淺埋暗挖超大跨地鐵車站施工控制技術(shù)

1、 隧道施工技術(shù)胡國偉,程文斌,張宇寧一淺埋暗挖超大跨地鐵車站施工控制技術(shù)后,要加強(qiáng)監(jiān)測,控制地表下沉,所以采用分層、分段、分塊二襯施工方案是合理的。(3兩側(cè)邊洞開挖過程中,隧道中線地表沉降量約占總沉降量的10%,對遠(yuǎn)離中線處的地表沉降影響較大,在1倍洞徑處約占18%,在2倍洞徑處約占35%;邊洞上臺階開挖引起的沉降是主要的,下臺階及、部開挖引起的沉降較小。說明邊洞的開挖對地表最大沉降點(diǎn)的影響較小,其主要影響是擴(kuò)大了地表下沉的影響范圍,所以施工過程中,要擴(kuò)大監(jiān)控監(jiān)測的范圍,對周邊建筑、地下管線要加強(qiáng)監(jiān)測;邊洞施工與中洞類似,控制上臺階對地表沉降的影響以及優(yōu)化爆破參數(shù)是施工的重點(diǎn)。(4邊洞及中板二

2、襯期間,由于臨時支撐全部要拆除,所以計(jì)算的地面沉降量較大,占總沉降量的5%一10%,所以期間也是監(jiān)控的重點(diǎn),其施工順序同中洞二襯,宜采用分層、分段、分塊二襯的施工方案。圖6為隧道I、部拱頂截取的節(jié)點(diǎn)位移隨施工工序的變化曲線圖,由圖可知,隧道開始進(jìn)洞時,拱頂下沉量較大,約占總下沉量的80%,所以控制進(jìn)洞時拱頂下沉是整個拱頂下沉控制、保證隧道凈空的關(guān)鍵工序,所以施工過程中要加強(qiáng)超前支護(hù)和注漿等輔助工藝。I、部拱頂下沉是由I一部開挖及中洞二襯引起的,說明中洞施作二襯后,初期支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定,說明二襯后支護(hù)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。、部拱頂下沉主要是上下臺階開挖引起的,在邊洞二襯期間由于中板二襯的施工,臨時支

3、撐拆除,、部拱頂暴露時間較長,有較明顯下沉,所以施工中要控制邊洞及中板二襯期間兩側(cè)邊洞的拱頂下沉。施工工序圖6不同施工工序下拱頂下沉曲線繪制了從施工豎井開挖到中洞開挖初支完畢的C135觀測斷面(距離隧道洞I=l8m地表沉降曲線,見圖7。由圖可知,在豎井開挖期間,從豎井施工開始到隧道進(jìn)洞,地表沉降已趨于穩(wěn)定,屬于先期沉降階段,該階段沉降510mm,主要是由于豎井開挖引起前后方地層應(yīng)力場發(fā)生變化,以及地下水的流失而引起的先期沉降。從隧道開挖開始,地表沉降逐步增加,屬于沉降急劇增大階段,累計(jì)最大沉降約25mm,該階段沉降1520mm,主要是由于中洞上部I一部斷面開挖引起,沉降量占總沉降量的60%一7

4、0%,說明隧道開挖對覆蓋巖土體產(chǎn)生擾動,引起了初始地應(yīng)力場狀態(tài)的改變,tip-次應(yīng)力場,對應(yīng)產(chǎn)生的位移場主要是由于開挖面的應(yīng)力釋放、附加應(yīng)力等引起地層的彈塑性變形,進(jìn)而地層擾動,地表開始沉降。而V、部開挖時地表沉降值較小,這與數(shù)值模擬結(jié)果吻合,說明施工中采用的控制爆破方案合理,有效降低了爆破振動引起的地表沉降。因此,控制I一部斷面的開挖引起的沉降是施工重點(diǎn)工序,這與數(shù)值模擬的規(guī)律是一致的。說明中洞開挖期間,數(shù)值仿真的結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)比較吻合,這對下一步中洞二襯與邊洞開挖、二襯期間現(xiàn)場編制監(jiān)控監(jiān)測方案、控制地表沉降、加快施工進(jìn)度、保障施工組織具有重要指導(dǎo)意義。觀測時問2006-020220

5、0645一132006-08-21洞二襯|圖7實(shí)測地表下沉曲線4.2支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析及施工優(yōu)化中洞法施工分塊多,工序多,節(jié)點(diǎn)多,結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換次數(shù)多,結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力多次變化和疊加,結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)非常復(fù)雜,由仿真分析結(jié)果如下。(1中洞開挖過程中,I一部拱角、中隔墻中部及拱頂中部彎矩最大;中洞二襯后,隨著邊洞的開挖,最大彎矩出現(xiàn)在三連拱拱部的結(jié)合處及上部邊洞拱角、拱部及中隔墻。所以,開挖過程中應(yīng)對上部斷面拱角增加鎖角錨桿,在邊洞開挖及二襯過程中要加強(qiáng)與中洞結(jié)合處的襯砌支護(hù),防止彎矩過大造成施工縫處的較大變形。(2中洞開挖過程中,支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大軸力出現(xiàn)在中隔墻及拱部,臨時仰拱處軸力明顯較小,中洞開挖完畢

6、后,仰拱處軸力較大,但I(xiàn)一部臨時仰拱軸力無明顯增加;中洞二襯后,隨著邊洞的開挖,中隔墻及鋼管柱軸力不斷增加,而橫向l臨時仰拱軸力較小;邊洞及中板二襯后,鋼管柱、中板、隧道兩側(cè)邊墻及三聯(lián)拱仰拱結(jié)合處軸力最大,拱頂軸力較小,相差約2倍。所以,隧道邊墻二襯及鋼管柱要采用高強(qiáng)、高性能混凝土。(3在施工過程中,應(yīng)在上部斷面拱角處施工鎖角錨桿,而在開挖下部斷面時,拱角的彎矩和剪力較小,但軸力、彎矩及剪力較大,應(yīng)加強(qiáng)支護(hù),采用格柵鋼架或型鋼鋼架與噴混凝土、超前小導(dǎo)管、錨桿一起形成較強(qiáng)的支護(hù)體系。5結(jié)論及建議(1施工采用長管棚加小導(dǎo)管超前支護(hù)、光面控140鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAY STANDARD DESI

7、GN2007(增ftl 1 淺埋暗挖超大跨地鐵車站施工控制技術(shù)作者:胡國偉, 程文斌, 張宇寧作者單位:中鐵三局集團(tuán)有限公司技術(shù)中心,太原,030001刊名: 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)英文刊名:RAILWAY STANDARD DESIGN年,卷(期:2007,""(z1被引用次數(shù):1次參考文獻(xiàn)(3條1.王夢恕地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論 20043.楊會軍復(fù)雜條件下隧道圍巖變形特征期刊論文-鐵道工程學(xué)報(bào) 2006(01相似文獻(xiàn)(9條1.學(xué)位論文王安邦大斷面隧道穿越既有地鐵車站的結(jié)構(gòu)安全評估方法研究2008隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市的人口逐漸增多,給城市的交通帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展

8、要求城市的交通向多維發(fā)展,地下空間的充分利用以及城市立體化開發(fā)使得城市巖土環(huán)境問題隨之而來。面對我國大城市現(xiàn)今如火如荼的地鐵建設(shè)以及盾構(gòu)法施工應(yīng)用的日益增多,盾構(gòu)法施工對鄰近既有地鐵線路影響的問題尤為突出。因此如何預(yù)測既有地鐵結(jié)構(gòu)的變形特性和評價(jià)施工擾動下既有地鐵結(jié)構(gòu)的安全性狀況,并對其進(jìn)行分級,從而為新建地下工程的設(shè)計(jì)、施工以及既有地鐵的運(yùn)營管理提出指導(dǎo)性的意見,對危險(xiǎn)部位事先采取防范措施,從而最大程度上規(guī)避施工帶來的風(fēng)險(xiǎn)?？梢?如何對隧道施工時既有構(gòu)筑物的潛在危險(xiǎn)做出正確的判斷和評價(jià),愈發(fā)成為一個值得研究的課題。本課題通過對北京某地下大斷面隧道穿越既有地鐵車站法施工的實(shí)際工程安全評估方法的

9、應(yīng)用,根據(jù)不同地區(qū)具體的地質(zhì)條件、隧道施工方法的不同,通過對現(xiàn)場勘測資料進(jìn)行分析,采用數(shù)值分析方法模擬隧道開挖并進(jìn)行較為精確的計(jì)算、分析來研究這一課題,為施工過程中既有地鐵車站結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性提供了重要的理論依據(jù)。本文研究的主要內(nèi)容、結(jié)論及實(shí)際意義:(1確定評估依據(jù)和原則;(2風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)確定及劃分方法;(3既有結(jié)構(gòu)安全評估方法;(4通過工程實(shí)例對結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬建模和結(jié)構(gòu)承載力的驗(yàn)算,得出新建隧道在正常施工的條件下不會影響既有結(jié)構(gòu)的正常使用的結(jié)論;(5確定結(jié)構(gòu)安全判別標(biāo)準(zhǔn),得出5號線崇文門站安全等級為I級,南換乘通道結(jié)構(gòu)的安全等級為II級,并得出結(jié)構(gòu)極限變形控制指標(biāo);(6通過結(jié)構(gòu)的安全評估,并

10、對設(shè)計(jì)的優(yōu)化和施工進(jìn)行指導(dǎo);(7對今后地下工程穿越技術(shù)指標(biāo)確定方法的進(jìn)一步研究打下一定基礎(chǔ)。以淺埋暗挖超大跨地鐵車站為工程實(shí)例,針對其復(fù)雜地質(zhì)及環(huán)境條件,介紹大斷面隧道群洞施工及其控制技術(shù):施工采用的大管棚與小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、光面控制爆破技術(shù)及中洞法開挖方法有效地控制地層變形;結(jié)合施工全過程的非線性仿真及施工信息反饋,研究群洞隧道開挖對地表沉降、拱頂下沉及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律.研究結(jié)論對大斷面淺埋暗挖隧道設(shè)計(jì)、施工組織及優(yōu)化控制具有實(shí)踐意義.3.學(xué)位論文姚海波大斷面隧道淺埋暗挖法下穿既有地鐵構(gòu)筑物施工技術(shù)研究2005本論文從既有結(jié)構(gòu)變形、破壞規(guī)律、施工方法研究、管棚的作用機(jī)理和施工管理控制

11、四個方面深入研究了大斷面隧道下穿既有地鐵構(gòu)筑物的施工技術(shù)問題:(1根據(jù)施工過程中對既有結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)測資料,歸納出既有結(jié)構(gòu)與整體道床隨施工開挖各個步序的變位規(guī)律(包括結(jié)構(gòu)的絕對沉降、差異沉降和扭轉(zhuǎn),基于此,建立了研究結(jié)構(gòu)間受力的三鉸拱力學(xué)模型,討論了三鉸拱形成和破壞的條件,并采用彈性地基梁和彈性疊合梁理論對既有結(jié)構(gòu)的受力和結(jié)構(gòu)與道床間脫開情況進(jìn)行了研究;(2對地鐵車站這類大斷面隧道的施工方法進(jìn)行了全面的研究,以數(shù)值模擬為工具,系統(tǒng)地分析、比較了軟土大斷面隧道施工常用的中洞法、柱洞法和側(cè)洞法,研究不同工法對圍巖和既有結(jié)構(gòu)的擾動特點(diǎn),并對擬采用工法的關(guān)鍵施工步序進(jìn)行了深入分析,工程量測結(jié)果表明,計(jì)算

12、結(jié)果對指導(dǎo)施工有足夠的精度;(3將彈性地基梁與彈性鏈桿法相結(jié)合,對穿越施工所采用的主要支護(hù)手段水平長管棚的工作機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的建模分析,研究了管棚在端部不同約束條件下,以及管徑、管間距、土體剛度、工作面開挖效應(yīng)、掘進(jìn)速度和初期支護(hù)施作質(zhì)量等各因素對管棚撓度和受力的影響,找出了各因素間所符合的函數(shù)關(guān)系,并提出了管棚的撓度控制設(shè)計(jì)方法;(4根據(jù)新線隧道施工步序與既有線結(jié)構(gòu)沉降開展的對應(yīng)關(guān)系,提出了既有線變位分配控制原理,利用數(shù)值模擬、11模型試驗(yàn),確定了既有線分步沉降控制標(biāo)準(zhǔn),借助于遠(yuǎn)程監(jiān)測,通過勘測、預(yù)測、監(jiān)測、對策這一系統(tǒng)控制流程,以既有線變位為指針,將新線隧道的施工與既有線的運(yùn)營緊密地結(jié)合起

13、來,使既有線變位控制具有很強(qiáng)的可操作性。以上研究基本闡明了大斷面隧道下穿既有地鐵構(gòu)筑物所面臨的主要技術(shù)問題和工程對策。針對在繁華城區(qū)中采用側(cè)洞法進(jìn)行大斷面地鐵車站施工的情況,進(jìn)行了地表沉降、拱頂下沉、收斂變形、應(yīng)力變化等方面的量測.根據(jù)量測情況對施工變形情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析,初步總結(jié)了側(cè)洞法施工大斷面隧道的變形規(guī)律,為后續(xù)工程提供了借鑒.5.學(xué)位論文徐雙龍側(cè)洞法在淺埋軟弱地層中修建單拱地鐵車站的應(yīng)用研究2006淺埋暗挖法修建大跨度地鐵車站的結(jié)構(gòu)型式多為三拱兩柱,這種多跨結(jié)構(gòu)中間的溝槽部位若施工不當(dāng)會使地鐵結(jié)構(gòu)存在防水隱患。要從根本上解決防水問題,必需采用一種新型的初支結(jié)構(gòu)型式,使其交匯處變?yōu)槠交槙车牧骶€型。單拱型式結(jié)構(gòu)整體性好,受力作用明確,有利于結(jié)構(gòu)防水。采用側(cè)洞法施工單拱結(jié)構(gòu)會帶來開挖方面的困難,且用于修建大跨地鐵車站控制地層沉降的效果尚存爭議。論文結(jié)合北京地鐵五號線08標(biāo)張自忠路站主體暗挖段超淺埋、