盾构扩挖法建造地铁车站的监测方案设计

盾构扩挖法建造地铁车站可以解决区间盾构施工和车站施工在工期上的矛盾。选取北京地铁十号线三元桥车站起始里程18.6m范围作为试验段,开展了盾构法与明挖法结合建造地铁车站的方案研究。为了确保试验段安全顺利地施工,同时为以后推广此类车站的设计和施工收集试验数据,特编制本监测方案,包括施工安全监测和试验数据监测。针对试验段的特殊情况,重点对盾构管片位移与变形、管片张开度、基坑外地表沉降、土体位移、基坑土钉支护墙水平位移、支撑轴力、节点处结构应力和管片内力进行了监测设计。     

盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站站厅隧道二衬施作时机的研究

采用盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站时,站厅隧道二衬施作时机有横通道开挖之前和之后2种方案。以北京地铁10号线三元桥站为例,采用FLAC3D有限差分软件,对2种方案进行三维数值模拟,从地表沉降和隧道结构内力两方面进行对比分析。结果表明:在6个施工阶段,方案1的最大地表沉降均比方案2的显著减小,方案1的最终地表沉降为48mm,仅为方案2的最终地表沉降(166mm)的29%,而且站厅隧道初支内力和需要的配筋量均小于方案2。因此,在车站施工过程中,站厅隧道二衬应在横通道开挖之前施作。     

盾构扩挖法建造地铁车站的支撑方案优化

采用盾构扩挖法建造地铁车站的关键问题是支撑方案的选择.选择北京地铁10号线三元桥车站自起始里程开始的18.6 m长的区段作为试验段,进行部分拆除盾构管片后结合明挖法拓展建造地铁车站的方案研究.根据试验段的施工步骤,选取3种方案的最不利工况以及方案3第2道横支撑换撑后在管片开口部位施加附加支撑的3种工况,共6种工况,采用荷载一结构模型,考虑管片和内支撑的共同作用,建立三维有限元模型,对支撑方案进行优化.结果表明:第1道横支撑在施做底部临时支撑后可以拆除;第2道横支撑可以在管片上钻孔一次性架设,也可以先架设在管片外侧,待拆除部分管片后再换撑到隧道内支撑的纵向连接上;第2道横支撑换撑后在管片开口部位不需要施加斜撑和竖撑.     

盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站技术的结构方案初步研究

盾构法以其安全快速可靠等优点在我国的城市地铁建设中得到了广泛应用.但是由于区间盾构施工和车站施工在速度和组织上的矛盾没有得到很好的解决,也就是盾构过站的问题没有得到很好的解决,使得盾构法施工速度快的优势得不到发挥,同时可能带来较大工期风险.结合国内目前的技术和经济水平,提出一种新的盾构过站问题的解决方案,即盾构先行贯通全线大部分车站行车隧道,再结合明挖法或浅埋暗挖法在适当的时机拓展建造地铁车站.文章以北京地铁四号线角门北路站作为目标车站,对该方案进行了结构设计方面的研究,结果表明:该方案对于提高地铁建设质量、加快地铁建设速度、降低地铁工程造价具有很大的优越性和现实意义.     

盾构法和浅埋暗挖法结合建造地铁车站模型试验的方案设计

以北京地铁通用乙级车站为例,为了对盾构法和浅埋暗挖法结合建造塔柱式地铁车站施工过程进行模型试验,设计模型试验方案。方案为:采用的几何比为1∶10,材料容重比为1∶1;模拟对象为由每侧3个塔柱和2个横通道组成的隧道,模型尺寸为6.5 m×1.8 m×2.88 m,采用清华大学三维地质力学模型试验台架;模型介质材料分别模拟地表杂填土层,粉质黏土、粉土、粉细砂互层和车站隧道底部的卵石圆砾层;在模型内部适当位置布设量测仪器,进行车站隧道周围土体位移、盾构管片收敛变形和切向应变、立柱支撑和预应力钢筋上的应变等的量测;模型采用容重控制法制作,总重约60 t;开挖过程和支护系统按照实际施工过程进行详细模拟。采用设计的模型试验方案进行施工,能够保证车站洞室在整个施工过程中的安全和稳定。     

水耦合定向断裂装药结构试验及机理分析

在分析空气介质耦合切缝药包装药结构的基础上,结合含水炮孔爆破技术的成果,提出了一种新的水耦合切缝药包装药结构.在试验室进行了单孔和双孔模型试验,测试了各模型的动态应变值,优化出该装药结构PVC（Polyvinyl chloride）管的最佳缝宽为4 mm.利用射流理论对该装药结构作用下岩石的开裂机理进行了探讨.     

盾构扩挖法建造地铁车站的桩-柱-预应力支撑体系参数研究

盾构扩挖法建造地铁车站的施工方案的一个技术关键是在拆除部分管片之前对隧道结构进行加固．综合国内外对于管片破除时的加固措施,提出一种新型的支撑体系：桩-柱-预应力支撑体系．通过有限元分析对支撑体系中钢索预应力施加的位置和大小进行了研究．结果表明：管片开口部位的上下位置均需要施加预应力;远离管片开口部位的对面管片腰部也需要施加预应力,大小约为开口部位的10％;隧道外侧施做排桩有利于控制管片的纵向变形;在不超过混凝土设计强度的情况下,预应力越大,对管片纵向的约束越强．     

盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案研究

盾构扩挖法建造地铁车站能够很好地解决地铁建设中盾构过站的问题.选取北京地铁10号线三元桥车站自起始里程18.6 m范围作为试验段,开展盾构法与明挖法结合建造地铁车站的结构方案研究.根据三元桥车站试验段的地理位置和建筑结构设计要求,进行塔柱式和立柱式共4种车站型式的结构设计,比选后推荐采用2.5 m侧站台立柱式车站结构方案.对该新型地铁车站结构设计中的关键问题,即特殊管片结构以及管片与车站主体结构连接的节点设计进行详细探讨,同时对结构防水方案进行研究.该结构方案符合国内目前的盾构技术和经济水平,为后续的研究工作奠定良好的基础.     

列车振动荷载对古建筑的动力影响

在建的北京地下直径线周边有3处需保护的古建筑文物（Ⅰ-明城墙、Ⅱ-老车站、Ⅲ-正阳门和箭楼）,对其进行列车振动荷载下的动力影响研究十分必要.应用列车-轨道耦合动力学理论,计算得到作用在隧道结构上的列车动荷载,并作为激励作用于动力有限元模型上,通过数值模拟计算,预测评估直径线与既有线列车荷载对周边古建筑文物的振动响应.结果表明,列车振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化,地下结构以竖直方向动力响应为主,建筑物超过一定高度后,地上结构以水平方向动力响应为主,且地上结构的动力响应高于地下结构;直径线与既有线的列车运营对古建筑产生的振动影响,未超过但接近控制标准,不需特殊减振,应采取适当减振以对古建筑文物的保护留有余量.