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初支拱蓋法中的地鐵車站開挖施工

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初支拱蓋法中的地鐵車站開挖施工

【摘要】初支拱蓋法是一種新穎的地鐵車站的開挖支護形式,其開挖過程中圍巖及支護穩(wěn)定特征有待進一步研究。本文針對貴陽地鐵油榨街車站,采用數(shù)值仿真的方法,研究了初支拱蓋法開挖過程中車站變形及支護應力分布,在此基礎上,分析了施工過程中需要注意的關(guān)鍵位置,為今后類似工程的設計施工提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】初支拱蓋法;地表沉降;應力計算

國內(nèi)外地鐵車站的施工方法主要分為3類,分別為明挖法、暗挖法和蓋挖法。明挖法施工地鐵車站通常運用于城市交通和環(huán)境允許的情況下。明挖法施工的施工方法簡單,施工成本較低,工期較短,安全性較高。所以在城市地下工程發(fā)展初期都首選明挖法作為施工方法。蓋挖法施工是指先從地表向下開挖,隨后施作頂蓋并封閉,恢復地表路面,最后在封閉的頂蓋下施作剩余的工程,下部結(jié)構(gòu)施工可采用順作或者逆作法進行。一般情況下,在施工地鐵車站的時候,施工單位需要占用車站,這會對一定區(qū)域內(nèi)的交通會產(chǎn)生比較大的影響,造成交通堵塞。當?shù)罔F車站不是位于主干道上時,施工方可以在一定時間內(nèi)把一部分車站封閉,確保剩余車道可以正常通車,這時采用蓋挖法施工能減小建設地鐵車站對區(qū)域內(nèi)交通的影響。初支拱蓋法是以拱蓋法為基礎,先分部開挖拱部并支護,通過圍巖與初支形成整體支撐體系,保證車站主體開挖時安全穩(wěn)定,尤其適用于硬巖車站開挖的施工工法,且對地面交通產(chǎn)生影響很小[1]。

1工程概況

貴陽地鐵油榨街站址處屬巖溶槽谷地貌,現(xiàn)狀為硬化路面,地面標高1058.39~1061.51m,相對高差0~4.0m,地勢總體呈東高西低狀。站址范圍內(nèi)上覆第四系人工填土、紅黏土,第四系覆蓋層厚度約3.7~10.50m,下伏基巖為三疊系安順組白云巖、泥質(zhì)白云巖,中風化巖層頂面埋深一般約7.6~10.0m,局部可達19.6m,巖層呈單斜狀,地址構(gòu)造簡單。站內(nèi)不良地質(zhì)有巖溶、人工填土、紅黏土等。油榨街車站為2層島式車站,采用曲拱直墻結(jié)構(gòu)形式,上部以雙側(cè)壁導坑法開挖形成工作面,模筑500mm厚拱蓋后,以噴錨初支分部開挖下部斷面,開挖形成斷面后從下至上完成二襯結(jié)構(gòu)。

2初支蓋挖法施工過程

車站主要施工步驟如下:三通一平(含地下管線的保護和改遷)→風井施工→開挖風井風道→以雙側(cè)壁導坑法開挖車站上部結(jié)構(gòu)→在導坑內(nèi)模筑拱蓋→待拱蓋強度達到設計要求后向下分層開挖車站下部結(jié)構(gòu)→鋪設防水層,由下到上澆筑二襯→施作內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3施工過程數(shù)值仿真

3.1有限元模型建立

根據(jù)地勘單位給出的土樣參數(shù),確定模型參數(shù),具體參數(shù)見表1。為了消除邊界效應,數(shù)值模型左右尺寸取3倍車站跨度,數(shù)值計算模型底部采用固定約束,左右兩側(cè)約束水平位移。

3.2計算結(jié)果

根據(jù)實際開挖過程進行有限元數(shù)值計算,計算得出最終位移沉根據(jù)計算結(jié)果分析可知車站拱頂沉降為16.6cm,在施工中注意預留足夠變形量,防止侵限;最大地表沉降為11.0cm,位于拱頂正上方,該沉降<規(guī)范允許值,地表沉降滿足要求。根據(jù)計算結(jié)果分析可知,錨桿所受軸向最大拉應力為69MPa,位于拱頂附近及車站下層側(cè)墻上部區(qū)域,應注意該范圍內(nèi)錨桿的施工質(zhì)量;最大壓應力為104MPa,位于拱蓋底部圍巖基礎位置,應注意該范圍內(nèi)錨桿的施工質(zhì)量;以上錨桿應力滿足要求[2]。根據(jù)計算結(jié)果分析可知,拱蓋所受軸向最大壓應力為19MPa,滿足強度要求。從以上分析可知,采用拱蓋初支分部開挖最終的沉降和初支強度滿足規(guī)范要求,在實際施工中是可行的。

4結(jié)束語

綜上所述,文章針對拱蓋初支蓋挖法,以貴陽地鐵車站為例,采用數(shù)值仿真研究了地鐵車站分部開挖過程,得出了開挖后車站最終地表沉降和初支應力分布情況,計算結(jié)果表明地表最大沉降滿足規(guī)范要求,計算了拱頂最大沉降值,為施工預留變形提供參考,并確定了初支錨桿最大拉壓應力分布區(qū)域,指出了施工過程中應該重點注意的位置,為今后類似工程的設計施工提供一定的參考。

參考文獻

[1]李強.暗挖拱蓋法在地鐵中的應用[J].建筑技術(shù)開發(fā),2016(03):152~153.

[2]范育輝.重慶軌道交通淺埋暗挖地鐵車站快速施工方案比選[J].隧道建設,2011(S2):187~190.

作者:張婕 單位:中鐵十六局集團路橋工程公司

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