红土地大跨度轻轨车站开挖过程力学分析及核心岩柱优化

摘要

近年来，越来越多的大城市掀起了开工修建地铁和轻轨的高潮来减缓交通压力，大跨度暗挖车站逐渐增多。鉴于对工程地质和岩石力学机理认识的不成熟，大跨度隧道施工技术目前虽有较大发展，但对大跨度隧道的设计和施工仍然处于探索和尝试阶段。而现行的规范仅能指导跨度在15m以内的隧道的设计和施工。因此，研究大跨度隧道施工过程中围岩的力学状态就显得十分必要。
　　 本文以重庆轨道交通六号线红土地大跨度轻轨车站为依托，采用现场监控量测与有限元数值模拟相结合的方法，分析了以下三个问题：
　　 ①该大跨度隧道大拱脚上部开挖过程中拱腰、拱顶沉降随开挖步序之间的关系和拱脚、拱腰及拱顶部位支护结构应力随开挖步序之间的关系，并将数值分析结果与现场监控量测的数据进行了对比，分析了存在差异的原因。
　　 ②分析了左右TBM洞开挖时对上部初期支护应力的影响。
　　 ③针对大跨度隧道双侧壁导坑法施工时核心岩柱宽度的优化问题，本文在二维有限元模拟中分析了不同宽度核心岩柱下围岩应力、塑性应变和支护内力及拱顶沉降随开挖步之间的关系；在三维有限元模拟中分析了不同宽度核心岩柱下围岩第一主应力和塑性应变及支护结构应力随开挖工序之间的关系；综合二维及三维数值分析结果，得出红土地车站开挖过程中核心岩柱最佳预留宽度为6m；提出了大跨度暗挖隧道开挖中，核心岩柱宽度预留为隧道跨径0.3倍的结论，该结论为类似工程提出参考意义。