西安地铁穿越地裂缝的稳定性初探

以西安地铁二号线南门至南稍门区间隧道作为研究背景,利用有限差分软件FLAC3D对穿越地裂缝处的区间隧道的开挖过程和支护过程进行了数值模拟,首先分析了地裂缝对地铁区间隧道围岩稳定性的影响。其次,分析了全断面开挖和台阶法开挖对隧道稳定性的影响。通过对比发现台阶法开挖无论从控制沉降上还是控制塑性区上都优于全断面开挖,对实际施工具有一定的指导意义。     

浅析地铁隧道穿越F3地裂缝的施工

本文介绍西安市地铁一号线劳动路站～玉祥门站区间浅埋暗挖黄土隧道穿越F3地裂缝段施工方法及采取的措施,隧道F3地裂缝段施工中采用了超前降水、超前小导管注浆固结地层、监控量测以及台阶法与CRD法转换技术,成功地解决了浅埋暗挖黄土区间隧道穿越F3地裂缝的施工技术难题。     

西安地铁隧道结构安全监测方法研究

通过对西安市区进行勘察确定的地裂缝有14条之多,地裂缝成为严重影响西安地铁施工及运用的一种典型的地质灾害。根据西安地裂缝空间展布及其活动特征,针对地铁隧道上、下盘垂直位错、结构变形、上部地表变形、结构下部脱空等安全隐患设计了合理的安全监测方案,为地铁区间隧道及地下结构的结构设计和灾害预警提供了依据,确保了地铁隧道的安全运营,同时这些监测手段及数据为类似工程建设提供工程了经验。     

地裂缝对地铁隧道的影响机制及病害控制研究

自20世纪50年代以来,由于自然和人为因素的影响,西安市区出现了大量地裂缝,危害十分严重,其未来活动对在建的西安地铁构成重大潜在安全隐患.因此,西安地铁隧道穿越地裂缝的问题成为了一个全新的重大工程难题,近年来引起了工程界和学术界的高度关注.以西安地铁隧道穿越地裂缝活动带为工程研究背景和依托,对西安地铁沿线地裂缝未来活动趋势和最大垂直位错量进行了分析与预测,采用大型模型试验和有限元数值模拟计算相结合的方法,对地裂缝活动作用下不同衬砌结构类型的地铁隧道变形破坏机制及病害控制进行系统研究.主要研究工作和成果如下:(1) 从超采地下承压水和区域构造运动对地裂缝活动的影响程度入手,分析西安地裂缝未来百年的活动趋势.在现今活动速率和历史最大位错量分析的基础上对地裂缝未来活动量进行了预测,得到地铁设计使用期(100 a)内西安地铁与地裂缝各交汇点附近地裂缝的最大垂直位错量.(2) 通过大型物理模型试验和有限元数值模拟,揭示地裂缝活动环境下地铁明挖箱形隧道、浅埋暗挖马蹄形隧道和盾构隧道分别正交和斜交穿越地裂缝带的变形破坏机制、隧道围岩压力与位移以及地表沉降变形的变化规律.(3) 通过有限元数值模拟,分析地裂缝作用下地铁隧道衬砌结构的变形与力学行为,得出地裂缝作用下地铁隧道纵向变形曲线方程,其表达式为:y = Ax3+Bx2+Cx+D,其中A,B,C,D均为常数.同时,揭示了地铁隧道与地裂缝斜交角度θ对地铁隧道衬砌结构变形破坏的影响规律.(4) 根据衬砌类型、地铁隧道与地裂缝空间相交展布关系,在大型模型试验和数值模拟的基础上,提出地裂缝作用下地铁隧道变形破坏模式,其中整体式衬砌隧道变形破坏模式为拉张-挤压破坏(正交)和拉张-扭剪破坏(斜交),盾构隧道变形破坏模式为直接剪切破坏(正交)和扭转-剪切破坏(斜交).(5) 基于大型物理模型试验和有限元数值模拟方法,建立地铁隧道穿越地裂缝带结构纵向设防长度的计算方法,确定了西安地铁隧道正交与斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度.建立基于三维空间地裂缝活动作用下分段式隧道运动位移模式和计算公式,确定地铁隧道穿越地裂缝带的抗裂预留位移量(净空量).(6) 通过分段设缝的地铁隧道正交和斜交穿越地裂缝带的大型物理模型试验,对分段设变形缝的地铁隧道穿越地裂缝带的适应性进行了研究,结果表明分段柔性接头隧道能承受较大的剪切变形,相邻衬砌管段变形和次生应力均较小;同时多段设变形缝具有很好的消化地裂缝变形的效果,从而说明多段设变形缝加柔性接头连接的地铁隧道具有较强的适应地裂缝活动大变形的能力.(7) 基于西安地铁工程穿越地裂缝带的特殊性和复杂性,在地裂缝活动可能引起的地铁工程病害分析的基础上,从结构、防水、地基加固及基础处理、轨道调整等方面,提出了地铁隧道穿越地裂缝带的病害控制措施.     

地铁隧道穿越地裂缝带的结构抗裂预留位移量

 西安地铁穿越多条活动地裂缝带,地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征,对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟,得出当地裂缝垂直位移量达到20 cm时隧道出现开裂破坏,隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果,建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式,确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。     

地铁暗挖隧道地裂缝段穿越建筑物施工技术

以西安地铁一号线太吉暗挖隧道区间在地裂缝区域穿越建筑物为例,介绍了在地裂缝特殊地质条件下,采用浅埋暗挖CRD工法及其辅助措施的条件暗挖隧道下穿建筑物,控制建筑物沉降变形的施工技术,以期相同或相近工况条件下对地铁建设起到借鉴作用。     

地铁隧道正交穿越地裂缝的相互作用机制试验研究

 以西安地铁隧道为工程背景,利用地铁隧道正交穿越地裂缝应力模型试验,分析在地裂缝活动环境下的地铁隧道与地裂缝的相互作用关系。在地裂缝上、下盘发生相对错动时,对模型结构的纵向应变、结构底部的相对位移以及结构外围土压力等进行监测。数据分析结果表明：地铁隧道穿越地裂缝时其荷载传递机制涉及结构的刚度效应、下卧土体的支承作用、隧道与土体之间的摩阻作用以及裂缝处上下盘的接触效应4个方面。根据隧道结构变形特征及应变变化规律,构建隧道与土体底部脱空状态下相互作用力学模型,为西安地铁穿越地裂缝的隧道结构设计提供参考。通过对不同断面隧道的应变及变形比较分析,提出地铁隧道正交穿越地裂缝带时宜采用马蹄形隧道断面,以提高结构的整体刚度;加强位于地裂缝下盘的隧道混凝土的裂缝控制,做好防水处理。     

跨地裂缝地铁隧道竖向地层压力计算方法探讨

 地裂缝是一种特殊的地质灾害,其活动方式主要表现为地层的垂直错动并引起地表破裂,对工程建(构)筑物危害十分严重。地裂缝活动引起其两侧地层的差异沉降会在跨越地裂缝带的地下结构上产生不同于一般地层的附加应力(压力),导致地下结构纵向拉裂甚至直接剪切或剪断破坏。如何求解地裂缝环境下地层有效荷载是跨越地裂缝带地下工程结构设计的关键。以西安地铁穿越地裂缝带为研究背景,通过对浅埋暗挖地铁隧道穿越地裂缝带大型物理模型试验作用机制及数据的分析,建立地裂缝活动环境下地铁隧道与周围土体荷载结构模型,用于计算跨地裂缝段地铁隧道结构上覆竖向地层压力的大小。探讨性地提出基于地层挟持作用的地裂缝荷载计算方法,并与基于马斯顿原理的地裂缝荷载计算法及规范法进行对比,最后与模型试验结果进行对比验证与讨论,认为基于地层挟持作用地裂缝荷载计算法是计算跨地裂缝地段地铁隧道结构上覆地层土压力的有效方法,该方法对于地面沉降地裂缝发育区地铁隧道及城市地下工程设计具有重要指导和参考价值。     

穿越活动地裂缝地铁隧道震害机制研究

 通过振动台模型试验对穿越活动地裂缝的地铁隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括地铁隧道的加速度反应,土压力及应变的变化规律。分析结果表明,穿越活动地裂缝的地铁隧道在地震荷载作用中,活动地裂缝场地产生不均匀沉降,上盘沉降大于下盘区,预设地裂缝部位沉降值最大,不均匀沉降导致次生裂缝及沉降陡坎产生,地铁隧道上方场地土体产生细小裂缝;地铁隧道与活动地裂缝的加速度时程曲线均与地震动荷载加速度时程具有一致性,地铁隧道各部位加速度时程保持一致,说明在地震中地铁运动保持整体性,上盘场地的加速度峰值较大,表明在活动地裂缝中上盘区对地震动力有一定的放大效应;活动地裂缝场地中土压力呈现出动土压力曲线变化,地震加载结束后隧道结构侧向的土压力受力状态及大小均产生变化,隧道结构顶部的土压力有较大增加;应变曲线表明在扩大断面的马蹄形隧道结构中拱腰部位的应变增值最大,拱顶部位次之,底板的应变增值相比最小。以上成果对于合理认识跨越地裂缝的地铁隧道的地震响应特征具有重要意义,可为地铁隧道实际工程设计和施工的抗震设防提供宝贵的基础资料。     

水位上升对地裂缝场地地铁隧道影响的数值模拟

基于FLAC3D有限差分软件建立了包括地裂缝和地铁隧道的数值模拟模型,分析了从下向上、从左向右和从右向左三种渗流方式使地下水位上升不同的高度对地裂缝场地地铁隧道的影响。发现随着地下水位的上升,地表回弹量不断增大,在地裂缝和地铁隧道对应的地表附近存在回弹位移减小区,相比于其他两种渗流方式,从下向上渗流引起的地表位移值最大;隧道衬砌内力受渗流方式及水位上升区间的影响而变化,10 m处为转折点;隧道衬砌水平位移增量呈线性不断增长,竖向位移增量呈先增大后减小的趋势,从左向右渗流方式对隧道衬砌水平位移的影响最大。     

地裂缝段地铁隧道施工的地表沉降控制技术研究

地裂缝土体结构破碎,地下水活动较强烈,围岩稳定性差,给地铁施工造成隐患。通过采用深孔注浆技术结合隧道内拱顶沉降以及隧道净空收敛的监测与其数据分析,确保了地铁隧道的安全施工,说明了该种施工方法和监测技术在地铁施工中的可靠性,并为城市地铁设计施工提供参考。     

下穿既有地铁车站方案设计

以北京地铁四号线宣武门车站下穿既有地铁车站工程为例 ,介绍了其具体工程概况 ,提出了相应的设计方案。经采用该方案托起既有地铁车站 ,确保了既有线运营和施工安全。     

邻近建筑物暗挖地铁风道施工方案研究

针对北京地铁十号线呼家楼站风道施工情况,对风道施工方案和邻近建筑物的保护措施进行了详细的研究,监测结果表明所采用施工方案是合理的,确保了邻近建筑物的安全和地铁风道施工的安全。     

暗挖洞桩法在北京地铁呼家楼车站的应用研究

针对北京地铁十号线呼家楼站主体结构施工风险,通过对车站施工方案进行比选,确定采用洞桩法（PBA工法）施工,工程实践表明车站主体结构的施工方案是合理的,确保了邻近桥桩和地铁车站施工的安全。     

浅析土压平衡盾构保持掘进面稳定的措施

结合工作实践,重点介绍了采用土压平衡盾构施工城市地铁工程时,如何有效保持掘进面稳定的一些措施,并提出应加强设备的维修保养,以保证盾构掘进施工的顺利进行。     

广州某地铁车站盾构始发井开挖施工技术

结合某地铁车站的工程概况、地质条件及周边环境情况,介绍了车站盾构始发井土石方开挖施工技术和钢支撑架设施工方法及技术措施,为地铁工程施工积累了经验,并推广土石方开挖技术的应用。     

软土地层盾构机接收的施工技术研究

以天津地铁2号线第十合同段红星路站～靖江路站盾构区间工程为例，对软土地层盾构机接收的施工技术进行了研究，介绍了盾构接收的施工组织和掘进参数选择，并阐述了应急预案，为后续2号线盾构区间工程积累了丰富的经验。     

地铁明挖车站施工安全管理

以北京轨道交通大兴线工程黄村西大街站为例,介绍了地铁明挖车站的施工安全管理要点,分别从围护桩施工、土方开挖和锚喷施工及主体结构施工等方面作了总结,以期保证地铁车站施工的顺利进行。     

地铁隧道近距离下穿污水管线施工技术

以北京地铁八号线出入段线区间暗挖隧道近距离下穿污水管道施工为例,介绍了具体的施工方案,从施工准备及隧道下穿施工两方面阐述了方案的实施方法,并对隧道下穿管道沉降数据进行了监测,指出各数据处于控制范围内,管线变形微小,达到了预期目标。     

上海轨道交通6号线车站过街出入口采用大截面矩形顶管的设计与研究

在地铁车站的设计中对设置于路侧的车站一般要求配置兼具过街功能的出入口。在上海轨道交通6号线浦电路站、龙阳路站的设计中,采用大截面矩形顶管法方案,对工作井的设置、管节的拟定、管节接缝的防水、工作井与管节接头的防水等内容予以介绍,同时对在施工中发现的一些技术细节问题进行经验总结。