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2020/8/10汇报提纲1、问题的提出与研究现状2、柱-预应力支撑体系的提出3、柱-预应力支撑体系作用分析研究4、结论2020/8/11汇报提纲1、问题的提出与研究现状2、柱-预应力支撑体系的提出3、柱-预应力支撑体系作用分析研究4、结论2020/8/12问题的提出Σ5#，4#，10#一期，奥支，机场线：地下线共双线72.9km其中：盾构法双线31.2km；占地下线路总长的42.8%；投入盾构18台。2008年，198km2015年，561km2050年，1000km2020/8/13问题的提出国内区间与车站施工组织方式方式1方式2方式3方式4：北京地铁5号线北新桥站、十号线一期三元桥站2020/8/14问题的提出现在的组织方式存在如下3大问题：现在：1、盾构区间与车站施工干扰大2、盾构设备利用率偏低未来：以现在盾构区间与车站施工组织方式3、难以解决深埋地铁车站及渡线施工问题存在问题2020/8/15国内外研究现状前苏联，日本，德国在国外，盾构法不仅用于区间隧道的施工，也用于地铁车站的施工大直径盾构基础上扩挖车站区间盾构基础上扩挖车站以盾构隧道作为拱座基础修建车站新型车站施工方法国外研究现状外径为6m，仅10座左右，铸铁管片。其余大部分外径为8m左右2020/8/16国内外研究现状在国内，盾构法的应用仅限于区间隧道施工，结合盾构法建造地铁车站的施工技术目前尚属空白。上海：引进双圆盾构开展试验研究广州：盾构法+矿山法联合修建地铁车站的方案研究北京：北京市科技计划课题《盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站综合技术研究》技术思路：整条线路先连续施工盾构区间，再扩建车站采用暗挖或明挖拓展方式，将盾构隧道作为车站结构的一部分国内研究现状2020/8/17已有研究基础课题已经完成了以下研究内容提出并设计了盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站的结构方案提出了柱-预应力支撑体系，并完成了方案设计和施工工艺研究提出了盾构开口环管片与车站主体结构的节点连接方式提出了盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站可行的施工步骤，明确了施工风险点进行了1:10的大比尺模型试验和相应的数值模拟2020/8/18已有研究基础1、提出并设计了盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站的结构方案。塔柱部位横断面横通道部位横断面2020/8/19已有研究基础2、提出了柱-预应力支撑体系，并完成了方案设计和施工工艺研究。柱-预应力支撑体系支撑体系试验照片柱-预应力支撑体系的设计2020/8/110已有研究基础钢筋混凝土管片（非锚固端）+钢管片（锚固端）钢管片（非锚固端和锚固端）钢管片钢筋混凝土管片钢管片预应力管片的设计2020/8/111已有研究基础分散式交叉式预应力索（钢绞线）的施加方式2020/8/112已有研究基础3、提出了盾构管片与车站主体结构的节点连接方式2020/8/113已有研究基础4、提出了盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站可行的施工步骤，明确了施工风险点。暗挖塔柱式车站施工步骤2020/8/114已有研究基础5、进行了1:10的大比尺模型试验和相应的数值模拟模型试验台架2020/8/115汇报提纲1、问题的提出与研究现状2、柱-预应力支撑体系的提出3、柱-预应力支撑体系作用分析研究4、结论2020/8/116列车开门的宽度和高度要求在车站纵向上横通道部位的管片开口跨度和高度均较大,部分管片拆除以后，盾构隧道变成一个开口状的非稳定结构。1、造成管片上内力的突变和重新调整；2、在土压力作用下产生较大的侧移和变形；3、螺栓松弛引起管片结构漏水。此外，1、管片拆除之前没有条件施作管片与车站主体结构的连接；2、外径6m的区间盾构隧道内部没有施作二衬的空间；因此在管片拆除前对开口环管片采取一定的保护措施对于保证该工法的施工安全十分关键。柱-预应力支撑体系的提出2020/8/117保护措施：柱-预应力支撑体系将开口处的管片及两侧一定范围内的管片在纵向通过预应力索串联起来以后并进行张拉，形成一个纵向梁结构，降低管片破除过程中开口处管片的受拉和张开趋势；与隧道内的临时钢管柱支撑形成一个整体的梁柱受力框架体系，将开口环管片力系转换到相邻未拆除的整环管片上。柱-预应力支撑体系的提出2020/8/118汇报提纲1、问题的提出与研究现状2、柱-预应力支撑体系的提出3、柱-预应力支撑体系作用分析研究4、结论2020/8/119柱-预应力支撑体系作用分析工程背景北京地铁十号线一期三元桥站站位三元桥站总平面布置图2020/8/120柱-预应力支撑体系作用分析结构型式横通道部位横断面塔柱部位横断面站厅隧道埋深8m，盾构隧道埋深10.7m2020/8/121塔柱1塔柱2横通道3塔柱3塔柱4塔柱1塔柱2塔柱3塔柱4横通道2横通道1横通道3横通道2横通道1跨中断面塔柱断面跨中断面塔柱断面计算模型柱-预应力支撑体系作用分析22环管片：3个横通道、4个塔柱计算模型（65m*28.8m*26.4m）2020/8/122管片模型柱-预应力支撑体系作用分析管片结构图管片细部结构2020/8/123纵向预应力索作用分析柱-预应力支撑体系作用分析预应力索计算模型2020/8/124临时钢管柱支撑轴力分析柱-预应力支撑体系作用分析临时钢管柱支撑轴力变化曲线施工步序说明：1—站厅隧道开挖完毕2—站厅隧道二衬施作完毕3—横通道开挖完毕4—拆除管片，施作横通道二衬基本上呈现逐渐增大的趋势横通道开挖阶段增量最大跨中断面的承受的压力比塔柱部位大，最大达到907kN临时钢管柱支撑在施工过程中对于维持管片结构的稳定发挥了较大的作用。-1000-900-800-700-600-500-400-3001234施工步序轴力（kN）跨中断面塔柱断面2020/8/125预应力作用下管片接缝张开量分析柱-预应力支撑体系作用分析A测点管片环接缝张开量变化曲线B测点管片环接缝张开量变化曲线C测点管片环接缝张开量变化曲线监测点0.501.001.502.00123施工步序管片环接缝张开量（mm）0kN1000kN0.501.001.502.00123施工步序管片环接缝张开量（mm）0kN1000kN0.000.400.801.201.60123施工步序管片环接缝张开量（mm）0kN1000kN2020/8/126预应力作用下管片结构内力分析柱-预应力支撑体系作用分析预应力分别为0和1000kN时管片结构内力（单位长度）跨中断面预应力（kN）最大正弯矩（kN·m）最大负弯矩（kN·m）最大轴力（kN）0112.61-205.13672.03100039.82-39.94265.64施加预应力可以大幅度减小开口环管片结构的内力预应力已经将横通道部位的开口环管片与塔柱部位的整环管片形成一个整体受力体系开口环管片大部分受力已经转换到相邻未拆除的管片环上。2020/8/127汇报提纲1、问题的提出与研究现状2、柱-预应力支撑体系的提出3、柱-预应力支撑体系作用分析研究4、结论2020/8/128结论结论(1)车站施工过程中，盾构隧道内的临时钢管柱支撑压力基本上呈现逐渐增大的趋势，其中横通道开挖阶段增量最大，跨中断面临时钢管柱支撑承受的压力比塔柱断面大，最大达到907kN，因此临时钢管柱支撑在施工过程中对于维持管片结构的稳定发挥了较大的作用，在安装时应适当设计一定的预顶力，以使其正常发挥作用。(2)在管片结构纵向上通过预应力索施加924～1491kN的预应力，可以有效地限制管片环的纵向变形；同时可以改善开口环管片结构的受力状态，将横通道部位的开口环管片与塔柱部位的整环管片形成一个整体受力体系，施加预应力后，管片结构内力降低60%以上，因此应在管片结构上进一步设计施加该预应力索的工艺结构形式。2020/8/129