变的地质条件,开挖和支护的难度会大幅提升。为更好地保障施工质量和安全性,在具体施工中须根据车站主体所在区域的地质水文条件、围岩岩性及施工重难点,严控爆破施工参数,并采用环形台阶法开挖及复合型支护方式,保证复杂地质条件下,地铁车站主体结构施工顺利完成。

大型综合交通枢纽与地铁车站同期同坑施工支护阶段施工技术

北京东部某在建大型交通枢纽工程主体结构与钢结构施工基本完成,建成后可实现高铁、公交、出租车、网约车、地铁的换乘功能,枢纽工程施工较晚,开始建设时北侧与西侧已建成城市道路,东侧邻近已建成高铁站房,南侧为地铁在建工程,施工红线内93.4%的占地面积为明挖基坑,加之基坑中枢纽与地铁工程同步施工,施工难度极大、工期极其紧张,地铁车站同期同一基坑中施工,这对基坑开挖阶段的各项施工标准提出了全新的要求。主要介绍了多级基坑施工阶段一系列施工现场的主要技术要求及注意事项。

填土地区基坑开挖卸载对下伏地铁隧道的影响分析

随着城市市政与轨道交通工程的突飞猛进,基坑跨骑于已建地铁隧道之上的情况时有发生,基坑开挖时如何有效控制下伏地铁隧道的隆起变形成为热门课题。以太原市解放路万达广场下穿通道基坑为例,为控制下伏地铁隧道的变形,基坑设计采用了钢板桩+钢支撑与竖向+水平向止水帷幕的支护与截水形式,结合坑底加固、分区开挖等技术措施。同时采用三维有限元软件MIDA S-GTS对基坑支护与开挖进行全过程数值模拟,通过与实测结果对比显示基坑开挖卸荷引起的下伏地铁隧道变形满足相关部门和规范的要求,基坑开挖不会影响下伏地铁隧道的安全,表明该工程采取的技术措施是合理有效的。

某超深雨水泵站结构方案比选

杏花路下穿通道雨水泵站项目位于武汉市新洲区,泵站深度较深,为选取合适的建造方案,在设计前期针对雨水泵站常见的两种施工工艺——明挖现浇法和沉井法,做了详细的方案设计,并在施工难度、施工工期、对周边环境的影响和工程造价等方面进行了对比分析。结果显示:沉井法比明挖现浇法的优势在于综合造价低、风险小,但工期较长,在工期不是控制因素的前提下可以优先采用;在软土地区施工沉井时,需要在设计阶段充分考虑沉井下沉过程中可能出现的各种问题,采取充分的措施降低风险,确保沉井顺利实施。

软土区狭长基坑群对下卧地铁车站变形影响分析

为探究管道基坑群的开挖对临近地铁结构安全影响,以天津某临近地铁管道基坑群为研究载体,采用MidasGTS-NX数值分析软件为研究工具,研究了狭长型基坑,地铁与基坑距离以及基坑开挖顺序对临近地铁变形影响。结果表明狭长型管道基坑群开挖对周边建筑物的影响受狭长型基坑“长边效应”,基坑与地铁车站结构距离和管道基坑开挖顺序综合影响。距离地铁车站结构最近点处管道基坑开挖卸载致使地铁车站结构变形陡增,变形量约占总变形量的50%~90%,研究结果为临近地铁结构的基坑群设计及施工提供理论依据。

冷冻暗挖法在福州地铁车站下穿既有线路中的应用

福州地铁4号线城门站与既有1号线城门站呈90°正交,其主体结构施工存在零距离下穿既有线路、穿越含弱承压水地层与大断面暗挖施工三大难点。以该工程主体结构施工为例,从冻结帷幕设计、支护设计、结构注浆及融沉补偿等方面分析了冷冻暗挖法在零距离下穿既有线路施工难点与对策。实践表明,采用水平冻结止水帷幕,CRD矿山法,水平注浆加固工法对该工程实施冷冻暗挖施工是成功的,可为类似工程冷冻暗挖施工提供参考。

深基坑支护技术在地铁建设中的应用研究

深基坑支护技术对于保障地铁建设安全和进度控制具有重要意义。坑梓站地铁工程规模大,设计采用深基坑支护技术。本文详细介绍深基坑支护技术在坑梓站地铁建设中的应用过程,包括土方开挖、支护结构搭设、支护结构加固、涵洞、排水和环境保护等工作。希望本文可以帮助工程师更好地掌握深基坑支护技术在地铁建设中的应用情况,提高工程质量和安全性。

TOD模式少支撑基坑对紧贴地下车站变形影响研究

针对TOD模式基坑紧贴地下车站开挖普遍采用大型砼桁架强支撑方案,提出了3种少支撑基坑支护方案,考虑不同地层条件,研究细分为12个分析模型。采用有限元数值模拟方法,对车站结构、轨道变形和层间位移角进行对比分析。研究结果表明:整体变形控制效果,方案1>方案2>方案3。方案1能适用于两种地层条件,方案2在地层较差时不适用于城际车站,方案3仅基本适用于地层条件较好的地铁车站;方案1挖除反压土台时,造成轨道隆起变形陡增;方案2设置连系梁能一定程度减小水平变形,地层较差时效果更明显;方案3车站结构水平变形虽远超规范控制值,但其层间位移角仍小于弹性位移角限值,车站结构不会发生破坏。

Key rock mechanical problems of underground powerhouse in Shuibuya hydropower station

The complicated rock structures and the stability of surrounding rocks of the underground powerhouse were the key rock mechanical problems in Shuibuya hydropower station.In order to overcome the related rock mechanical problems encountered during its construction,a comprehensive research was carried out for the underground powerhouse in Shuibuya hydropower station based on a detailed geological survey.It covers the investigations on the initial in-situ stress distribution features,rock mechanical properties,engineering rock mass classifications by different methods,numerical modeling for stability and support analysis,proper measures for rock excavation and support.The results show that the rock excavations of the underground powerhouse under the given geological conditions can be controlled effectively.Some measures,suggested by the designers,are proved to be rational and effective.These measures mainly consist of:(1) the soft rock replacements by concrete in local area below the crane beam,(2) the shotcrete and reinforcement by rock bolts and anchor cables in surrounding rocks,and (3) 2 m concrete placement on the rock bench between adjacent tailrace tubes.The engineering practice shows that the treated surrounding rocks have a good overall stability.The deformation behaviors observed by safety equipments are within the designing limits.The research conclusions on the related rock mechanical problems,prior to the underground powerhouse excavations,are reliable.