重庆礼嘉浅埋特大跨度小净距地铁车站施工力学研究

摘要

重庆市轨道交通六号线一期礼嘉暗挖车站最大开挖跨度23.5m，高度18.6m，最大断面面积371.01m2，左右两洞净岩柱最小仅6.5m，车站施工工期紧，难度大。
　　 本文以礼嘉车站为工程依托，对特大跨度小净距地铁车站典型施工工法、中夹岩柱力学特性及地铁车站交叉口段施工力学进行了较深入的研究。论文主要研究工作及成果如下：
　　 ①根据礼嘉车站隧道的实际情况，在浅埋大跨度隧道开挖方案比选原则的基础上提出了适合礼嘉车站开挖的3种施工工法，运用有限元分析软件对车站隧道在不同开挖方案下的施工过程进行了数值模拟，研究了围岩的位移、应力和塑性区的变化，分析了不同开挖方案对地铁车站围岩稳定性的影响。研究分析表明，先开挖左右两洞外侧导坑后再开挖中夹岩柱两侧导坑的施工方案对地铁车站施工造成的影响最小。
　　 ②根据礼嘉车站隧道尤其是净距小的特点，建立了喷射混凝土、喷射混凝土+岩柱水平贯通锚杆和喷射混凝土+岩柱预应力对拉锚杆三种支护状态下的有限元模型，模拟了地铁车站的开挖过程，研究了中夹岩柱的位移、应力和支护结构的应力变化，分析了不同岩柱支护加固措施对礼嘉车站中夹岩柱应力、应变特性的影响。研究分析表明，采取喷射混凝土+岩柱预应力对拉锚杆的支护措施对中夹岩柱的力学特性效果最好。
　　 ③根据礼嘉车站交叉口多、开挖跨度较大的特点，建立了风道、联络通道与主隧道交叉段三维弹塑性数值分析模型，模拟了地铁车站交叉段的开挖过程，研究了地表沉降、交叉段围岩的位移、应力、塑性应变区和主隧道的变形应力变化，分析了风道和联络通道的开挖对地铁车站交叉段力学特性的影响，得出了礼嘉车站隧道交叉段的施工力学特征。
　　 本文从开挖方案的选择到特殊地段施工力学的分析都反映了现代隧道工程施工的理念，丰富和发展了浅埋条件下特大跨度小净距地铁车站的施工力学理论，对以后类似复杂条件下城市地铁车站的修建具有一定的指导意义和实践价值。