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.

上海轨道交通车站暗挖技术应用与探索

[目的]上海的城市轨道交通经过多年发展,现已面临极其复杂和严苛的工程建设环境,地下车站大开挖导致的交通拥堵、房屋拆迁和管线搬迁等问题已逐渐成为社会舆论的焦点。针对地铁建设与周边环境的冲突与矛盾,上海轨道交通通过持续科技攻关和试验论证,提出了多项软土地层暗挖技术。[方法]介绍了暗挖技术的发展历史和应用现状;基于上海轨道交通建设的特点,介绍了上海轨道交通暗挖技术中顶管法、冻结法和管棚法的具体内涵及应用情况;探讨了大断面顶管法、超长特大断面管幕法、超浅埋大断面冻结法和束合管幕法等新型暗挖车站建造技术的研究和试点应用情况。[结果及结论]上海轨道交通暗挖技术主要包括盾构法、顶管法、冻结法、管棚法以及其他特殊暗挖工法,已广泛应用于地下区间工程、区间联络通道工程、车站附属结构工程以及车站局部改造工程等;新型暗挖车站建造技术能够有效应对新条件下上海轨道交通建设的特点和面临的挑战。

砂卵石地层浅埋地铁车站暗挖施工关键技术

研究目的:针对富水砂卵石地层地铁车站明挖法施工面临的道路交通问题,本文依托成都富水砂卵石地层首次采用暗挖法施工地铁车站的成功案例,对暗挖法施工关键工艺开展研究,指明了暗挖导洞设置及其开挖时序、地层超前预加固方式、初期支护类型、永临结合钢管柱以及拱形盖板扣拱等关键工艺,明确了富水砂卵石地层浅埋大跨地铁车站首次采用暗挖法施工的可行性。研究结论:(1)基于“化整为零”的思路,借助大刚度管幕超前支护,明确了导洞设置原则,采用多导洞法实施钢立柱与盖板(顶板)后,可按盖挖法理念完成超浅覆土下的地铁车站暗挖施工;(2)浅覆土管幕打设精度与地层扰动控制是富水砂卵石地层沉降控制的关键,应遵循“精准定位、及时纠偏,欠土顶进、严控超挖,先低速后匀速”的基本原则;(3)基于初期支护主要以被动承载为主,格栅钢架经济性好、施工方便,喷混后抗弯刚度增幅将近8倍,且大于工字钢喷混后等效抗弯刚度,宜采用格栅钢架;(4)顶部预埋倒L形钢板的“蛇形”中立柱,可实现两侧衬砌结构的有效连接与水平向有效传力,液压反循环钻机可满足小净空条件下高精度永临结合钢管柱施作需要;(5)本研究结论可为类似地层暗挖法车站施工提供借鉴与参考。

地铁车站出入口暗挖工程专项施工技术

以实际工程为背景,研究地铁车站出入口暗挖工程关键技术,包括施工工艺流程、安全施工保障措施以及监测监控等方面。采用矿山法作为主要施工手段,严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针进行施工,以确保工程的高效性和安全性。结合现代化监测技术,对施工全过程进行实时监控,及时调整施工参数,确保施工质量和安全。通过工程实例,验证了所采用技术方案的可行性和有效性,并提出了进一步优化施工技术的建议。

地下空间盖挖逆作法施工技术及变形分析

以青岛地铁井冈山路站地下空间开发项目为背景,详细介绍了盖挖逆作法施工技术。为了系统地研究地下结构在施工过程中的变形规律,采用有限元软件对施工全过程进行精细化数值模拟研究,得到了不同施工阶段顶板沉降变形规律、施工对周边地层变形的影响规律及不同开挖方式条件下竖向结构差异沉降规律。研究结果表明,采用对称开挖法时顶板产生的沉降最小为14.2mm,采用顺序开挖法次之,沉降值为15.2mm,而采用间隔开挖法产生的沉降最大为17.2mm,竖向结构的差异沉降满足规范要求,顶板不会出现开裂破坏。采用对称开挖法时竖向结构的最大沉降和最大差异沉降为3种开挖方式中最小,而采用间隔开挖法为最不利的开挖方式,其产生的最大沉降和差异沉降值为3种开挖方式中最大,故施工中应优先选择对称开挖法,避免选用间隔开挖法。

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%。

基于既有盾构隧道区间暗挖施工的城市轨道交通车站结构力学行为研究

[目的]深圳轨道交通14号线肿瘤医院站采用大直径(8.5 m)盾构隧道扩挖的“先隧后站”方案,在暗挖车站主体结构与附属出入口连接时,需对隧道衬砌实施局部大尺寸开口施工。为保证隧道开口施工过程中的结构安全性,需对基于既有盾构隧道区间暗挖的城市轨道交通车站结构力学行为进行研究。[方法]采用考虑衬砌结构环、纵缝影响的多环壳-刚性梁-接触衬砌计算模型,对车站暗挖过程进行分工况模拟,设置全开口衬砌环控制工况为开口工况,半开口衬砌环控制工况为拆撑工况;探究封顶块位置、内部支撑形式及隧道纵向开口尺寸等关键设计参数对车站结构的影响。[结果及结论]根据环梁受力特征,建议上、下部环梁在设计时选用钢材或内置钢构件。根据管片受力特性,确定开口区域内通缝拼装管片的排版形式;肿瘤医院站隧道开口区段通缝拼装管片封顶块建议设计在隧道顶部。开口衬砌环管片在施工全程中的弯矩分布与内部支撑有效约束点密切相关,而内部支撑形成有效约束的前提是拥有完整的轴向传力路径。隧道局部开口时开口衬砌环结构的整体性依赖于环缝侧部约束。

小净距换乘通道施工对既有车站隧道及地表影响研究

联络通道小净距上跨施工会对既有车站隧道及地表产生不利影响,合理的开挖方法可以有效控制施工产生的不利影响。以重庆轨道交通4号线西延伸段玉带山站换乘通道上跨工程为依托,采用三维数值方法,研究了全断面法与上下台阶法两种工法条件下换乘通道开挖对既有车站及周边环境的影响。研究结果表明:换乘通道的开挖会导致车站隧道支护结构安全性降低。换乘通道的开挖会引起地表沉降的增大与沉降槽的最低点由车站隧道正中向换乘通道一侧偏移,偏移量的值约在2.8~5.7 m。综合比较两种工法,在实际工程中推荐换乘通道初始开挖阶段(L1、L2段)采用台阶法施工,避开较大影响区以后,采用全断面法施工,可以在保障安全的前提下兼顾施工效率。

大断面暗挖地铁车站交叉群洞施工顺序及关键工序研究

为探究大断面浅埋暗挖地铁车站交叉群洞施工力学特性并给出交叉风道最优施工方案,该文依托重庆地铁4号线玉带山车站隧道工程,利用三维数值模拟的方法建立车站交叉群洞的三维模型,研究了与主洞相交的两风道先后开挖顺序、风道各部全导洞开挖或挂2 m洞门处理对群洞结构稳定性的影响。研究结果表明,越靠近车站端头处隧道拱顶沉降值越大,施工过程中临时支护结构能有效控制隧道变形和受力;3号风道各部采用挂洞门处理时与全导洞开挖相比,能降低拱顶约1.3 cm的最大沉降,拱腰处结构安全系数最大增加了22%;先行施工3号风道与先施工6号风道相比6号风道周边围岩更为稳定,3号风道周边围岩塑性区延伸范围也更小;车站隧道底部两层台阶开挖、最终临时支护的拆除这两个工序引起的拱顶测点沉降增量最大,结构的安全系数也在这两个工序有较大幅度降低,为施工过程中的关键步序。

暗挖通道下穿立交桥地层加固施工关键技术及监测分析

地铁车站暗挖通道下穿立交桥的复杂施工工况涉及地下结构建设和地面交通结构的相互协调,高效可靠的地层加固技术及关键指标监测是保障施工顺利进行的重要手段。以济南地铁4号线车站暗挖通道下穿立交桥为例,分析了工程的主要风险,提出超前深孔注浆地层加固技术,并对施工过程中的地表沉降、通道结构变形及立交桥沉降等监测数据进行预警判断分析,并提出相应措施。

零距离暗挖下穿既有车站控沉效果研究

研究目的:新建地铁车站换乘节点的施工不可避免地会对既有线的运营造成影响。本文通过列举新建车站零距离暗挖下穿既有线的案例,通过数值模拟,对比不同方案下的沉降影响分析,从而得出可靠的设计施工方案。研究结论:(1)按常规设计方案,先施工既有车站结构两侧主体结构,并在衔接处预留后浇带,暗挖完成后再进行后浇带施工,通过数值分析可以发现,下穿段施工过程中,对既有车站结构竖向变形影响相对显著,既有车站道床隆起,车站底板发生不均匀沉降,最大沉降值约2.1 mm,超过规范预警值,存在一定的安全风险;(2)针对传统连接做法,提出了零距离下穿既有车站暗挖施工托举法施工理念,直接将新建结构与既有结构连成整体,从而形成暗挖段施工过程的新建结构对既有结构的托举体系,通过数值分析,托举法施工结束后,既有车站道床沉降可减小50%,控沉效果显著;(3)本研究成果可为新建工程暗挖下穿既有工程提供指导。

明暗挖结合地铁车站基坑开挖数值模拟研究

以青岛地铁5号线澳柯玛桥站为研究对象,通过有限元软件建立三维模型,分析基坑开挖以及对车站既有段和邻近桥桩的变形影响。结果表明:外挂基坑水平位移大于主体基坑,水平位移由X方向主导,建议对整体基坑进行合理分段、分层,多工作面开挖;桥桩的水平位移变形较小,最大值出现在桥桩顶部,桥桩变形后传至上部土体会产生放大效应;车站既有段的竖向位移较水平位移明显,主要表现为沉降,最大值出现在既有段的拱顶处,建议施工中着重注意车站既有段的沉降变化。

复杂条件下盾构下穿过站对既有结构影响分析及方案决策

在工程环境复杂的城市核心区,地铁修建首先需要考虑实施条件、工期情况以及整体的筹划,在此基础上针对每个具体的部位选择合理的实施方案以及具体的控制措施。本研究通过阐述王府井站–前门站区间盾构始发的困境,结合现场实际情况,采用包容性设计。并通过对车站东侧暗挖段工法及盾构下穿时机比选,采用在4导洞PBA工法的基础上增加管幕棚护措施及超前注浆加固措施的控制方案,并在桩基施工后进行盾构过站。在这种技术控制方案下,对盾构下穿过站对暗挖段以及上部建筑变形影响进行数值模拟分析,论证技术方案合理可行性。本研究提炼出的“万能”盾构始发条件预留思路,以及对重难点问题的专题研究和探讨,对本工程实施的稳步推进起到了至关重要的作用,也为后续类似工程的建设提供了借鉴。

地铁车站暗挖隧道穿越既有线的施工技术研究

针对地铁车站暗挖隧道穿越既有线的施工技术进行了深入探讨,以确保施工安全并减少对既有线路运营的影响。通过精确操控盾构机姿态、同步注浆与二次注浆压力控制,以及后期沉降的严格监测,可有效控制隧道施工精度和稳定性。在支护结构设计中,采用复合衬砌支护方式,强化了隧道的基础承载作用力。通过综合运用优化后的施工技术和管理策略,地铁车站暗挖隧道能够成功穿越既有线路,且对既有线路的运营影响最小化。在施工过程中,严格控制各项参数,将隧道变形量控制在3.2 mm以内,确保了施工质量和既有线路的安全,并为类似工程提供了宝贵的经验。

复杂环境下地铁纪念堂站暗挖施工风险控制技术——以广州地铁十三号线二期工程纪念堂站为例

广州地铁工程拱盖法暗挖车站较多,由于暗挖车站顶部存在砂层、淤泥质黏土、粉质黏土等软弱地层,其普遍具有高含水量性、高压缩性、低透水性和低强度等特点,施工阶段易造成较大变形,将会引起隧道坍塌和周边建构筑物设施破坏,造成严重的生命与财产损失,继而造成重大的社会影响。以复杂环境下的纪念堂站为施工风险论述对象,采用合理设计、施工方案,降低施工风险,同时增加地质补勘、深层注浆以及施工监测等方法取得很好效果。对软弱地层暗挖车站进行分析和总结,为暗挖车站施工安全提供依据。

保障社会交通条件下地下车站施工组织

地下车站建设是地下轨道交通网建设、运营的关键环节。如何根据工程实际情况合理组织地下车站施工,在保障社会交通前提下顺利实施地下车站主体建设具有现实意义。以福州市轨道交通4号线凤凰池站、金牛山站工程为例,通过对项目施工难点分析及工艺比选,选择采取半盖挖顺作法。介绍了不同盖板设置形式下地下车站主体施工技术、施工场地布置及交通组织。该工程在保障社会交通的前提下顺利地实施了地下车站主体建设,可为后期相似工程提供借鉴。

地铁车站多跨一次扣拱暗挖逆作法施工及工序优化研究

大跨暗挖车站施工方法对施工安全至关重要,本研究依托长春市城市轨道交通7号线东南湖大路站工程项目,采用FLAC 3D软件对地铁车站一次扣拱暗挖逆作法施工全过程进行数值模拟分析,以地表沉降为控制指标,对导洞的施工工序进行优化。结果表明:导洞开挖是整个施工过程的关键步骤,其产生的拱顶沉降和地表沉降均占比总沉降值70%以上;不同导洞施工工序引起的地表沉降总量不同,最优导洞施工工序为先后依次开挖上、下导洞内外侧,后开挖下导洞剩余中部。

砂泥岩地层浅埋大跨暗挖地铁车站转序落底关键技术

大断面暗挖地铁车站工程采用双侧壁导坑法施工,该方法是处理软岩地层、浅埋地段等不利条件下的常用施工技术手段。结合重庆轨道交通18号线北延工程黄沙溪站暗挖车站开挖工艺及施工步序,利用midas GTS建立的计算模型,分析车站中洞开挖对车站围岩和初期支护结构的应力、位移特征及稳定性的影响,通过现场监控量测及自动化应力监测,进一步验证了提前解除车站两端优化中洞的安全性、可靠性、经济性,有力保障了车站隧道的安全施工及毗邻既有建(构)筑物的安全,可为同类工程提供借鉴和参考。

地铁暗挖车站主体结构渗漏有效防治技术

近几年,随着社会经济的快速发展及交通建设的不断推进,各个城市的地铁暗挖车站需求日益增长。但是,受施工工艺等因素影响,一些地下暗挖车站出现了严重的地下渗漏水,如何有效提升地下暗挖车站的整体稳定性是一个迫切需要解决的问题。因此,在未来地铁暗挖车站主体结构施工中,应不断加强对各个渗漏问题的重视,并针对具体问题采用科学、合理的防治技术,不断完善地铁暗挖车站主体结构,避免在后期运行中出现渗漏。基于此,对地铁暗挖车站主体结构渗漏有效防治技术进行探讨。

TB水电工程主厂房顶拱一孔到底开挖施工技术

通过对TB水电站地下厂房顶拱开挖施工的分析及总结,形成了地下厂房顶拱“一孔到底”精细化爆破技术,采用炸药固定竹片全孔紧贴开挖轮廓、孔底预留50 mm无药竹片、错开布置装药结构、优化线装药密度等整套措施,摸索出了一套大断面三心圆弧拱洞室一孔到底开挖施工方法,解决了爆破排炮之间炮孔接续问题,整体平整度及外观质量较好。