复杂环境下大断面群洞交叉部位洞桩法施工力学行为及关键技术研究

摘要

北京地铁10号线工体北路站为分离岛式车站,地处环境复杂,洞室交叉部位多,群洞效应明显。本论文以该工程为研究背景,采用理论分析、数值模拟计算和现场测试等研究方法,对复杂环境下大断面群洞交叉部位洞桩法施工力学行为及关键技术进行了研究。通过研究,得出以下主要结论:
　　 1、针对处于复杂环境下的地铁车站,提出二次衬砌顺逆筑相结合的地铁车站整体洞桩法施工技术,研究了洞桩法施工桩、梁、拱之间的相互作用机理,并给出了相应的施工措施,有效降低了地层位移。具体表现为:
　　 (1)主洞和联络通道扣拱的先后次序直接影响两者刚度差异,造成两者变形不协调,导致相交处应力集中,尤其是拉应力和剪应力集中程度较高,在施工过程中需要引起重视,因此施工中应尽量缩短主洞和联络通道扣拱的时间差。
　　 (2)在联络通道导洞高度变化区域和各导洞几何转折区域,由于刚度的变化,其应力应变值比较高,应力应变的峰值出现在联络通道导洞和主洞导洞交汇区域,特别是转角部位。
　　 (3)冠梁、桩、交叉口初支圈梁和折梁施作完毕且在主拱成形之前,冠梁和桩的应力水平较低,但仍然会在交叉口处出现应力集中；附加梁施工完成且在联络通道开口之前,圈梁承受大部分交叉口处各个方向的荷载,但由于其自身几何尺寸相对较大,可将这些荷载传递给冠梁和桩,保证了荷载传递的连续性。
　　 (4)由于折梁和初支圈梁同时施工,从结构几何模型上看,类似于拱桥结构,折梁与初支圈梁共同受力,因此折梁施作后各方向应力集中现象均不明显；从各方向的应力分布来看,应力比较大的区域主要分布在折梁水平段和倾斜段的偏中间部位和两段相连的转折部位。
　　 2、采用整体洞桩法施工地铁车站,提出了有限导洞空间内、深厚大粒径(h>8m、D>20cm)卵石地层、深桩综合施工技术,初步解决了深厚大粒径卵石地层深桩施工难题。
　　 3、提出了大断面群洞交叉部位主辅洞同时采用洞桩法施工的双向扣拱综合技术,施设的附加梁构件初步解决了地下复杂洞室交叉部位的施工难题。