基于超大断面矩形顶管法的地铁车站建造方案

为解决繁华城区地铁车站采用明挖法施工带来的管线迁改、交通拥堵等难题,以下穿大型箱涵的深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景,采用有限元方法进行基于超大断面矩形顶管法的预制装配式地铁车站机械化暗挖建造方案研究。结果表明:顶进工况、结构转换工况和永久结构工况下,单柱方案最大变形分别为5.07,6.50和6.63 mm,双柱方案最大变形分别为5.53,5.20和10.50 mm,施工全过程中单柱方案车站结构整体变形较小;单柱、双柱方案的混凝土结构最大压应力分别为15.7和29.2 MPa,双柱方案须增大柱截面积以满足强度设计要求,因此单柱方案更经济合理;单柱方案中纵梁最大正、负弯矩绝对值均大于双柱方案,且满足强度设计要求,即单柱方案中纵梁受力更明确、抗弯性能充分发挥;预制管节环向接头分别按刚接、铰接设计时,单柱方案车站结构截面设计控制弯矩分别为最大正弯矩、最大负弯矩,考虑到接头实际刚度应介于刚接与铰接之间,结构设计时应按照接头刚接和铰接进行包络设计。

双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能研究

为解决采用较小断面的矩形顶管施工大断面装配式地铁车站的难题,以深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景,对双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能开展研究。首先,介绍该新工法的设计理念及总体方案,包括车站断面分割、结构转换及施工工序等,结合新型结构体系特点,提出双洞车站子结构向整体车站结构转换的竖向、横向受力体系转换方法,并对相应的施工工序进行介绍;然后,介绍顶管法装配式地铁车站结构的管节分块、接头和结构防水体系等方面的设计;最后,采用ABAQUS有限元软件建立基于荷载-结构法的车站结构三维有限元模型,分析施工过程中车站结构的弯矩变化规律。研究表明:1)车站左、右洞子结构在各施工工况下弯矩峰值变化不大,说明了施工工序设计的合理性;2)由于左、右洞子结构接头位置的非对称设计和施工时边界条件的不同,其弯矩具有较大的差异,设计时需注意对控制截面的校核。

粉质黏土地层矩形顶管施工对地面变形影响实测研究

为了探究粉质黏土地层矩形顶管施工对周边环境的影响,依托郑州某地铁站出入口通道工程,对矩形顶管法施工过程中呈现的地面沉降规律和分布特征进行了研究,并针对工程中土体变形问题给出了相应的措施建议。研究结论如下:地面累计沉降变化共划分为4个阶段,各阶段地面累计沉降变化量占最终累计沉降量的比例分别为24.25%、20.42%、34.38%及20.95%。施工扰动影响范围为典型监测断面前方1.26 w(w为矩形顶管机宽度)至典型监测断面后方1.52 w;加固地层和非加固地层中,施工引起的地层损失率分别为1.01%~1.35%和2.50%~4.10%,横向影响范围分别为2.01 w~2.16 w和2.23 w~2.88 w。

地铁车站标准化断面人行通道类矩形顶管机的针对性设计与施工技术——以上海轨道交通14号线静安寺站工程为例

为实现城市核心区地下交通线网人行通道的绿色高效建造,探讨将现有断面形式多样、施工工艺繁杂的地下人行通道建造技术标准化、规范化的可行性,依托国内首个软土地区大断面矩形顶管法暗挖车站——上海轨道交通14号线静安寺站工程,在确定其站厅层人行通道断面形式设计的前提下,针对性地研制全断面类矩形隧道掘进机。详细介绍适应此种断面隧道开挖的类矩形顶管掘进机的切削系统、壳体系统、纠偏中继间系统、主顶进系统、驱动系统、螺旋机出土系统等主要系统的针对性设计;开发与此装备相适应的施工工艺,研究其进出洞地基加固、洞门止水、施工参数控制、管节减摩泥浆及控制施工工艺、土体改良等主要施工控制措施。现场实测变形数据分析表明:隧道轴线要求控制在±50 mm,地表沉降控制在-15.49~5.03 mm,满足工程要求,为城市轨道交通建设中实现全断面机械法开挖人行通道提供了一种标准化的解决方案。

复杂地质条件下矩形顶管下穿管线影响分析

为研究矩形顶管施工对邻近管线的影响,以某铁路出入口顶管工程为依托,建立三维数值模型对矩形顶管近接下穿管线过程中管线和地表变形规律进行研究,并结合现场实测数据进行分析。研究结果表明:(1)矩形顶管施工引起的地表变形以沉降为主,隧道上方土体产生了向隧道中心靠拢的趋势,地表沉降最大值16.3 mm,位于隧道中间位置,沉降影响范围为20 m;(2)受接收井的临空开挖面和施加在始发井的顶推力影响,开挖结束后接收井和始发井地表产生隆起,隆起最大值达到1.95 mm;(3)受土体挤压,管线水平位移最大值达到0.64 mm;在控制好管线沉降变形同时,也要注意对其施加水平约束,避免水平位移过大导致破坏;(4)管线变形和变形速率均在安全控制指标之内,数值模拟的管线变形规律与实测数据大致相同,数值模拟的地表和各管线变形规律是可信的。

地铁车站新预筑法施工中顶管间距的优化设计

基于土拱效应理论,建立新预筑法顶管施工中顶管土拱效应模型。根据模型中土拱轴线的受力,推导出土拱轴线支座约束反力与模型几何参数之间的关系式。将此关系式与拱顶和拱脚的强度控制条件方程联立,得到求解顶管间距的方程组。给出验算土拱整体稳定性的判别式,验证顶管间距计算值的合理性。以采用新预筑法施工的沈阳地铁新乐遗址站1号风道为例,采用上述方法计算得到的顶管间距为3.28 m;通过调整切管位置和钢管半径可以优化设计顶管间距,从而减少管材消耗,节省施工时间,降低地表沉降。

地铁暗挖车站STS管幕结构施工技术研究

在复杂地质及多风险源地段修建地铁车站,传统的暗挖工法不能满足施工需要,STS(steel tube slab)管幕工法作为一种修建超浅埋地铁暗挖车站的新型施工方法被提出。以STS管幕结构修建沈阳地铁某车站为依托,结合现场施工,通过现场试验和监测对顶管过程中的注浆减阻、管间掏土、螺栓连接、混凝土灌注和地表沉降等进行研究,解决了钢管顶进准确定位的难题和大直径带翼缘板钢管减阻问题,得到清理管间土和混凝土灌注的施工方法,并确保了STS管幕工法修建地铁暗挖车站管幕结构的成功实施。

顶管法在地铁车站出入口下穿通道中的应用与设计

对于下穿道路或管线等构筑物的地铁出入口通道,选择何种经济合理的施工工法以满足通道上方的沉降要求、减小施工风险一直是个工程难题。结合哈尔滨市轨道交通一号线电表厂站5号出入口下穿通道工程,介绍一种钢管节顶进后浇筑钢筋混凝土内衬的顶管施工方案,对该方案的比选、施工工艺及钢管节的设计进行论述。该方案可有效降低施工风险、缩减工期、减小对城市交通及管线工程的影响。

我国隧道及地下工程近两年的发展与展望

总结我国隧道及地下工程近两年的发展情况。1)铁路、公路、地铁、水工等主要领域的隧道总数和总长度快速增长。2)重难点隧道及地下工程建设进展顺利:青藏铁路关角隧道、兰新高铁祁连山隧道、兰渝铁路木寨岭隧道、烟台地下水封LPG洞库、渝黔高铁天坪隧道等相继完工;港珠澳大桥沉管隧道、引松供水隧洞、引汉济渭输水隧洞、武汉三阳路长江隧道、大瑞铁路高黎贡山隧道、京张高铁八达岭地下车站、惠州地下水封油库、湛江地下水封油库、珠海横琴地下综合管廊等在如期建设中。3)特长山岭隧道建设技术、软岩隧道大变形控制技术、高瓦斯隧道建设技术、岩爆隧道建设技术、大断面矩形顶管及矩形盾构设计与应用技术、隧道机械化施工水平等方面取得了进一步的突破。我国隧道及地下工程修建技术整体处于国际先进水平。国家新型城镇化建设、新一轮西部大开发、"一带一路"、海绵城市、城市地下综合管廊、城市轨道交通、京津冀协同发展、长江经济带、珠三角经济区等战略规划,为我国隧道及地下工程领域技术发展带来了前所未有的契机。最后,基于隧道及地下工程发展方向,指出超长隧道技术,高地应力软岩大变形控制技术,高水压、大断面水下隧道建设技术,高地温、高地热隧道建设技术,高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术,隧道运营维护管理技术,新材料研发与应用的开发等是今后需要深入研究的关键课题。

上海软弱地层采用盾构法及顶管法建造地铁车站的可行性方案研究

地铁建设进入了智能化发展时代,基于智能化地下施工装备技术修建地铁车站成为建筑领域的新热点。在研究国内外暗挖法修建地铁车站案例的基础上,归纳了盾构法建造地铁车站的技术路线,提出了几种适用于在软弱地层中采用大断面盾构或顶管等机械化施工方法修建地铁车站的新方案,并对各方案的适应性与发展前景进行评析,为地铁土建工程建设提供智能化解决方案。

带锁扣管幕顶管顶力研究

在管幕法顶管施工中,顶力计算的准确性对后续配套设备的选择至关重要,但现有的计算公式均未考虑锁扣对顶管顶力的影响。依托上海轨道交通14号线桂桥路站管幕段工程实例,对管幕顶管锁扣设计进行了介绍,并研究了锁扣对顶管顶力影响的机理。锁扣会阻碍泥浆套形成的完整性,增加顶进的摩阻力。锁扣挤压通过加固区时,会造成加固土体塑性破坏,对锁扣产生穿越加固区阻力。对分仓管、基准管、承插管和闭合管等4类顶管的实测顶力分别进行分析,提出带锁扣顶管顶力的计算公式。计算结果与实测顶力较为吻合,可应用于类似工程的顶力计算。

管幕预筑法大直径长距离钢管顶进施工技术

因后期需在钢管内进行结构施工,管幕预筑法中顶进的钢管均为大直径钢管。由此带来的顶进方向控制难度大、顶进阻力大、地面沉降不可控等问题,制约了管幕预筑法的应用。某地铁车站在国内首次采用管幕预筑法施工,通过采用激光导向、先导管导向板纠偏以及注浆减阻等技术措施,顶管施工精度、顶进速度、总体地面沉降均满足要求,取得了良好的效果。

暗挖车站组合顶管顶进沉降叠加效应影响分析

以深圳某拟建地铁车站暗挖工程为背景,基于ABAQUS软件建立了相应的三维有限元模型,研究了暗挖车站双洞组合顶管同侧先后顶进、异侧先后顶进和同侧同时顶进三种工况对地层沉降叠加效应的影响并作了对比分析。结果表明:在主要沉降区内,组合顶管施工引起其上部土层的沉降随深度的增加而增大;同侧先后顶进施工和异侧先后顶进施工的沉降叠加效应对周围土体的影响差别不大,其在开挖面地表产生的沉降槽约为组合顶管总宽度的2倍;第1组顶管顶进后,第2组顶管顶进产生的沉降更显著,第2组顶管竣工时造成的地表沉降比第一组增加73%;同侧同时顶进的组合顶管施工造成的周围土体沉降比顶管先后顶进施工大概增加了40%。

复杂工况条件下大断面矩形顶管接收施工技术

顶管施工是继盾构施工后发展起来的地下工程非开挖施工工艺。在顶管施工过程中,最关键的是始发出洞和接收进洞环节,在很大程度上将决定顶管施工的成败。依托南京S8线南延工程大桥站1号出入口通道大断面矩形顶管工程,在接收进洞环境保护要求高、接收加固区环境复杂、加固区有效长度仅约2m的条件下,通过风险分析,综合采取弃置机壳配合结构现浇,辅以加固区止水补强、增设应急降水井、顶管机增设注浆孔等技术措施,解决了富水地层紧邻敏感构筑物的顶管工程接收风险问题,顺利实现区间贯通。

大断面矩形顶管法地铁车站施工沉降控制技术实践——以上海轨道交通14号线静安寺站工程为例

大断面矩形顶管法在城市核心区轨道交通地铁车站建设中尚无相关工程经验,为满足其施工过程中的沉降控制要求,实现地铁车站施工的微扰动,以国内首个软土地区大断面矩形顶管法暗挖车站上海轨道交通14号线静安寺站为工程背景,详细介绍其已贯通的东线隧道施工沉降控制技术,即设定合理的推进参数、采用新型的管节止退装置、研发使用新型减摩触变泥浆和相应的压注工艺。其中,土舱上部土压力实际值略高于设定值,差异控制为-1.1%~7.5%,总推力、主刀盘转矩、推进速度与主刀盘转速等主要参数实际值严格控制在设定值范围内;新型的管节止退装置将管节回缩量控制在35 mm以内;新型减摩触变泥浆性能以满足间隙填充为主,兼顾减小土体与管节间的摩擦力。基于地表实测变形数据分析表明,东线顶管隧道施工过程中,纵向最大累计沉降发生在距接收井约18 m处,约为2倍主刀盘直径,地表整体沉降控制在-15~5 mm。

软土地区地铁车站矩形顶管法施工方案研究

对上海轨道交通14号线静安寺站工程,提出了软土地区车站总体布置方案,重点研究了采用矩形顶管法施工所涉及的管片几何断面、管节材料、拼装方式、接缝防水、抗震性能等关键内容并给出了解决方案。经分析,站台层顶管横断面取8.85 m×7.65 m,可采用钢管节+后浇钢筋混凝土结构型式的复合管节;顶管管节纵缝采用刚接接头,环缝采用改进型的F型承插口;暗挖段防水关键在于环缝防水处理,施工阶段采用承插口处弹性密封垫与钢套环挤压防水,使用阶段采用后浇的一体型钢筋混凝土结构防水。经有限元模拟分析表明,14号线静安寺站两端明挖、中间顶管法施工的车站结构可以满足抗震要求。

矩形顶管地铁车站内接收施工技术

国内矩形顶管运用在城市轨道交通地下过街通道工程中已有诸多成功案例,受用地、交通和管线等条件限制,有时无法实施接收井,顶管机需要在已建轨交车站内接收。现介绍了宁波市轨道交通1号线樱花公园站7号出入口工程矩形顶管站内接收施工技术,可为类似工程提供借鉴。

小半径曲线管幕修建暗挖地铁车站技术研究

为研究曲线管幕施工暗挖地铁车站的关键技术,采用理论计算、数值模拟和现场试验的方法,从设计和施工2方面进行研究,给出曲线管幕施工过程中顶推力的计算公式,计算得出曲线管幕设备所需顶推力范围;提出曲线顶管姿态与轴线控制措施;得到曲线管幕施工地铁车站对周围地层的影响规律;对曲线管幕的始发装置、导向装置及顶推力计算的合理性和适用性进行论证。

上海轨道交通6号线车站过街出入口采用大截面矩形顶管的设计与研究

在地铁车站的设计中对设置于路侧的车站一般要求配置兼具过街功能的出入口。在上海轨道交通6号线浦电路站、龙阳路站的设计中,采用大截面矩形顶管法方案,对工作井的设置、管节的拟定、管节接缝的防水、工作井与管节接头的防水等内容予以介绍,同时对在施工中发现的一些技术细节问题进行经验总结。

上海轨道交通6号线车站过街出入口采用大截面矩形顶管的设计与研究

在地铁车站的设计中对设置于路侧的车站一般要求配置兼具过街功能的出入口。此种出入口若横穿主要道路,由于路面交通流量大,地面以下市政管线密布,若采用明挖顺作施工,保证交通及搬迁管线难度较大,费用昂贵。在上海轨道交通6号线浦电路站、龙阳路站的设计中,对过街的出入口采用了矩形顶管的设计方案,取得了较为满意的效果,本文对两车站过街出入口采用大截面矩形顶管法方案设计中考虑的重点(包括工作井的设置、管节的拟定、管节接缝的防水、工作井与管节接头的防水等内容)予以介绍,同时对在施工中发现的一些技术细节问题的进行经验总结,以期对今后类似工程的设计及施工做进一步的总结改进,让大截面矩形顶管过街通道的技术更加成熟,应用更加广泛。