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。

浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术研究

针对浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术进行研究,以实际工程案例为抓手,着重强调单层初支拱盖法施工过程中的关键技术应用,面对浅埋大跨度及复杂周边环境等难题,构建稳定可靠的拱盖结构,保证建设活动安全稳定进行。对超前支护技术、帷幕注浆技术、格栅钢架技术、预应力锚杆技术、混凝土喷射技术、二次衬砌技术等核心要点进行了详细分析,确保单层初支拱盖法技术在浅埋大跨度暗挖车站施工中运用的科学性、合理性和可行性。

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。

上软下硬地层隧道双层初支拱盖法应用研究

本文结合工程实际应用,系统总结环形导坑法、双侧壁导坑法、台阶法的优缺点。结合上软下硬地层的地质特点,对传统拱盖法做了进一步的优化,提出了双层初支拱盖法,并将其应用于青岛地铁2号线海川路站、徐家麦岛站。研究结果表明:在整个上台阶施工中,地面最大沉降可达12 mm左右,拱顶最大沉降可达7 mm左右。Ⅱ、Ⅲ级围岩采用单层支护可行,Ⅳ级围岩及更差的地层采用分部、分导洞开挖,双层初支。在硬岩地区,采取完全双侧壁导坑的工法不合理。

地铁车站双层初期支护拱盖法施工过程力学行为研究

拱盖法目前已有较为广泛的推广及应用,现有研究均认识到拱盖是施工的关键,但缺少对施工过程力学行为的深入研究。基于此,以青岛地铁2号线西延段小港站标准段为工程依托,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对“双层初期支护拱盖法”施工过程的力学行为进行研究,重点关注临时竖撑拆除时的力学效应。结果表明:双层拱盖体系充分利用了下层较硬岩土体的承载作用,有效地控制了地表沉降和围岩变形;拆除竖撑前,拱顶压力主要由临时竖撑和第一层拱盖承担,拆除竖撑后,拱顶再次下沉,体系发生应力转换,两层拱盖最终进入协同工作阶段;从最终结果来看,双层拱盖法满足安全施工的要求,已在小港站的施工中得到验证,实现了浅埋大跨度地下结构快速安全施工。