浅埋暗挖超大跨地铁车站施工控制技术

1、 隧道施工技术胡国伟,程文斌,张宇宁一浅埋暗挖超大跨地铁车站施工控制技术后,要加强监测,控制地表下沉,所以采用分层、分段、分块二衬施工方案是合理的。(3两侧边洞开挖过程中,隧道中线地表沉降量约占总沉降量的10%,对远离中线处的地表沉降影响较大,在1倍洞径处约占18%,在2倍洞径处约占35%;边洞上台阶开挖引起的沉降是主要的,下台阶及、部开挖引起的沉降较小。说明边洞的开挖对地表最大沉降点的影响较小,其主要影响是扩大了地表下沉的影响范围,所以施工过程中,要扩大监控监测的范围,对周边建筑、地下管线要加强监测;边洞施工与中洞类似,控制上台阶对地表沉降的影响以及优化爆破参数是施工的重点。(4边洞及中板二

2、衬期间,由于临时支撑全部要拆除,所以计算的地面沉降量较大,占总沉降量的5%一10%,所以期间也是监控的重点,其施工顺序同中洞二衬,宜采用分层、分段、分块二衬的施工方案。图6为隧道I、部拱顶截取的节点位移随施工工序的变化曲线图,由图可知,隧道开始进洞时,拱顶下沉量较大,约占总下沉量的80%,所以控制进洞时拱顶下沉是整个拱顶下沉控制、保证隧道净空的关键工序,所以施工过程中要加强超前支护和注浆等辅助工艺。I、部拱顶下沉是由I一部开挖及中洞二衬引起的,说明中洞施作二衬后,初期支护结构能够保持稳定,说明二衬后支护结构是稳定的。、部拱顶下沉主要是上下台阶开挖引起的,在边洞二衬期间由于中板二衬的施工,临时支

3、撑拆除,、部拱顶暴露时间较长,有较明显下沉,所以施工中要控制边洞及中板二衬期间两侧边洞的拱顶下沉。施工工序图6不同施工工序下拱顶下沉曲线绘制了从施工竖井开挖到中洞开挖初支完毕的C135观测断面(距离隧道洞I=l8m地表沉降曲线,见图7。由图可知,在竖井开挖期间,从竖井施工开始到隧道进洞,地表沉降已趋于稳定,属于先期沉降阶段,该阶段沉降510mm,主要是由于竖井开挖引起前后方地层应力场发生变化,以及地下水的流失而引起的先期沉降。从隧道开挖开始,地表沉降逐步增加,属于沉降急剧增大阶段,累计最大沉降约25mm,该阶段沉降1520mm,主要是由于中洞上部I一部断面开挖引起,沉降量占总沉降量的60%一7

4、0%,说明隧道开挖对覆盖岩土体产生扰动,引起了初始地应力场状态的改变,tip-次应力场,对应产生的位移场主要是由于开挖面的应力释放、附加应力等引起地层的弹塑性变形,进而地层扰动,地表开始沉降。而V、部开挖时地表沉降值较小,这与数值模拟结果吻合,说明施工中采用的控制爆破方案合理,有效降低了爆破振动引起的地表沉降。因此,控制I一部断面的开挖引起的沉降是施工重点工序,这与数值模拟的规律是一致的。说明中洞开挖期间,数值仿真的结果与现场实际监控数据比较吻合,这对下一步中洞二衬与边洞开挖、二衬期间现场编制监控监测方案、控制地表沉降、加快施工进度、保障施工组织具有重要指导意义。观测时问2006-020220

5、0645一132006-08-21洞二衬|图7实测地表下沉曲线4.2支护结构受力状态分析及施工优化中洞法施工分块多,工序多,节点多,结构受力转换次数多,结构内应力多次变化和叠加,结构受力状态非常复杂,由仿真分析结果如下。(1中洞开挖过程中,I一部拱角、中隔墙中部及拱顶中部弯矩最大;中洞二衬后,随着边洞的开挖,最大弯矩出现在三连拱拱部的结合处及上部边洞拱角、拱部及中隔墙。所以,开挖过程中应对上部断面拱角增加锁角锚杆,在边洞开挖及二衬过程中要加强与中洞结合处的衬砌支护,防止弯矩过大造成施工缝处的较大变形。(2中洞开挖过程中,支护结构的最大轴力出现在中隔墙及拱部,临时仰拱处轴力明显较小,中洞开挖完毕

6、后,仰拱处轴力较大,但I一部临时仰拱轴力无明显增加;中洞二衬后,随着边洞的开挖,中隔墙及钢管柱轴力不断增加,而横向l临时仰拱轴力较小;边洞及中板二衬后,钢管柱、中板、隧道两侧边墙及三联拱仰拱结合处轴力最大,拱顶轴力较小,相差约2倍。所以,隧道边墙二衬及钢管柱要采用高强、高性能混凝土。(3在施工过程中,应在上部断面拱角处施工锁角锚杆,而在开挖下部断面时,拱角的弯矩和剪力较小,但轴力、弯矩及剪力较大,应加强支护,采用格栅钢架或型钢钢架与喷混凝土、超前小导管、锚杆一起形成较强的支护体系。5结论及建议(1施工采用长管棚加小导管超前支护、光面控140铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESI

7、GN2007(增ftl 1 浅埋暗挖超大跨地铁车站施工控制技术作者:胡国伟, 程文斌, 张宇宁作者单位:中铁三局集团有限公司技术中心,太原,030001刊名: 铁道标准设计英文刊名:RAILWAY STANDARD DESIGN年,卷(期:2007,""(z1被引用次数:1次参考文献(3条1.王梦恕地下工程浅埋暗挖技术通论 20043.杨会军复杂条件下隧道围岩变形特征期刊论文-铁道工程学报 2006(01相似文献(9条1.学位论文王安邦大断面隧道穿越既有地铁车站的结构安全评估方法研究2008随着我国经济的快速发展,城市的人口逐渐增多,给城市的交通带来严峻的挑战。社会经济发展

8、要求城市的交通向多维发展,地下空间的充分利用以及城市立体化开发使得城市岩土环境问题随之而来。面对我国大城市现今如火如荼的地铁建设以及盾构法施工应用的日益增多,盾构法施工对邻近既有地铁线路影响的问题尤为突出。因此如何预测既有地铁结构的变形特性和评价施工扰动下既有地铁结构的安全性状况,并对其进行分级,从而为新建地下工程的设计、施工以及既有地铁的运营管理提出指导性的意见,对危险部位事先采取防范措施,从而最大程度上规避施工带来的风险。可见,如何对隧道施工时既有构筑物的潜在危险做出正确的判断和评价,愈发成为一个值得研究的课题。本课题通过对北京某地下大断面隧道穿越既有地铁车站法施工的实际工程安全评估方法的

9、应用,根据不同地区具体的地质条件、隧道施工方法的不同,通过对现场勘测资料进行分析,采用数值分析方法模拟隧道开挖并进行较为精确的计算、分析来研究这一课题,为施工过程中既有地铁车站结构的安全性和可靠性提供了重要的理论依据。本文研究的主要内容、结论及实际意义:(1确定评估依据和原则;(2风险点确定及划分方法;(3既有结构安全评估方法;(4通过工程实例对结构进行数值模拟建模和结构承载力的验算,得出新建隧道在正常施工的条件下不会影响既有结构的正常使用的结论;(5确定结构安全判别标准,得出5号线崇文门站安全等级为I级,南换乘通道结构的安全等级为II级,并得出结构极限变形控制指标;(6通过结构的安全评估,并

10、对设计的优化和施工进行指导;(7对今后地下工程穿越技术指标确定方法的进一步研究打下一定基础。以浅埋暗挖超大跨地铁车站为工程实例,针对其复杂地质及环境条件,介绍大断面隧道群洞施工及其控制技术:施工采用的大管棚与小导管超前支护技术、光面控制爆破技术及中洞法开挖方法有效地控制地层变形;结合施工全过程的非线性仿真及施工信息反馈,研究群洞隧道开挖对地表沉降、拱顶下沉及支护结构受力的影响规律.研究结论对大断面浅埋暗挖隧道设计、施工组织及优化控制具有实践意义.3.学位论文姚海波大断面隧道浅埋暗挖法下穿既有地铁构筑物施工技术研究2005本论文从既有结构变形、破坏规律、施工方法研究、管棚的作用机理和施工管理控制

11、四个方面深入研究了大断面隧道下穿既有地铁构筑物的施工技术问题:(1根据施工过程中对既有结构的远程监测资料,归纳出既有结构与整体道床随施工开挖各个步序的变位规律(包括结构的绝对沉降、差异沉降和扭转,基于此,建立了研究结构间受力的三铰拱力学模型,讨论了三铰拱形成和破坏的条件,并采用弹性地基梁和弹性叠合梁理论对既有结构的受力和结构与道床间脱开情况进行了研究;(2对地铁车站这类大断面隧道的施工方法进行了全面的研究,以数值模拟为工具,系统地分析、比较了软土大断面隧道施工常用的中洞法、柱洞法和侧洞法,研究不同工法对围岩和既有结构的扰动特点,并对拟采用工法的关键施工步序进行了深入分析,工程量测结果表明,计算

12、结果对指导施工有足够的精度;(3将弹性地基梁与弹性链杆法相结合,对穿越施工所采用的主要支护手段水平长管棚的工作机理进行了系统的建模分析,研究了管棚在端部不同约束条件下,以及管径、管间距、土体刚度、工作面开挖效应、掘进速度和初期支护施作质量等各因素对管棚挠度和受力的影响,找出了各因素间所符合的函数关系,并提出了管棚的挠度控制设计方法;(4根据新线隧道施工步序与既有线结构沉降开展的对应关系,提出了既有线变位分配控制原理,利用数值模拟、11模型试验,确定了既有线分步沉降控制标准,借助于远程监测,通过勘测、预测、监测、对策这一系统控制流程,以既有线变位为指针,将新线隧道的施工与既有线的运营紧密地结合起

13、来,使既有线变位控制具有很强的可操作性。以上研究基本阐明了大断面隧道下穿既有地铁构筑物所面临的主要技术问题和工程对策。针对在繁华城区中采用侧洞法进行大断面地铁车站施工的情况,进行了地表沉降、拱顶下沉、收敛变形、应力变化等方面的量测.根据量测情况对施工变形情况进行了详细的分析,初步总结了侧洞法施工大断面隧道的变形规律,为后续工程提供了借鉴.5.学位论文徐双龙侧洞法在浅埋软弱地层中修建单拱地铁车站的应用研究2006浅埋暗挖法修建大跨度地铁车站的结构型式多为三拱两柱,这种多跨结构中间的沟槽部位若施工不当会使地铁结构存在防水隐患。要从根本上解决防水问题,必需采用一种新型的初支结构型式,使其交汇处变为平滑顺畅的流线型。单拱型式结构整体性好,受力作用明确,有利于结构防水。采用侧洞法施工单拱结构会带来开挖方面的困难,且用于修建大跨地铁车站控制地层沉降的效果尚存争议。论文结合北京地铁五号线08标张自忠路站主体暗挖段超浅埋、