滨海土岩地层浅埋暗挖车站临时支撑拆除优化分析

以滨海地区某地铁暗挖车站初支拱盖法开挖为例,采用有限元数值模拟方法对临时支撑拆除方案进行分析,并结合实测数据进行验证。结果表明:围岩沉降最大值位于拱顶部位,两侧拱腰附近的位移量小于拱顶,围岩表现出明显的收敛性;最后拆除与拱顶连接的竖撑对控制拱顶初支沉降效果较好,且在拆除过程中可保证横撑与竖撑有连接部分;优化后的拆除方案考虑二衬施作,下部竖撑采用间隔拆除的方法,拱脚二衬对拱盖上部围岩提供支撑保护作用,可控制拱顶附近发生过大沉降;拆撑时应加强监测,现场实测数据可见采用优化后的拆除方案,地表沉降、拱顶沉降与净空收敛变化趋势较为稳定。

双层叠合初支拱盖法支护结构安全性评价方法

文章通过分析双层叠合初支拱盖法围岩破坏特征,提出双层叠合初支拱盖法分为拱部结构和整体结构2次安全性评价的思路,并推导加强初支荷载分配系数计算公式和边墙附加水平压力计算公式,提出拱部结构、整体结构计算模型和安全性评价流程。最后将此安全性评价方法应用于重庆市轨道交通5号线凤西路车站工程。研究表明,双层叠合初支中的加强初支荷载分配系数与一次及加强初支的厚度、弹性模量和泊松比等因素有关;拱部结构拱脚底面竖向应力与围岩物理力学性质、拱脚竖向应力和宽度等因素有关;拱部结构安全性评价可分为一次初支模型和双层叠合初支模型,评价的关键分别是所承受围岩荷载依据加强初支荷载分配系数进行分配,整体结构安全性评价须考虑边墙附加应力作用。

上软下硬浅埋暗挖大跨地铁车站施工力学效应研究

为研究初支拱盖法在上软下硬浅埋暗挖大跨地铁车站开挖中的适应性,基于ANSYS有限元软件进行了二次开发,依托青岛地铁湛山车站建立计算模型,开展了洞室开挖各施工工序下“围岩-支护”系统的施工力学效应研究。结果表明:车站洞室各开挖工序下围岩变形均呈突增态势,当开挖完成上部拱盖后,前6步围岩位移占总变形的70%;洞室围岩应力随着开挖工序的进行在不断调整,最大主压应力总体上呈较高水平,且在整个开挖过程中均维持在-2MPa附近;塑性区面积随着开挖工序的不断进行而调整,最大进深为3.21m;钢拱架的弯矩随着开挖工序的不断进行而调整,在开挖中最大达108kN·m,当拱盖开挖并支护封闭后,钢拱架中的最大弯矩呈下降态势;车站洞室的开挖将引起地表一定程度的沉降致使形成“沉降槽”,隧道轴线正中的地表最大沉降达13.4mm,然后沿其两侧逐渐降低,在距隧道中心位置约4倍跨度的区域外,沉降值近于0。

地铁车站交叠式群洞结构施工过程动态安全变化对比研究

目的:由于对隧道的稳定性评价缺乏合理的评判标准,传统有限元方法无法得到隧道工程的安全系数和围岩破坏面,为解决此问题,将有限元强度折减法引入到隧道施工稳定性分析与控制中。方法:以青岛某地铁车站为例,尝试将强度折减法应用于研究该车站隧道施工过程中的各阶段安全系数动态变化,并对关键施工工序围岩塑性区进行分析。将施工现场的监测数据与数值模型进行对比,验证模型的准确性。通过等效塑性应变和围岩位移,研究叠式群洞地铁车站典型开挖工况下的整体极限状态,指出施工过程中的围岩潜在破坏面,同时研究了站台的水平极限间距和站厅与站台的垂直极限间距,以期为这类地下结构的初步设计和施工过程评价提供依据。结果及结论:各开挖步中初期支护的施作都会对围岩整体稳定安全系数有不同程度的提高,其中区域3的开挖为最不利施工步骤,围岩会产生塑性区贯通现象,加剧围岩变形,增加站台层衬砌受力,此时车站整体安全系数达到最小;站台层水平极限间距和站厅-站台垂直极限间距分别为4.5 m和1.8 m,此时整体安全系数的最小值为1.0。

辉绿岩侵入花岗岩地层条件下大跨度地铁车站暗挖施工方法比选

目的:青岛地铁6号线华山一路站处于辉绿岩侵入花岗岩地层而形成的复杂异质地层中,不同施工方法下车站开挖力学响应、围岩变形与地面沉降差异较大,需要从中优选出最优的施工方法。方法:依托青岛地铁6号线华山一路站(该站为辉绿岩侵入花岗岩地层复杂异质地层)工程,对CD(中隔壁)法、CRD(交叉中隔壁)法、双侧壁导坑法和初支拱盖法4种施工方法进行了三维数值模拟分析,对比了各施工方法下地面沉降、隧道洞周围岩变形和车站塑性区的分布规律,进而优选出合理的施工方法。结果及结论:车站开挖后围岩产生非对称变形,辉绿岩一侧的地面沉降及围岩变形均大于花岗岩一侧,辉绿岩一侧的塑性区也大于花岗岩一侧;双侧壁导坑法和初支拱盖法在地面沉降及围岩变形上的控制效果较好;在变形程度和破坏区域发展方面,双侧壁导坑法和初支拱盖法优于CRD法,CRD法优于CD法,所以双侧壁导坑法和初支拱盖法控制变形的效果较好,数值分析后认为这2种施工方法均可行。初支拱盖法是最优施工方法。监测结果表明,初支拱盖法在控制围岩变形和地面沉降上效果良好。

有限元法在双连拱隧道初期支护设计中的应用

结合某双连拱隧道的工程地质条件和支护设计特点,借助有限元软件3D-σ,模拟分析了隧道锚喷支护和锚喷钢拱支护两种支护方式的支护效果;并通过改变喷层厚度、钢拱架间距、钢拱架强度等支护参数,分析了其对隧道围岩稳定性的影响,为优化双连拱隧道初期的支护设计提供了参考依据。

一种新拱盖法——叠合初支拱盖法的特点与应用

通过指出2种拱盖法(二衬拱盖法和初支拱盖法)的不足,提出了一种新的拱盖法——叠合初支拱盖法;然后详细阐述了叠合初支拱盖法的施工工序、关键施工技术和施工要点,最后通过比较3种拱盖法,明确了叠合初支拱盖法的优缺点。分析表明,叠合初支拱盖法采用的双层叠合初支整体受力体系,极大提高了拱盖的承载能力;其施工技术关键在于2层初支的良好叠合和大拱脚的加固与保护,以及下断面边墙部的爆破控制。叠合初支拱盖法在很大程度上提高了拱盖法对围岩条件的适应能力,施工更加安全,质量更有保障,使拱盖法可在大范围进行推广应用,但在施工进度和施工工艺上仍需进一步完善、提高。

大跨度地铁车站初支拱盖法支护参数研究

以重庆某地铁项目采用初支拱盖法进行暗挖车站施工为背景,通过对初支拱盖法的荷载确定方法、支护结构承载能力计算方法,以及拱盖法的安全评价方法等进行分析研究,结果表明:当地铁车站处于深埋状态时,岩土压力偏低且可控,可采用30～35 cm厚的单层初支拱盖;当地铁车站处于浅埋状态时,岩土压力偏大,宜采用40～50 cm厚的单层初支拱盖;拱盖法应关注拱盖基础的稳定,不仅要采用锚杆甚至锚索等可靠的加固措施,而且局部应采用人工或机械切割等方法开挖,以减少对基础岩体的损伤与破坏。

大跨暗挖车站叠合初支拱盖法施工适应性研究

贵阳轨道交通2号线省医站位于上软下硬的复合地层中.为了分析叠合初支拱盖法对本工程的适应性,本文采用数值模拟的方法,对施工可能引起的地表沉降、拱顶沉降、管线竖向位移、支护结构轴力和围岩塑性区分布进行了分析研究.结果表明:叠合初支拱盖法沉降控制效果理想、围岩塑性区分布范围和塑性应变值较小,但初期支护拉压区转换频繁,较为薄弱,易受破坏.与现场实测地表沉降数据对比显示,数值模拟结果在变化趋势上与实测结果基本一致,最终沉降量值也较为接近.因此,省医站主隧道选用叠合初支拱盖法进行施工合理、可行.

多位移反分析浅埋偏压隧道初期支护荷载分布研究

为了直接求解浅埋偏压隧道支护结构承受的围岩压力荷载,确保隧道支护结构施工稳定性,解决监控数据难以直观反馈施工优化的技术难题,采用拱顶沉降与水平收敛相结合的多位移反分析法,建立平面有限元模型,引入应力释放率与荷载偏压参数,结合浅埋偏压隧道特点,运用影响值加载原理,推导了围岩偏压分布公式。结合工程实例,对比同断面压力盒数据表明,利用多位移反分析法推导的偏压围岩分布公式可靠,计算结果可靠,公式系数的调整能有效配合并指导施工变更,以期为相似地质条件下隧道监控量测反馈施工再设计提供参考。

临近高架桥初支拱盖法车站施工影响分析

初支拱盖法地铁车站及区间施工时临近城市高架桥产生不利影响,在车站设计方案和高架桥保护措施的基础上,建立了临近桥梁的车站及区间隧道三维有限元模型,详细分析了不同施工步序下桥桩水平位移、竖向位移及差异沉降变化特征。研究表明桥桩位移以竖向和向地铁方向的横向水平位移为主;桥桩位移变化特性与空间位置关系有关;车站拱部CD开挖引起的桥桩竖向位移约占总竖向位移的2/3,是桥梁监测的关键阶段;综合计算结果,高架桥相关位移未超过控制值,可认为车站设计参数和桥梁保护措施符合市政桥梁保护要求。为类似条件下初支拱盖法地铁车站施工中临近桥梁保护提供借鉴与参考。

浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法

青岛地铁3号线中山公园站处于全风化、强风化岩层中,岩层节理裂隙发育,围岩自稳能力差。针对本工程厚碎裂岩层的地质特点,通过数值仿真结合施工监测的方法,研究了破碎地层拱盖法施工的围岩应力与塑性发展情况,并在此基础上,提出了浅埋碎裂岩层地铁车站拱盖—桩锚组合施工工法,确定了合理可行的施工工艺。研究结果表明,采用拱盖—桩锚组合法可以在支护结构周围形成一个稳定的应力承载环,有效地控制地层沉降和围岩塑性发展,确保了车站主体结构的施工安全与整体稳定。该施工工法较好地适应了青岛地区特殊的厚强风化层的地质特点。

含软弱夹层地铁车站拱盖-锚索-注浆组合支护体系研究

青岛地铁2号线枣山路车站采用大拱脚拱盖法施工揭示的地质情况与原地质勘探结果不符,原支护体系无法满足地表沉降、拱顶沉降及主体结构受力的要求,因此提出含软弱夹层地铁车站拱盖-锚索-注浆组合支护体系。运用数值分析及稳定性增量的方法研究了注浆加固层厚度、锚索位置及条数、锚索初始预应力对支护效果的影响,确定了该组合支护体系最优的支护参数:注浆加固层厚度为3 m,拱脚及下断面中部各打设1根预应力为200 k N的锚索。

超大跨度暗挖地铁车站单层初期支护拱盖法技术研究

为了研究单层初期支护拱盖法在超大断面暗挖地铁车站中的适用性及支护参数,文章以重庆地铁9号线宝圣湖站为工程依托,采用文献检索、数值模拟分析和现场监测等手段,对单层初期支护拱盖法和双侧壁导坑法开挖引起的隧道拱顶沉降和周边位移情况、单层初期支护拱盖法支护参数以及大拱脚和侧边墙拱架的连接方式展开研究,结果表明:与双侧壁导坑法相比,宝圣湖站采用单层初期支护拱盖法拱顶沉降量较小、水平位移较大;将大拱脚和侧边墙拱架的连接方式从搭接优化为焊接,可使初期支护整体封闭成环,有利于隧道初期支护整体受力。

基于两种拱盖法修建的青岛地区上软下硬岩质地层大跨隧道结构稳定性研究

拱盖法是基于纵深刚度差异较大的“上软下硬”地层条件,在充分吸取盖挖法、双侧壁导坑法等工法的成功经验或者不足之处的基础上发展起来的一种暗挖大跨隧道修建技术,拱盖法主要有双层初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法。文章以青岛地铁某暗挖大跨车站为例,结合站址范围内上软下硬复合地层的特征,通过数值方法对两种拱盖法修筑的隧道结构稳定性进行分析研究。结果表明:1)二次衬砌拱盖法采用纵向9 m拆撑安全步距施工时,外层初期支护棚护作用的“空间刚度效应”不足以弥补其拱盖的“拱”效应,双层初期支护拱盖法修筑技术更有利于隧道变形控制;2)隧道下部岩体开挖时拱盖结构的承载、保护作用显著,但在相同等地质环境条件下,二次衬砌拱盖法施工对拱脚岩体的塑性破坏作用更明显,换言之即二次衬砌拱脚对岩基的强度和刚度要求更高;3)初期支护拱盖法结构受力控制部位为拱肩及拱脚,二次衬砌拱盖法结构受力控制部位为拱脚,后者拱脚控制内力约为前者的1.56倍,前者的“梁”效应比较明显,后者的“脚”效应比较明显;4)为地铁百年服务工程安全计,建议优先考虑采用双层初期支护拱盖法施工。

处于上软下硬地层的青岛某地铁车站初支拱盖法施工变形规律及控制

以处于上软下硬地层的青岛地铁某车站修建为背景,采用数值模拟及现场监测相结合的方法,对初支拱盖法施工变形规律及控制进行了研究。结果表明:拱盖中间导洞的开挖、拱盖施作和临时支撑的拆除,是车站修建中的几个关键工序;拱盖施工阶段,拱脚与拱肩部位受力转换频繁,沉降变形较明显,临时支撑拆除造成拱部围岩二次应力释放,需采用一定支护手段控制沉降;沉降槽最大值随开挖推进不断发生移动,直到中间导洞开挖时沉降最大值逐渐向隧道中心线上移动;适当缩小施工进尺距离与增加支护系统的刚度,对控制车站结构变形速率与变形量具有积极作用。

浅埋暗挖隧道扣拱施工影响效应分析

在浅埋暗挖隧道扣拱开挖支护施工中,易产生应力集中、塑性区域叠加、地层反复扰动、力学转换复杂、不平衡推力等现象,影响拱部初期支护稳定性,易引起边跨混凝土开裂,出现渗漏水。介绍浅埋暗挖隧道扣拱施工工序及施工要点,通过对地层应力、变位的监控量测,分析力学特性、变形规律,并对各工序的影响效应进行分析。研究表明：1）应力变化具有明显的空间效应,随着施工工序的变化,应力也相应变化,拱肩变化最为明显,拱顶变化较小;2）不同工序的施工引起的变形不同,初期支护拱架割除产生1~2 mm下沉量,占总下沉量的30%;3）确定了初期支护割除对拱顶下沉的影响范围为掌子面前方、后方,纵向距离为6 m,约等于2倍洞径。

基于数值模拟的软岩双连拱隧道施工工法比选分析

以贵阳轨道交通2#线某段双连拱隧道为研究对象,利用数值分析软件对“中导洞+上下台阶法”和“中导洞+CRD法”进行开挖支护动态模拟,通过破坏区、洞周变形、地表变形、二次应力场和初支结构内力5个指标对两种工法效果进行比较。研究结果表明,两种方法计算的各项指标都在允许范围内,CRD法引起的隧道围岩扰动程度较弱,更能有效地控制变形;但是在支护结构受力、施工进度和工字钢材料用量上不占优势。建议在地层条件复杂或施工要求较高的区域选择CRD法;其他地方在确保安全的情况下采用台阶法进行快速、经济施工。

初支拱盖法在地铁车站施工中的应用

本文以实际案例为载体，简要分析了地铁车站施工中初支拱盖法的具体应用与技术要点，旨在提高我国地铁车站设计施工的整体水平，以供读者参考指正。

基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法关键技术研究

基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法是借鉴"明挖逆作"的施工理念,采用双侧壁导坑法或其他分部开挖工法完成隧道拱部开挖与二衬拱盖施工,在拱盖形成后,隧道中下部断面通过永临结合的支锚体系和合理的施工组织,通过开挖支护与衬砌结构的逆作法施工减小工程风险,降低施工难度;在隧道中下部断面施工阶段,沿隧道纵向、横向、竖向进行三维空间施工组织,为隧道施工提供了充足的施工作业空间。目前,该工法已成功应用于重庆轨道交通环线一期工程民安大道站主体隧道工程建设。通过工程实践证明,该工法在降低工程风险、减小施工难度的同时,能有效提高施工效率、减少工程投资、节约工期。