北京地铁粉质黏土地层新型PBA车站沉降规律研究

PBA(Pile-Beam-Arch)工法已成为北京地区繁华路段地铁暗挖车站的主流工艺,但因其工序转换复杂,施工流程步序多,易引起地层沉降。新型PBA工法是在单层4导洞PBA工法的基础上,将中间导洞联合,共用中隔壁,形成CD法(中隔壁法)施工的大断面导洞,相较于传统双层8导洞PBA工法以及近些年推广的单层4导洞PBA工法,地层沉降规律难以掌握。以北京地铁22号线甘露园站为依托,运用有限元数值分析软件模拟车站施工过程,结合现场实测数据分析粉质黏土地层新型PBA车站地层沉降规律。结果表明:粉质黏土地层新型PBA车站施工过程沉降最大发生在开挖面拱顶上方;地层沉降主要发生在导洞开挖与扣拱阶段,约占整体总沉降的89.5%;受中导洞形式影响,导洞施工阶段造成的地层沉降比传统PBA车站要大。

自平衡测试技术在PBA暗挖车站基桩承载力测试中的应用

随着轨道交通建设的快速发展,在城市核心区建设地铁车站大多数采用PBA法施工。对于双层四导洞暗挖车站最重要的是中桩和边桩的施工,在上层导洞边桩冠梁施工及车站扣拱作用下,中桩作为临时构件,承受上部结构荷载,因此对中桩承载力要求较高,边桩作为车站永久构件,中桩和边桩承载力关系到车站结构安全。为了检验基桩的实际承载力是否满足设计要求,需要对基桩进行静载试验。已有对基桩静载试验的方法如传统堆载法、锚桩法在PBA暗挖车站内无法实施,所以当前对PBA法施工的基桩只能采用自平衡法检测基桩承载力。从某PBA暗挖车站选取边桩B3在钢筋笼埋设荷载箱,进行了自平衡基桩承载力试验,得出上段桩和下段桩荷载-位移(Q-s)曲线,通过上、下段桩Q-s曲线等效转换,最后得出该桩满足设计规定的承载能力。

PBA暗挖地铁车站洞内地下连续墙施工力学响应分析

北京某地铁PBA暗挖车站采用边导洞内施工地下连续墙止水,在国内尚属首例。以该工程为依托,采用MIDAS软件模拟了PBA工法施工过程中洞内地下连续墙的力学响应规律,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:(1)地下连续墙施工引起的地表沉降量较小,约占地表总沉降量的9%;(2)扣拱施工阶段、站厅和站台层开挖支护阶段地下连续墙水平位移变化较大,在实际工程中需对这三个施工阶段加强监测和施工控制;(3)地下连续墙竖向位移整体以隆起变形为主,沉降变形不明显,沿地连墙纵向各施工阶段中墙顶的沉降量略有波动,整体上趋近均匀分布;(4)车站主体结构施工完成后,地下连续墙墙体所受的拉、压应力均未超过混凝土抗拉、抗压强度允许值,地下连续墙结构处于安全状态。

粉细砂地层PBA工法地铁车站管幕法超前支护施工技术

针对在粉细砂地层中,矿山法施工极易引起坍塌,而传统的超前小导管、深孔注浆、管棚等超前预支护措施,在粉细砂地层中难以达到地层加固效果的问题,结合北京地铁12号线蓟门桥站T型换乘节点进行研究,根据施工风险分析,采用管幕法超前支护方式,优化施工工艺,设计施工参数,明确施工控制要点,并经监控量测结果反馈,表明采用管幕法超前预支护,满足施工风险控制要求,同时为后续工程在粉细砂地层中管幕法超前预支护施工提供一定的参考借鉴。

深埋PBA地铁车站基础抗侧移稳定性研究

地铁暗挖车站多采用洞桩法(PBA)施工,埋深增加必然导致车站边桩条基产生更大侧向位移,影响施工安全。本文以北京某深埋PBA暗挖车站为例,通过理论计算及数值模拟分析,研究了不同工况下边桩条基侧移稳定性,并通过对比分析优化了传统的采用横向条基方案,提出条基预支顶抗侧移措施。本文较准确地预测了车站边桩条基侧向位移,并通过现场施工监控量测,验证了抗侧移措施的有效性,保证了车站顺利建成。相关研究成果对今后深埋暗挖地铁车站建设具有借鉴意义。

洞桩法地铁车站边桩结构受力机制的模型试验设计

为了方便学生更形象地理解洞桩法地铁车站边桩结构的受力机制,该文以广州地区某洞桩法地铁车站工程为依托,设计了一种简化的洞桩法车站边桩结构模型试验。基于该试验方法,演示分析了边桩结构在洞桩法车站开挖过程中的施工力学行为规律,并对比研究了不同桩型布置参数下的桩后土压力、边桩结构的力学和变形规律。通过该试验,为学生展示了洞桩法边桩结构模型的设计、制作、试验具体操作及数据监测的全过程,从而让学生更好地掌握洞桩法车站边桩结构力学行为演变规律,以及采用不同边桩布置型式的力学行为差异。

大直径土压平衡盾构及其车站PBA法扩挖技术

为克服城市复杂环境下地铁车站和常规双线隧道布局受限难题,建立采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站的建设新思路。以北京地铁14号线东风北桥站(不含)—将台站—高家园站—望京南站(不含)为背景,介绍利用外径为10.22 m的大直径盾构进行区间隧道施工以及在区间隧道成型基础上采用洞桩法(Pile-Beam-Arch,PBA)扩挖地铁车站的施工工艺和技术,重点介绍区间与车站施工衔接工序(穿越风道)和管片拆除等关键技术。工程实施结果表明:大直径盾构施工及其暗挖车站扩挖技术是一种工艺新颖、技术先进、安全可靠的集成建造技术,且对周边环境影响受控,是值得进一步推广应用的施工工法。

PBA工法扣拱施工顺序的优化分析研究

合理的扣拱施工顺序是PBA工法施工地铁车站的关键.以北京地铁6号线东大桥站为依托,采用三维有限差分方法 FLAC3D研究了PBA工法中不同扣拱顺序下地表沉降与结构力学行为的影响.研究结果表明:先中后边的扣拱施工顺序下,产生的地表沉降与结构受力均较大,但中柱柱顶的侧移可以得到有效控制.并进一步提出扣拱施工顺序选取的原则,研究结果对PBA工法扣拱顺序的设计与施工具有一定指导意义.

地铁暗挖车站洞桩法(PBA)施工技术

介绍北京地铁10号线工体北路暗挖车站洞桩法(PBA)施工技术,包括该方法的原理和特点、施工步序,分析总结了PBA法的关键技术。PBA法在当前地铁施工中有一定的应用前景,可为今后类似工程施工提供借鉴和参考。

洞桩法(PBA)暗挖多跨地铁车站扣拱施工

结合已成功修建的沈阳地铁一期工程青年大街站施工,介绍洞桩法(PBA)暗挖三跨三联拱地铁车站二次衬砌扣拱施工中的模板架设及混凝土浇注等具体技术环节;同时,针对容易出现防水质量问题的扣拱与边墙反缝施工,进行经验介绍;最后,结合施工前的数值模拟及施工中的监控量测实测数据,对多跨地铁车站扣拱施工过程地表沉降特征进行分析,得出扣拱施工是PBA工法中的关键性工序。

PBA法施工群洞开挖时空效应的理论计算模型

针对大跨PBA法施工中出现的梁柱等结构尺寸偏差、初支裂缝和表观缺陷等问题,采用随机介质理论,建立群洞开挖时空效应的理论分析模型,分析了PBA工法左右不对称施工导致扣拱偏差的原因。以PBA典型车站实际工程中8导洞非对称开挖为例,研究了大跨断面隧道中多个导洞分步施工引起地层空间不均匀变化的机理。对扣拱偏差现象产生的本质成因进行分析,再现了地表沉降槽空间形态随导洞开挖而左右摆动的变形规律。根据以上研究,确定了分别成拱封闭成环、快速同步作业、侧洞分跨扣拱及施工优化来实现对称同步是消除或减小扣拱偏差现象的主要对策。

PBA洞桩法扣拱施工地表沉降数值模拟研究

结合沈阳地铁车站PBA洞桩法施工,采用MIDAS-GTS岩土数值分析软件模拟PBA洞桩法扣拱施工工艺;通过对数值模拟结果的分析,研究PBA洞桩法扣拱施工时地表沉降的规律和特点,为沈阳地区PBA洞桩法施工提供参考.

城市轨道交通暗挖洞桩法车站拱顶矢跨比对钢管桩受力和地面沉降的影响分析

[目的]拱顶矢跨比影响着城市轨道交通暗挖洞桩法车站的建筑高度,以及车站设计的合理性和施工的安全性,需对拱顶矢跨比对钢管桩的受力以及地面沉降的影响进行研究。[方法]构建城市轨道交通车站拱顶结构力学模型,分析不同拱顶矢跨比下的结构内力。通过数值模拟分析软件建立车站-地层三维数值模型,结合地面沉降数值模拟值和现场监测值进行对比分析,论证模型的合理性。同时研究了暗挖洞桩法施工时钢管桩的力学特性,以及其对地面沉降的影响。[结果及结论]拱顶矢跨比从0.20到0.40变化时,拱顶结构的最大弯矩、最大轴力及最大剪力均呈递减趋势,钢管桩的最大轴力呈先减少后增大的趋势;当拱顶矢跨比为0.30时,中桩轴力为最小;随着拱顶矢跨比的增大,地面沉降呈先减少后增大的趋势,地面沉降控制最优的拱顶矢跨比为0.30,比拱顶矢跨比为0.20时减少了34%。导洞施工和扣拱施工是地面产生沉降最明显的两个阶段,合理的拱顶矢跨比会提高导洞施工和扣拱施工阶段地面沉降量的占比,进而减弱后续车站主体结构土体开挖对土层的扰动。

洞柱法地下车站施工阶段的全量法与增量法对比分析

以在建北京地铁12号线地下3层、双柱、3跨洞柱法车站为例,利用Midas Gen软件建立二维计算模型,并针对车站结构大拱、负一层中板、负二层中板、底板等施工完毕的4个工况分别采用全量法与增量法进行了构件内力分析计算,对比了2种计算方法在相同施工阶段中构件内力的计算结果。其中:拱部弯矩、侧墙弯矩、中板弯矩、中柱轴力的最大差异百分比分别为-52.36%、-105.52%、57.12%、-5.91%;使用Midas GTS软件建立了三维分析模型,比较了2种计算方法与三维分析模型的结构变形特征;通过对二维和三维模型计算结果对比分析与讨论,证明全量法与增量法在洞柱法地下车站施工阶段构件内力计算中的差异不可忽略。因此,为了保证工程设计的准确性与安全性,应采用增量法对洞柱法地下结构进行施工阶段内力分析。该研究成果可为类似结构工程设计提供参考。

地铁车站PBA工法小导洞施工方案优化研究

浅埋暗挖PBA工法施工的关键在于导洞,运用数值模拟和层次权重决策分析法,研究北京地铁6号线花园桥站导洞施工的最优方案,结果表明:(1)导洞开挖面距离桩基11 m时桩基开始沉降,导洞紧邻桩基施工时桩基沉降近似正比例增加;(2)超前小导管注浆加固导洞拱顶,随挖随护喷射混凝土和对紧邻桩基的导洞施做临时仰拱可有效控制导洞洞周变形;(3)先施工下层导洞,后施工上层导洞,先施工边导洞,后施工中导洞对控制导洞拱顶、地表及邻近桩基的位移最有利。

暗挖PBA车站顶拱矢跨比对钢管柱受力特征及地表变形影响研究——以北京地铁17号线香河园站为例

为研究顶拱矢跨比的改变对车站钢管柱受力安全及地表变形的影响,以北京地铁17号线香河园站为背景,建立拱结构力学理论模型,通过理论分析得到拱结构在拱脚处的内力随矢跨比的变化规律;结合数值模拟方法及现场实测数据分析,得到不同顶拱矢跨比下钢管柱受力特征及地表变形规律。研究结果表明:1)不同顶拱矢跨比条件下,钢管柱剪力与弯矩最大值均出现在中板位置附近;2)随着顶拱矢跨比的增大,钢管柱的轴力和地表沉降最大值均呈先减小后增大趋势,与理论分析结果一致;3)PBA车站在二次衬砌扣拱施工阶段钢管柱轴力涨幅最大,此阶段完成时钢管柱轴力占车站完工轴力的75%以上;4)车站主体结构施作完成后,地表最大沉降在车站中线上方,沉降槽曲线以车站中线左右对称分布,与小导洞的对称形式相同,且顶拱矢跨比较小的车站,因施工引起的不均匀沉降较小,有利于控制地表变形。

PBA工法横通道及导洞施工对地表沉降的影响

为了研究PBA工法中双层横通道与双向导洞施工顺序对横通道中心线处地表沉降的影响,运用FLAC3D有限差分数值模拟软件,模拟了四种不同施工顺序的方案,并提取横通道中心线处地表沉降值,基于Peck公式进行拟合,得到每种施工方案下的最大沉降值、反弯点距离和最大沉降位置。每种方案的最大沉降位置处,分别计算横通道施工与导洞施工所引起的沉降占总沉降的比例,并对比四种方案的计算结果进行对比。分析结果表明:不同的开挖顺序对最终的地表沉降的影响差别较小;小导洞的开挖是引起地表沉降的主要因素;先开挖同一侧导洞可减小反弯点距离;最大沉降点位置偏向横通道始挖处;先开挖上层横通道,可以降低开挖下层横通道所引起的地表沉降的占比。

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工法暗挖车站导洞施工应力场分布研究

为研究地铁车站采用PBA工法施工时,导洞开挖顺序对车站范围土体竖向应力分布的影响,利用数值模拟的方法,建立了双层双向开挖的导洞群数值模型,提出4种导洞施工方案进行对比,给出了特征平面应力场分布图,着重分析了不同施工方案对应力场分布规律、应力集中系数及应力极值点位置等的影响。结果表明:先开挖上层或下层导洞,会使得先开挖导洞所在层周围土体的应力集中程度高于后开挖者;从应力集中程度、塑性区分布和施工便利性的角度综合考虑,方案四和方案一可在实际施工中优先选用;应力极值点基本都处于车站靠横通道进口一侧,在交叉区域形成较为明显的应力集中现象,施工中需要做好交叉口的支护作业来应对这一问题。

北京地铁大兴机场线矩形断面大跨度隧道上穿施工时对既有线结构变形的控制

目的:新建地铁线路上穿既有线时,若穿越的地层浅薄,地质松散软弱,则需选择合适的施工方法来有效控制既有线的结构变形,以保证既有线的运营安全。方法:依托北京地铁大兴机场线磁各庄站—草桥站区间矩形断面大跨度隧道上穿既有地铁10号线草桥站—纪家庙站区间盾构隧道工程,研究施工期间对既有线变形的控制。对施工方案进行比选,运用FLAC3D软件模拟施工过程,预测既有线隧道及道床的结构变形,总结施工过程中的既有线结构变形规律,进而确定关键工序的变形控制措施。在实际施工时密切监测既有线结构变形指标,并对实际监测结果和预测结果进行对比分析。结果及结论:通过方案比选,确定了采用PBA法(洞桩逆作法)暗挖上穿施工。制定了管幕、分段分层开挖均衡卸荷、预应力锚索及底板下低压注浆等关键工序的变形控制措施。根据模拟预测结果,既有线隧道结构底部最大上浮值为0.41 mm,顶部最大上浮值为1.72 mm,符合累计最大变形2 mm的控制要求。根据实际监测结果,既有线隧道结构上浮1.32 mm、水平收敛1.00 mm,道床上浮1.20 mm,管片错台-0.04 mm,施工过程中的既有线结构变形零预警,说明既有线变形始终可控。