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粉黏交互地层pba工法车站综合降水应用研究

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运输经理世界 2024年第17期 7-9页

作者：刘健北京市轨道交通建设管理有限公司

目前地铁车站多采用暗挖法施工，受地面环境影响，限制降水方式，不能采用传统地面管井降水方式。为提高车站降水效率，以北京地铁17号线十里河站降水施工项目为例，深入探究pba工法在粉黏交互地层中的应用。分析降水技术方案及相关技... 详细信息

目前地铁车站多采用暗挖法施工，受地面环境影响，限制降水方式，不能采用传统地面管井降水方式。为提高车站降水效率，以北京地铁17号线十里河站降水施工项目为例，深入探究pba工法在粉黏交互地层中的应用。分析降水技术方案及相关技术参数设置，研究综合降水对周围环境的影响和变化规律，以期为相关工程提供参考。

关键词：粉黏交互地层 pba工法降水原理

来源：博看期刊

pba工法上导洞施工初期支护变形数值模拟分析

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现代隧道技术 2022年第S2期59卷 63-68页

作者：陈炳春邓刚董文广中铁二局集团第四工程有限公司成都610300

依托采用pba工法施工的某地铁车站工程,针对上导洞开挖阶段初期支护开裂问题,通过采用数值模拟方法得到上导洞开挖阶段不同工况下初期支护的变形量,并建立导洞拱脚水平收敛矩阵及导洞拱顶沉降矩阵,探究开挖阶段不同工况下的初期支护的... 详细信息

依托采用pba工法施工的某地铁车站工程,针对上导洞开挖阶段初期支护开裂问题,通过采用数值模拟方法得到上导洞开挖阶段不同工况下初期支护的变形量,并建立导洞拱脚水平收敛矩阵及导洞拱顶沉降矩阵,探究开挖阶段不同工况下的初期支护的变形规律。最后,通过对导洞初期支护开裂采用应急处理措施和后续处理措施,并结合现场实测数据分析表明,处理措施能有效控制初期支护结构的变形。

关键词：地铁车站 pba工法数值模拟初期支护变形开裂处理措施

pba工法装配式地铁车站结构设计关键技术研究

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建筑结构 2023年第S1期53卷 1296-1303页

作者：马腾霄邵生俊吴昊王泽驰西安理工大学岩土工程研究所西安710048 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室西安710048

pba工法为修建地铁车站的常用方法,存在工序复杂、施工周期长和作业环境恶劣等问题。因此提出装配式地铁车站方案,得到适用于pba工法的地铁车站二次衬砌结构分块方案和兼顾预制衬砌装配的安装工序。通过数值模拟建立车站结构的“梁-弹... 详细信息

pba工法为修建地铁车站的常用方法,存在工序复杂、施工周期长和作业环境恶劣等问题。因此提出装配式地铁车站方案,得到适用于pba工法的地铁车站二次衬砌结构分块方案和兼顾预制衬砌装配的安装工序。通过数值模拟建立车站结构的“梁-弹簧”模型,对比不同衬砌厚度、转动刚度的现浇与装配式车站受力变形差异,得到pba地铁车站的装配式优化方案。计算结果表明:扣拱及边墙厚度为0.8m、底板厚度1m时,装配式车站结构受力变形情况与现浇式车站最接近;在对转动刚度与结构受力变形关系的研究中发现,当转动刚度达到5×10^(5)kN·m/rad后装配式车站结构受力和变形基本稳定;对比同一厚度下装配式车站结构与现浇式车站结构的受力变形,发现转动刚度取值为5×10^(5)kN·m/rad时装配式车站结构底板弯矩及变形小于现浇式车站,弯矩最大减幅达到36.3%,变形最大减幅达到10.8%,说明适宜的转动刚度可以有效优化装配式车站结构底板处的受力变形特性;综合考虑车站个部位预制衬砌载荷情况,确定了车站各部位预制衬砌的配筋及接头尺寸。对比传统pba工法,装配式地铁车站pba工法提高了施工效率、车站结构受力变形性能,节约了成本。

关键词： pba工法装配式车站梁-弹簧模型转动刚度受力变形

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pba工法施工关键工序研究与应用

PBA工法施工关键工序研究与应用

作者：杨瑞韩北京建筑大学

学位级别：硕士

城市地下轨道交通的修建不仅能够解决城市地面交通的问题,还能起到节约土地资源保护坏境的作用。地铁车站多处于城市中心区域,周边环境复杂,为了在地下水丰富且地上建筑物密集的条件下完成施工,pba工法应运而生。尤其是pba工法的关键施... 详细信息

城市地下轨道交通的修建不仅能够解决城市地面交通的问题,还能起到节约土地资源保护坏境的作用。地铁车站多处于城市中心区域,周边环境复杂,为了在地下水丰富且地上建筑物密集的条件下完成施工,pba工法应运而生。尤其是pba工法的关键施工工序在一定程度上决定了整个工程能否顺利完工。因此,本文以北京地铁16号线某地铁车站为依托,通过理论分析和数值模拟开挖、支护过程,首先对pba群洞开挖的时空效应进行分析。然后对pba工法施工过程中关键工序的结构、土体应变响应特征进行研究,包括小导洞开挖、初支扣供以及二衬扣拱过程中的土体与结构受力和地表位移。在此基础上,通过对pba工法的监控系统加以布置,并对现场上的监控统计和数值模拟成果加以分析,更进一步验证了模拟的正确性。本文的主要研究成果如下:（1）通过收集该场工程地质背景资料和工程勘测,以探明该场的土质地层岩性类型、山势地貌、地下水特点等,分析工程所处的环境地质特征。基于随机介质理论,阐释群洞开挖时空演化规律模型,研究大跨断面隧道采用pba工法分步施工引起地层空间不均匀的变化机理。（2）针对工程实践,利用FLAC3D数值模拟软件,首先对pba工法施工过程的本构模型进行选取,然后在此基础上建立相应的数值模型,对pba施工初期支护过程中的土体应变响应特征进行研究,分析小导洞开挖和初支扣供过程中的土体位移和应力变化规律。发现四导洞在开挖每个导洞过程中的最大累计竖向位移分别为5.14 mm、6.58mm、13.07 mm和19.65 mm,呈现逐步增大的趋势。在中跨初支扣供施工过程中,竖向位移和水平位移最大分别为20.96 mm和10.38 mm,出现在中跨初支扣拱的拱顶及两中导洞洞顶初支的位置;隆起变形量最大为14.35mm,出现在中跨洞洞底。在边跨初支扣供施工过程中,最大的竖向位移和水平位移分别为35.83 mm和16.95 mm;隆起变形量最大为21.77 mm,出现在两边跨洞洞底。最大地表沉降值在25.00-30.00 mm之间,小于工程标准要求,满足施工安全要求。（3）在初期支护完成后,进一步对pba主体施工过程中的支护结构和土体应变响应特征进行分析,主要研究中跨二衬扣供、边跨二衬扣供以及站台板和底板施工过程中支护结构和周围土体的位移、应力等变化规律。发现随着跳仓破除跨度的增加,主体施工过程对土体及工程结构的扰动随之增大。在中跨二衬扣供施工过程中,最大沉降位移和隆起位移分别为46.07 mm和8.00 mm,分别出现在中跨二衬扣拱的拱顶和各洞室洞底。在边跨二衬扣供施工过程中,最大沉降位移和隆起位移分别为50.15 mm和9.02 mm,该阶段为安全稳定状态。（4）当中板（站厅层）施工完成后,最大沉降位移为66.01 mm,并且隆起位移量很小。沉降量最大的位置是中、边跨二衬扣拱的拱顶;最大地表沉降值在50.00-55.00 mm之间,小于施工标准要求的该阶段最大沉降量为57 mm的临界值。水平位移相对于竖向位移而言,变形量则相对较小,最大水平变形量为15.92 mm,位于地表,该阶段为安全稳定状态。（5）对pba工法的监测系统进行布设并对现场监测数据与数值模拟结果进行了对比分析,发现现场实测地表沉降数据在分布规律上和FLAC3D数值模拟结果较为一致,施工导洞开挖、初衬扣拱、二衬扣拱在拱顶中央位置监测数据略大于数值模拟结果,开挖站厅层和开挖站台层监测数据略小于数值模拟结果,验证数值模拟的正确性。

关键词： pba工法施工关键工序应变响应 FLAC3D 监测系统布设

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pba工法地铁车站结构衬砌力学特性研究

PBA工法地铁车站结构衬砌力学特性研究

作者：马腾霄西安理工大学

学位级别：硕士

地铁车站采用预制衬砌可以提高建造速度、保证衬砌质量。传统pba工法(Pile-Beam-Arch-method)地铁车站存在的施工工期长与结构质量差等问题,采用预制衬砌修建pba地铁车站,可以提高暗挖地铁车站建设效率、节约施工成本、提高施工质量且... 详细信息

地铁车站采用预制衬砌可以提高建造速度、保证衬砌质量。传统pba工法(Pile-Beam-Arch-method)地铁车站存在的施工工期长与结构质量差等问题,采用预制衬砌修建pba地铁车站,可以提高暗挖地铁车站建设效率、节约施工成本、提高施工质量且有利于后期维护。基于此,依托西安地铁新植物园站地铁车站改造项目,采用MIDAS-GTS和ABAQUS有限元软件建立三维模型,分析了不同接头分块方案、衬砌厚度、接头抗弯刚度和接头形式对地铁车站衬砌结构力学性能的影响,研究了接头参数对pba工法地铁车站衬砌受力变形特征的影响并提出优化措施,揭示了 pba工法地铁车站施工过程围岩变形规律,验证了设计方案的合理性与实用性。主要研究成果为:(1)基于梁-弹簧模型,考虑不同的衬砌接头划分方案、衬砌厚度组合和接头转动刚度对预制衬砌地铁车站结构力学性能的影响,对车站接头划分方案和施工工序进行优化,得到了最优衬砌厚度和最佳转动刚度取值。(2)基于三维实体模型,考虑在轴力、跨中弯矩和跨中剪力作用下的搭接式直螺栓、竖螺栓和后浇带的应力应变分布、跨中挠度、接头转角和接头抗弯刚度变化规律,为车站衬砌接头匹配最优接头形式,给pba工法预制衬砌地铁车站接头选取提供理论基础。(3)根据最优设计方案对pba工法不同衬砌形式地铁车站精细化建模,得到了pba工法不同衬砌形式地铁车站受力变形规律,考虑几种接头参数对预制衬砌结构车站应力应变影响情况,为设计和施工提供参考。基于等效折减系数法,将现浇与预制衬砌地铁车站适配,得到了本车站的等效折减系数。(4)基于等效折减系数法进行施工阶段建模,考虑pba工法地铁车站施工过程建模围岩和地表变形规律,验证了本预制衬砌设计方案符合暗挖地铁车站地表变形标准。

关键词： pba工法预制衬砌梁-弹簧模型转动刚度地表沉降

pba工法地铁车站施工对邻近既有车站结构变形及行车性能的影响研究

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PBA工法地铁车站施工对邻近既有车站结构变形及行车性能的影响研究

作者：卜煜北京交通大学

学位级别：硕士

近二十年来,我国城市轨道交通快速发展,截止目前,建设里程和运营里程均为世界第一,很多城市的轨道交通实现了网络化运营。轨道交通的大规模建设和城市地下空间的有限性,致使轨道交通线路与线路、线路与车站以及车站与车站之间的邻近或... 详细信息

近二十年来,我国城市轨道交通快速发展,截止目前,建设里程和运营里程均为世界第一,很多城市的轨道交通实现了网络化运营。轨道交通的大规模建设和城市地下空间的有限性,致使轨道交通线路与线路、线路与车站以及车站与车站之间的邻近或穿越施工越来越多,新建轨道交通工程对邻近的既有轨道交通线路运营安全的影响变得越发突出。在城市中心区地下车站的暗挖施工中,pba工法被普遍采用,该工法能够有效减少施工过程中的地面沉降,保证施工安全,但关于新建地铁车站采用pba工法施工对邻近既有已运营地铁车站结构的变形影响问题尚缺乏研究。本文以北京地铁8号线王府井站邻近既有1号线王府井站工程为案例,采用数值模拟的方法,分析了新建车站在施工过程中对地面和已运营车站结构变形的影响规律,总结了既有车站结构变形与轨道不平顺的协调关系,确定了针对该工程的结构变形分步控制指标;对主要影响因素导致的既有车站结构变形进行了参数分析,计算了多因素耦合作用下的既有车站结构可靠度;研究了施工导致的轨道不平顺对列车运行动力学性能的影响,主要研究内容如下:(1)采用MIDAS GTS NX软件建立了新建车站和邻近既有车站的统一三维有限元模型,模拟了新建车站pba工法施工过程引起的地面变形,并与实测值进行了对比,结果表明有限元计算结果与现场实测值符合较好,验证了模型的准确性;(2)分析了pba工法施工中的导洞开挖、桩柱梁施工、扣拱开挖以及车站主体开挖等四个主要阶段分别引起的地面及既有车站结构变形的规律及协调关系:地面及既有车站各结构变形均呈现“中间大,两边小”的变化趋势,主要影响范围位于新建车站中心线两侧50m范围内,导洞以及扣拱开挖阶段是各结构变形的主要影响阶段;既有车站结构变形与轨道不平顺基本呈现线性协调关系,随着结构变形的增大,轨道不平顺加剧;基于变位分配控制原理,确定该工程的结构变形分步控制指标,竖向变形控制值分别为1.43mm、1.97mm、2.82mm和3.00mm,水平变形控制值分别为1.12mm、1.17mm、1.28mm和1.30mm,其中报警值取80%,预警值取70%。(3)在有限元模型的基础上分析了导洞开挖顺序以及衬砌结构参数等单因素变化下既有车站结构的变形规律;基于位移准则的可靠度理论,采用Kriging-重要性采样方法,建立了多因素耦合作用下既有车站结构变形的代理模型,并计算了不同导洞开挖顺序下既有车站结构的可靠度及失效概率:单因素变化时,既有车站结构变形分别随着初支厚度、初支和二衬混凝土等级的增大而减小,其中二衬混凝土等级对既有车站结构变形的影响较小;多因素耦合作用时,Kriging代理模型预测值与有限元模拟值相差较小,能够较好地拟合各随机变量对既有车站结构变形的影响规律,当案例导洞采用“先上后下,先边后中”和“先上后下,先中后边”的开挖顺序时,既有车站可靠度分别为7.4573和7.4258,此时结构稳定性较好,结构可靠,而优先开挖下层导洞时,既有车站可靠度仅为4.0070和3.9204,结果表明,优先开挖上层导洞能够有效控制既有车站结构变形,增大结构可靠度。(4)基于SIMPACK软件,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,以脱轨系数、轮重减载率以及列车运行平稳性指标作为评价指标,分析了新建车站施工过程对既有车站列车运行动力学性能的影响规律:各指标大小均随着施工阶段的推进而增大,施工前后,列车的脱轨系数、轮重减载率、垂向以及横向平稳性指标分别由0.053、0.088、1.185和1.176增大至0.174、0.184、1.561和1.554;分别对行车速度为40km/h、60km/h和80km/h时列车在施工后的运行动力学性能进行了计算,结果表明,列车运行动力学性能各项指标均随着行车速度的增加而增大,当行车速度为80km/h时,列车的横向平稳性指标增大至2.236,接近优秀等级的限值。

关键词：地铁车站 pba工法邻近施工数值模拟静动力分析可靠度

粉细砂地层pba工法地铁车站管幕法超前支护施工技术

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科学技术与工程 2023年第36期23卷 15682-15689页

作者：姚文花北京城建轨道交通建设工程有限公司北京100081

针对在粉细砂地层中,矿山法施工极易引起坍塌,而传统的超前小导管、深孔注浆、管棚等超前预支护措施,在粉细砂地层中难以达到地层加固效果的问题,结合北京地铁12号线蓟门桥站T型换乘节点进行研究,根据施工风险分析,采用管幕法超前支护方... 详细信息

针对在粉细砂地层中,矿山法施工极易引起坍塌,而传统的超前小导管、深孔注浆、管棚等超前预支护措施,在粉细砂地层中难以达到地层加固效果的问题,结合北京地铁12号线蓟门桥站T型换乘节点进行研究,根据施工风险分析,采用管幕法超前支护方式,优化施工工艺,设计施工参数,明确施工控制要点,并经监控量测结果反馈,表明采用管幕法超前预支护,满足施工风险控制要求,同时为后续工程在粉细砂地层中管幕法超前预支护施工提供一定的参考借鉴。

关键词：粉细砂地层 pba工法地铁车站管幕法超前支护技术

盾构与pba工法结合建造地铁车站结构稳定性及适用性研究

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盾构与PBA工法结合建造地铁车站结构稳定性及适用性研究

作者：李航北京交通大学

学位级别：硕士

盾构法以其施工速度快、对土层扰动小、造价低等优点成为区间隧道施工的首选,但由于其自身的特点,区间盾构施工与车站施工互相限制,使得盾构法的优势不能充分发挥,造成地铁线路施工工期的延长,而且如果盾构过站没有选择合适的方式,还会... 详细信息

盾构法以其施工速度快、对土层扰动小、造价低等优点成为区间隧道施工的首选,但由于其自身的特点,区间盾构施工与车站施工互相限制,使得盾构法的优势不能充分发挥,造成地铁线路施工工期的延长,而且如果盾构过站没有选择合适的方式,还会使整个工程成本增加,造成不必要的麻烦。盾构到达车站位置时一般有3种过站方式,1)将盾构机拆机、吊出、过站、下井再组装,并完成后续掘进工作。2)车站结构已修建完成,盾构机拖拉过站,即“先站后隧”法。3)盾构先行通过车站预定位置,再进行车站的修建。即“先隧后站”法。“先站后隧”法要么需要单独开挖盾构井,要么需要预埋构件,铺设轨道等附加工作,造成施工工期的延长,工程成本的增加。很明显,“先隧后站”法是一个很好的选择,为找到合适的工法解决区间盾构施工和车站施工互相限制的难题,需研究“先隧后站”法关于盾构过站修建地铁工法的适用性,以及对车站结构的影响。本文以北京某地铁车站工程为参照,基于现场实测,采用MIDAS-GTS建立“地层一结构”相互作用的有限元模型对“先隧后站”法中的盾构过站与pba工法结合地铁车站施工力学行为及对周边环境影响进行系统研究,分析了施工阶段管片、梁一中柱、初期支护、临时支撑等结构的力学特性以及地层变位的影响情况;分析了盾构过站对pba工法实施过程中结构稳定性的影响,同时从结构安全性、经济适用性、工期、造价等方面对“先站后隧”法、盾构扩挖法,以及盾构过站结合pba工法施工进行对比研究。研究的主要结论如下:(1)首先结合北京地铁某车站采用盾构先行+pba工法施工,基于现场监测,研究了盾构穿行前、穿行中以及穿行后对地表沉降的影响。盾构进站前,导洞开挖、初支及衬砌扣拱,引起地层沉降区域主要在导洞上方,中间部分沉降最大为9.34mm;盾构穿行过程中,随着盾构的掘进,沉降有微小增加,但其引起的沉降变化量不超过1mm;可知,盾构穿行对pba工法修建地铁车站地表沉降影响较小。(2)因车站周边管线较为密集,基于Midas GTS NX三维数值模型,对盾构先行+pba工法车站施工对其不均匀沉降的影响进行了研究。结果表明,盾构穿越前导洞开挖引起所有管线中的最大沉降虽为6.2mm,但其不均匀沉降值很小;盾构穿越过程中,地层受盾构掘进影响有所抬升,管线相应也有一定的抬升,其抬升高度最大不超过0.5mm。表明盾构穿越过程中对管线的扰动较小。(3)因桩柱体系距离盾构的最小距离为600mm,基于Midas GTS NX三维数值模型,对盾构先行+pba工法车站施工对其结构稳定性的影响进行了研究。在盾构穿越前,导洞施工对塑性区发育影响较大,但桩柱支撑体系建立后,塑性区的发展受到限制;此时盾构穿越,其对塑性区的影响较小;虽然边桩、中柱距离盾构较近,盾构穿越过程中,中柱应力变化较小,为0.244MPa。结果表明,盾构先行过站对车站结构稳定性的影响较小。(4)针对大断面车站结构施工,通过对比“先站后隧”、盾构先行过站结合pba工法以及盾构扩挖法三种工法,对盾构先行过站结合pba工法修建地铁车站的稳定性及适用性进行了系统研究。结果表明,a)盾构扩挖法修建地铁车站引起的地表最终沉降值最大,沉降形态中心区间较细长;“先站后隧”法和盾构先行过站结合pba工法引起的地表沉降形态相似,地表沉降较小。b)从施工效益和施工技术来看,盾构先行过站结合pba工法比其他两种工法有明显的优越性。

关键词：地铁车站地铁区间 pba工法盾构交叉施工优化

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pba工法地铁车站下穿桥梁方案优化研究

现代隧道技术 2014年第6期51卷 101-107页

作者：韦京王芳孙明志北京中咨正达交通工程科技有限公司北京100029 清华大学水利水电工程系北京100084 吉林大学交通学院长春130022

文章以北京地铁6号线花园桥站下穿花园桥为工程背景,采用FLAC3D数值模拟和层次分析法确定pba工法(Pile-Beam-Arch Method)地铁车站下穿桥梁的最优方案,并结合监测结果分析了关键施工阶段对地层和桩基的影响。研究表明,同等注浆加固条件... 详细信息

文章以北京地铁6号线花园桥站下穿花园桥为工程背景,采用FLAC3D数值模拟和层次分析法确定pba工法(Pile-Beam-Arch Method)地铁车站下穿桥梁的最优方案,并结合监测结果分析了关键施工阶段对地层和桩基的影响。研究表明,同等注浆加固条件下4导洞法控制远、近侧桩基位移效果比5,6导洞法稍好,相同车站施工方法和结构型式下对近侧桥桩区域适当注浆加固和大范围注浆加固效果相近,因此,确定5导洞法及近侧桥桩区域内适当注浆加固为最优方案;导洞开挖、扣拱和其它工序地表沉降比例为0.38∶0.32∶0.30;导洞开挖和扣拱对近侧桩基位移影响较大,站台层开挖对远侧桩基沉降影响最大,导洞开挖和扣拱影响次之,但对水平位移影响较大。

关键词： pba工法地铁车站下穿桥梁临近桩基数值模拟层次分析法