Risk identification and risk mitigation during metro station construction by enlarging shield tunnel combined with cut-and-cover method

Constructing a metro station by enlarging shield tunnels combined with a mining/cut-and-cover method provides a new method to solve the contradictions of construction time limits of shield tunnels and stations. As a new-style construction method, there are several specific risks involved in the construction process. Based on the test section of Sanyuanqiao station on Beijing metro line 10, and combined with the existing methods of risk identification at present, including a review of world-wide operational experience of similar projects, the study of generic guidance on hazards associated with the type of work being undertaken, and discussions with qualified and experienced staff from the project team, etc., the specific risks during the construction process of the metro station constructed by enlarging shield tunnels combined with the cut-and-cover method are identified. The results show that the specific risks mainly come from three construction processes which include constructing upper enclosure structures, excavating the soil between shield tunnels and demolishing shield segments. Then relevant risk mitigation measures are put forward. The results can provide references for scheme improvement and a comprehensive risk assessment of the new-style construction method.

城市交通节点明挖隧道回填方案优化

城市明挖隧道的修建需要大量的回填,回填选料和回填方案与施工质量紧密联系。以重庆市金州大道与星光大道延伸段节点改造工程为例,对砂卵石、不同含石量土夹石进行压缩模量匹配,选择工程最不利断面LK0+434,划分回填区域后采用应力面积法计算关键点的沉降值,结合工程经验优化深厚回填区施工方案。改良后的方案针结合砂卵石和土夹石的物理特征,降低了回填沉降峰值,挖方土得到合理调配重利用,避免了工程浪费,为类似工程提供了一定的参考。

盖挖法基坑开挖对临近桥梁桩基的影响研究

城市交通建设往往临近既有建筑结构,为了掌握盖挖法深基坑开挖对临近桥梁桩基的影响,依托之江路输水管廊及道路提升工程,建立数值模型并对工程现场展开监测,分析对比了基坑开挖导致的围护结构变形及桥桩变形规律。结果表明:围护结构最大位移出现在基坑北侧坑中坑开挖后,为6.14mm,最大位移深度随基坑开挖而下移,且坑中坑开挖完成后,其对侧围护结构变形反而减小,坑中坑开挖布置在敏感结构对侧时对临近结构具有一定控制效果;桥梁桩基最大沉降出现在首道混凝土支撑安装后,但随基坑开挖而逐渐减小,盖挖造成的沉降主要水平影响范围距围护结构约为12.71m,对邻近桥桩的影响主要发生在基坑开挖的早期阶段,各项变形均在安全范围内,且不均匀沉降控制效果明显。

复杂环境下围护桩施工技术研究

地铁车站出入口多采用浅埋暗挖法及明挖法施工。根据结构埋深,考虑经济效益,围护桩支护结构被越来越多的设计人员所选用。随着城市化进程的发展,地铁车站出入口选址极大地受地下管线、周边建(构)筑物的影响。对某地铁车站围护桩施工中遇到的管线、建筑物情况,以及在围护桩施工时采取的技术方案进行了研究,发现本工程采取的技术措施使围护桩收敛、水平位移、管线沉降控制均能较好地满足结构质量及管线沉降要求,以期为类似工程施工提供借鉴。

基于TOPSIS方法的明挖基坑风险识别

针对深基坑工程施工过程中潜在风险因素众多而难以识别的问题,提出基于直觉模糊优劣解距离法(TOPSIS)的多属性评价方法对风险因素进行评估。首先,基于基坑安全事故案例、专家工程经验和实际工程,分析并确定潜在的风险因素;进而,根据风险因素构建风险评价体系,应用直觉模糊数确定专家和评价准则的权重;最后,运用TOPSIS多属性决策方法识别和评估潜在的风险因素。最终通过实例验证了该方法的可行性。研究表明:本方法可有效识别施工过程的高风险因素,可作为基坑施工安全风险分析与控制的决策工具。

盖挖逆作地铁车站侧墙施工缝工艺优化研究

在盖挖逆作车站的侧墙施工中,板墙逆做节点的施工缝工艺是防止渗水病害的关键问题。侧墙施工缝斜坡面底部采用变厚度粗砂支撑,常因压实度不足造成施工缝附近的混凝土质量差,存在渗漏风险。针对盖挖逆作车站侧墙施工缝工艺进行了优化研究,提出了侧墙下预埋预制梯形块的方法,其具有材料轻质、裁剪方便、耐腐蚀等优点,利于后期侧墙混凝土浇筑的密实性,提高施工质量。优化工艺成功应用于深惠城际某车站工程中,为同类型工程提供依据。

型钢混凝土梁在盖挖逆作法地铁换乘车站中的应用研究

为尽量减少对地面交通的干扰,换乘车站的换乘节点处常常采用对地层扰动次数较多的盖挖逆作法施工。为掌握换乘节点结构中型钢混凝土梁的作用,采用三维数值模拟方法对太原地铁下元站换乘节点结构中是否采用型钢混凝土梁进行分析,并将采用型钢混凝土梁的数值模拟结果和现场变形监测数据进行对比分析。结果表明:由于型钢混凝土梁的刚度大,车站施工引起地层的位移可以得到有效控制,下元站的换乘节点结构具有较大的安全储备。

盖挖逆作法液压垂直插入钢管柱技术在地铁施工中的应用

随着城市轨道交通的发展和地下空间的开发利用,盖挖逆作法成为地铁施工的常见方法。钢管柱作为盖挖逆作施工的主体承载及力学传导结构,其施工质量直接影响地铁站整体施工质量和安全。为此,文章结合深惠城际西丽站盖挖逆作法施工实例,总结了盖挖逆作法施工钢管柱的重难点,并对液压垂直插入钢管柱技术在盖挖逆作法地铁站施工中的应用展开论述,以期为类似地铁站钢管柱施工提供参考。

城市密集区基坑开挖方式对邻近既有基础的影响分析

文章依托邻近潮汕地区既有城际铁路桩基础的某地铁车站基坑工程,利用PLAXIS 3D数值模拟软件详细比较和分析了明挖顺作和盖挖逆作施工工况下深基坑开挖引起的邻近高架桥桩基变形规律,并探讨了车站基坑在两种工况下各施工阶段的车站主体结构变形特性。结果表明,基坑开挖引起的邻近桩基水平位移呈鼓肚状形式;相较于明挖法,逆作法施工引起邻近桩基的水平变形量减小约25%,因此,采用逆作法施工可降低对周边环境和交通的影响,同时在一定程度上减小结构变形。

基于系统动力学的明挖法施工安全投入方案优化研究

明挖法施工过程中安全文明施工费缺乏有效的组合方式,导致其使用效益较低。因此,有必要构建合适的模型研究安全文明施工费投入组合。首先针对施工过程中人员、材料设备、技术、环境和管理5个方面,提出22项与安全文明施工相关的评价指标。随后根据各因素及系统之间的关系构建系统动力学流图和方程式,并利用ANP方法计算各项参数。最后,利用该模型进行安全资金投入效果的仿真,得到6种方案下投入效果最佳的方案,即人员、材料设备、技术、环境、管理投入比例为4∶1∶1∶1∶3。研究结果表明不同安全资金投入比例对于安全系统的作用存在差异。本研究可为地铁施工企业安全管理提供一定的理论指导,使安全文明施工费的投入更加有针对性。

明挖四线隧道异型结构施工力学特征

明挖隧道异型结构常见于地铁车辆地面出入场线与主线的合建段,施工工序繁杂,结构力学行为复杂。以国内某地铁工程为例,采用现场测试方法研究明挖异型结构施工力学特征。研究结果表明:在三箱与四箱异型结构施工过程中,所有部位基本处于压弯状态,在上覆土回填施工完成后结构处于最不利的受力状态,隧道顶板内侧混凝土因承受过大施工荷载而出现开裂、渗水现象;四箱异型结构在转角加腋位置内力剧增,隧道右线底板承受最大轴力,出场线底板承受最大弯矩;三箱与四箱异型结构不同测试断面的受力变化特征类似,但内力存在差异;对于三箱异型结构,右线顶板与出场线接合部位内力沿隧道纵向变化较大,而出入场线顶板及出场线与右线接合部位受力沿隧道纵向变化不大;对于四箱异型结构,结构底板与顶板受力沿隧道纵向变化较大,而结构交接处受力变化不大;在施工过程中,出现的临时荷载对结构受力带来的短期波动影响需引起重视。

城市隧道灯具布置及照明效果分析

以某快速路隧道主线的中间段照明为例,采用DIALux软件,分别对矿山法和明挖法两种施工方式下,LED灯具的不同布置位置和角度进行模拟试验,通过对照度、亮度与均匀度等数据进行对比分析,找出LED隧道灯具的最佳布置位置和角度。

“地铁车站施工”课程中明挖法思政元素的探究与应用

针对“地铁车站施工”课程中常见的明挖法施工,通过引入南京地铁1号线和4号线的鼓楼站明挖法施工的实际工程案例,结合整体设计和育人设计的教学方式,深入挖掘明挖法施工技术中蕴含的思政元素。经过教学实践发现,将爱国主义教育、工匠精神和劳模精神融入课程学习的全过程和教学的各个环节中,有利于提高学生学习的积极性和对专业知识要点的掌握,有利于进一步提高学生的专业认知水平,增强其职业素养,提升爱国情感,更好地服务于交通强国战略。

盖挖逆作地铁车站施工对周边建(构)筑物变形影响研究

盖挖逆作法对于位于城市交通繁忙地段、无敞开工作面的地铁车站有极大的应用前景。盖挖逆作地铁车站施工无可避免地会对周边建(构)筑物产生影响,不利于车站本身和周围人员的安全。为此,文章结合深圳地铁11号线华强南站工程实例,根据施工工况对周边建(构)筑物变形监测数据进行分析,研究车站施工对周边建(构)筑物的变形影响,并据此提出相应的变形控制施工建议,以期为类似工程提供参考和借鉴。

基于明挖顺筑法的地铁车站主体结构施工分析

为研究基于明挖顺筑法的地铁车站主体结构施工情况,以黄河路站地铁车站为背景,结合施工的重难点,采用明挖顺筑法对车站主体进行施工分析,运用钻孔灌注桩构建稳固的支护结构,以满堂钢管支架的定型模板做支撑,严控开挖步序,依次构筑基底垫层、底板、柱、墙、梁、顶板等车站主体结构。同时做好监测,避免主体结构周边沉降及变形问题,保证施工过程中的稳定性。结果显示,工程采用明挖顺筑法进行施工,有效保证了地铁车站施工质量,如期完成工程任务,并取得理想的施工效果。

半盖挖法施工地铁车站基坑中临时分割桩设置效果研究

采用三维有限差分的方法就成都地铁某地下车站采用半盖挖法施工时基坑临时分割桩设置的效果进行分析,计算得到了基坑内设置分割桩后因基坑开挖而引起的桩体变形和桩体所承受的土压力特点,并将其与基坑内未设置分割桩的结果进行了对比。研究表明:采用半盖挖法施工地铁车站的基坑内设置的临时分割桩有利于减少基坑开挖引起的桩间土体和已浇筑车站顶板的变形,可在半盖挖法施工的地铁车站的基坑支护中加以应用。

明挖单洞双向双车道基坑支护技术

考虑基坑支护承载力决定着基坑工程的稳定性与安全性,以实际工程为例,分析双向双车道基坑周围环境条件,寻找最佳基坑支护桩的施工区域,设计适应施工地形条件的基坑支护体系;实现稳定的单洞双向双车道基坑支护设计,工程实际验证新基坑支护承载力更高、稳定性更佳。

钢管格构立柱桩在盖挖法高岩面深基坑中的应用研究

针对如何解决高岩面深基坑传统格构立柱桩成孔工效低、垂直度控制低下,影响盖板及基坑支护结构的安全性问题,依据项目实际情况,通过钢管格构立柱桩在盖挖法高岩面深基坑中的应用研究,提出了“大桩变小桩、角钢改钢管”的钢管格构立柱桩替代方法,大大提高了成孔工效、保障格构立柱桩垂直度,提高盖板及基坑支护结构的安全性,有效地解决了传统格构柱在碰到硬度较高的片麻岩、花岗岩等岩层则难于成孔的施工难题。

北京地铁盾构法施工问题及解决方案

通过比较详细的资料调查和统计分析,了解北京目前在建的几条地铁线路上盾构法的施工现状,发现盾构法在大规模应用中面临的主要问题有:盾构法连续施工的区间分散;盾构设备的利用率偏低;盾构机的非推进作业过多;盾构法施工的工期延误;盾构法施工的额外成本较多。通过分析,认为最根本的原因在于盾构区间施工与车站施工在速度和组织上的矛盾未能得到很好的协调,实际上也就是盾构过站的问题没有得到很好的解决。目前采用的三种实施方案没能真正地解决这个问题,为此提出一种新的解决方案--盾构先行贯通全线大部分车站行车隧道,再结合明挖法或浅埋暗挖法在适当的时机拓展建造地铁车站。该方案对于提高地铁建设质量,加快地铁建设速度,降低地铁工程造价有着很大的优越性,具有重要的现实意义。

盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制

以北京地铁4号线动物园车站施工工程为例,研究采用盖挖逆作法施工时地铁车站结构变形的规律及其控制措施。采用Midas有限元计算软件对施工过程中车站结构变形进行模拟分析可知,在盖挖逆作施工过程中地层及结构动态力学响应可划分为5个卸载—加载过程。因此,基于变位分配原理,提出车站施工过程的分阶段控制方法。施工前,依据车站结构受力特点和破坏形式,通过模拟计算确定出各主要施工阶段车站结构差异沉降控制标准值,同时通过中桩静载及内力试验,保证结构自身具备足够的承载能力和抗变形能力;施工过程中,按照地层协调开挖、结构协调施作来优化施工工序,综合应用沉桩工艺控制与注浆加固等技术措施,利用信息化监测及反馈技术进行阶段性动态监控,实现车站结构变形的有效控制。实际监测结果表明,动物园车站在盖挖逆作施工过程中,各阶段结构差异沉降均在控制值之内,保证了车站结构的安全性和稳定性。