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。

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车站扣拱施工顺序对上部跨河桥沉降影响分析

某PBA工法地铁车站下穿跨河桥,车站上方3根桥桩距离车站顶部仅0.6 m,合理扣拱施工工序是桥桩沉降控制的关键。采用三维有限元分析法研究了不同扣拱施工顺序及不同中、边跨开挖面错距下桥桩位移、地表沉降及车站中柱位移的变化规律。研究结果表明:先中后边顺序下车站中柱位移较大,但是桥桩及地表沉降可以得到有效控制;以最靠近车站的3根桥桩为坐标零点,扣拱施工对桥桩横向影响范围为15 m左右;4种施工方案下桥桩最大差异沉降基本相同,且随着扣拱施工步变化趋势一致;扣拱施工引起的桥桩绝对沉降和差异沉降均在允许范围内,上部桥梁处于安全可控状态;中、边跨错距为三段模式的桥桩沉降、地表沉降及中柱位移均优于中、边跨错距为六段模式;经综合比选,扣拱施工顺序建议先中后边,中、边跨开挖面错距建议为三段模式。

砂卵石地层中PBA工法导洞开挖顺序对地表沉降的影响

运用有限元软件ABAQUS对砂卵石地层中PBA工法车站施工过程进行数值模拟,结合现场实测数据,对比分析不同的导洞开挖顺序对地表沉降的影响。结果表明:采用不同的导洞开挖顺序暗挖地铁车站对地表最终沉降值无较大影响;在先行开挖下层导洞的情况下,先行开挖1,3导洞引起的地表沉降与先行开挖2,4导洞引起的沉降差异较小,但先行开挖中部导洞较先行开挖两侧导洞引起的地表沉降大;不同的导洞开挖顺序引起的地表沉降槽在导洞施工完毕时差异较小。

富水昔格达组软弱易滑地层PBA进洞法实践

针对攀西地区昔格达组地层软弱易滑、隧道进洞易产生边仰坡开裂造成进洞困难的问题,以成昆铁路前家山隧道进口浅埋富水昔格达地层进洞施工为例,分别进行以锚固桩、旋喷桩及PBA法为主的3次进洞工法尝试,前2次方案均导致地表开裂、大尺度变形和开挖陡立面蠕动变形,第3次方案采用PBA进洞法施作桩(P)-梁(B)-拱(A)组成的明洞体系,再实施结构外回填,有效解决富水昔格达组软弱易滑地层的不稳定问题。通过实践及分析认为:1)富水昔格达特殊地质条件的隧道进洞困难,原因不仅在于隧道双侧挖掘临空引起的横断面不稳定,而且也因为隧道进洞纵向单侧临空导致的纵向不稳定十分显著。2) PBA法处置隧道进洞纵向不稳定性有明确的力学基础,是颇具针对性的有效措施。

砂卵石与粉质黏土地层PBA法地铁车站地表沉降对比研究

以北京地铁16号线甘家口站和8号线三期六营门站为工程依托,使用ABAQUS有限元软件对这两种地质情况下应用PBA工法修建地铁车站进行数值计算,同时对现场监测数据进行分析。以两种数值模拟计算结果为基础,对两种地层条件下车站的监测数据(最大沉降值、沉降速率、不同施工阶段沉降占比)进行对比。结论如下:在其他条件相同情况下,砂卵石地层中修建地铁车站引起地表沉降值小于粉质黏土地层;不同地层中各阶段沉降占比无较大差异;粉质黏土地层中不同施工阶段沉降速率均大于相同阶段的砂卵石地层。

流固耦合效应下PBA工法导洞开挖顺序数值分析研究

为了有效地预测在高水位地区PBA工法施工的风险,以北京市轨道交通14号线朝阳公园地铁车站为背景,利用FLAC^(3D)数值软件模拟了整个施工的过程。得到的主要结论为:(1)针对4种不同的导洞开挖顺序,在考虑地下水影响的情况下,通过对位移场的变化进行分析,得出"先开挖上部,上下交错开挖"为最优方案;(2)结合工程实际监测数据验证了工程的合理性,并提出了具体的改进措施,其结果可为后续的类似工程提供参考和依据。

新型桩-梁-拱(PBA)工法中隧道钢管柱安装机的应用

根据传统桩-梁-拱(Pile-Beam-Arch,PBA)工法中四导洞工艺流程存在的不足,研制了隧道钢管柱安装机。该安装机集下放钢筋笼、吊装钢管柱、灌注混凝土、调整钢管柱垂直度等多功能于一体,避免了人工下孔作业,减化了中桩成桩工艺,缩短了成桩周期,降低了作业安全风险。

地铁车站PBA工法导洞近接施工影响与分析

文章以采用PBA工法的某城市地铁某暗挖车站的导洞临近施工为研究对象,并结合导洞间夹有1座既有隧道这一特殊情况,分析了上下层导洞施工顺序对导洞自身、地层沉降、导洞间既有结构的影响,论证了导洞近接施工存在的规律,根据得出的结论提出了应对措施,并通过有限元数值分析软件进行了分析验证,其结果对今后类似工程设计和施工有一定的指导意义。

地铁车站PBA洞桩法施工力学效应研究

以新疆地铁一号线王家梁站为工程背景,建立车站-地层计算模型,应用FLAC3D软件模拟洞桩法施工,对地层位移变化、塑性区分布及重要围护结构受力进行研究,并优化导洞施工方案。分析表明:导洞开挖与扣拱施工是引起地表沉降的两个主要阶段,二者引起地表沉降比例高达近90%,导洞与车站拱顶超前注浆加固非常有必要;已有现场测量数据与数值计算结果吻合度较高,验证了模拟结果的正确性,基于此对后续施工引起地表沉降值做出预测;洞桩法施工对周围地层造成多次扰动,但扰动范围较小,中柱是主要的受力结构,施工中应重点监测;通过对比分析,确立了先中后边、先上后下的最优导洞开挖方案。

PBA工法在地铁车站工程中的应用与控制要点

北京地铁6号线西延工程西黄村站为暗挖车站,采用PBA工法施工。在导洞、边桩基础、扣拱、二次衬砌、防水施工及顶纵梁间支撑设置等工序制订施工控制要点,实施效果良好。

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。

黄土地区PBA工法地铁车站施工方案比选与分析

黄土地区采用暗挖法施工地铁车站风险高、难度大。文中采用二维有限元数值分析方法,对比分析了三、四和六导洞PBA工法导洞开挖和扣拱施工后地表沉降及导洞初支位移情况。经过计算比选,四导洞方案工序转换减少、施工难度降低,对差异沉降和周边环境影响控制有利,适合黄土地区暗挖PBA工法车站。

“PBA”洞桩法施工技术——以北京地铁为例

北京地铁十号线K2+240.3～K2+296.0段大跨暗挖隧道为例,叙述了施工特点、工艺选择、"PBA"洞桩法施工设计参数、施工方法和步骤、施工要点等。指出在地铁隧道施工中采用"PBA"洞桩法的优势。

PBA法地铁车站及暗挖区间施工对天桥影响分析

北京地铁12号线大钟寺站和大蓟区间临近大钟寺天桥,车站采用PBA工法施工,区间施工采用暗挖法,车站和区间施工对天桥存在较大的影响,需要进行风险评估与控制。根据桥梁和地铁施工情况,提出了桥梁位移控制标准。针对不同施工阶段,提出相应的风险保护措施,采用三维有限差分分析方法,分析了不同施工步下桥桩竖向及水平位移变化规律;并结合控制指标,对桥梁结构安全状态进行了评估。研究结果表明,车站和区间隧道施工风险较大,在施工控制措施外,需要辅助以桥梁保护措施;通过三维数值计算,车站主体施工阶段对桥梁位移影响最为明显,是施工控制的关键步骤;部分桥桩位移超过控制标准,结构处于不安全状态,需要进行桥梁支顶保护。研究结论可为类似工程提供一定的借鉴与参考。

地铁车站不同施工方案比选研究

与传统浅埋暗挖法对比,横向盖洞法对对最小覆土厚度无特殊要求,解决了超浅埋车站暗挖施工问题。为深入探讨横向洞盖法与传统PBA工法的区别,文章以济南某换乘站为研究对象,介绍了两种工艺的施工工序,通过有限元软件建立两种工艺的数值模型,对比了横向洞盖法与PBA工法施工全过程的沉降规律,并系统探讨了顶管刚度、顶进范围等参数的影响规律。研究结果表明:和PBA工法相比,横向洞盖法有着施工精度高、工作面多且大、造价低、速度快、受力合理、传力清晰等优点;两种工法在整个导洞开挖时的沉降分别占总沉降的87.4%和75.6%,是地表沉降控制的重点;横向洞盖法的地表整体沉降小于PBA工法,且当顶班覆土深度在7m以内时,横向洞盖法对控制地表沉降有明显优势,故对于本项目顶(板覆土深度约为3.9~4.4m),横向洞盖法更加合适;从整体来看,改变横向洞盖法中钢管外径不会对施工阶段的地表沉降造成较大的影响,随着钢管外径的改变,地表沉降波动范围为0~2mm;地表沉降在提高侧向顶进距离时表现出先快速增大后趋于稳定的规律。

复杂环境下地铁车站导洞开挖施工方法对比研究

为了探究不同隧道开挖方法在地铁车站结构受力和沉降方面的影响差异,本研究以长春地铁5号线工农大路车站为实际案例,运用MIDAS FEA软件对两种施工方法(一次扣拱暗挖逆作法和PBA工法)进行模拟分析。比较这两种方法在施工过程中的差异,分析结果显示,在导洞开挖支护施工阶段,一次扣拱暗挖逆作法导致的地表沉降量最大,占总沉降量的59.14%。而PBA工法在二衬扣拱施工阶段起到较为关键的作用,该阶段所引起的地表沉降量占总沉降量的42.65%。对于拱顶沉降,一次扣拱暗挖逆作法的拱顶沉降较为稳定,而PBA工法的拱顶沉降在不同的施工时间都有大幅度的变动。在其他方面,一次扣拱暗挖逆作法相较于PBA工法具有较小的影响,结构更为稳定,可进一步降低施工风险。

地铁车站洞桩法开挖变形规律分析

针对采用洞桩法施工的沈阳地铁青年大街站,采用MIDAS/GTS有限元数值模拟软件对车站主体结构进行模拟,并将模拟结果与监测数据进行对比,分析和总结了采用洞桩法动态开挖过程中地层以及支护结构的位移变形规律。计算分析结果表明:导洞开挖以及扣拱施工阶段为洞桩法施工的关键阶段,是控制和分析的重点;导洞的群洞效应会对土体变形产生叠加,上导洞和下导洞开挖引起的地表沉降分别为27.1mm和16.8mm,上导洞开挖引起的地表沉降约为下导洞的1.6倍;拱顶沉降主要发生在导洞开挖支护阶段,下导洞的开挖会对上导洞拱顶沉降产生一定程度的影响;边桩水平位移在扣拱施作至中板完成前增长显著,为水平位移最大值的59.5%,该阶段是控制边桩水平位移的关键阶段;在砂土层中采用洞桩法开挖时地铁车站地层损失率相对较小,为0.31%。

洞桩法大断面群洞交叉隧道初衬数值模拟

针对采用洞桩法施工的北京地铁10号线工体北路站大断面群洞交叉隧道,介绍了洞桩法大断面群洞交叉隧道施工步序,分析了交叉口衬砌工作的力学机理,采用三维有限元数值模拟方法对其初衬结构力学行为进行研究。结果表明:洞桩法交叉隧道交叉口区域两个方向的衬砌受力存在相互影响,但影响的范围不大,衬砌拱顶沉降总体上表现出中间大,两端小的特征;主线隧道拱部受后期联络通道扣拱的影响,在与联络通道的相交部位出现了受拉状态,产生了与主线其他部位不同的受力特征;交叉口变高部位设置折梁能有效扩散联络通道扣拱时产生的压力,减轻了应力集中程度。研究结论可供洞桩交叉隧道的施工与设计参考。