暗挖大断面地铁车站侧洞法和洞柱法施工力学转换机理对比研究

摘要

对于一定埋深的扁平大断面暗挖地铁车站，要减少由于施工引起的地层移动和变形造成的，对地表建筑物和地下管线等的损害以及对周围环境的不良影响，就必须对可能发生的地表移动和变形做出正确的估计，从而选择最优的施工技术。 侧洞法和洞柱法是施作单层两柱三跨结构常用的两种施工方法，但在设计和应用上，常为这两种工法的选择问题引起争论。本文以北京地铁五号线张自忠路车站的设计为背景，在相同结构形式和地质参数条件下，基于监控量测数据，运用有限差分元法计算软件(FLAC3D)对两种施工方法的力学转换机理及施工过程所引起的地层变形和移动，分别进行数值模拟分析和对比分析，得出了侧洞法在力学转换、施工作业条件、工程造价上，都优于洞柱法施工。但因其土体扰动范围比较大，尤其在中间导洞的开挖时，会产生比较大的沉降，因此，建议在监控量测的基础上，如在较不敏感的城市区域上或土层条件比较好的情况下，采用侧洞法施工，反之，应采用洞柱法施工，或采用侧洞法施工时，应将中洞处土体上方加固后开挖。

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致谢

1 引言

2 文献综述

2.1大断面暗挖隧道施工方式的研究

2.1.1大断面隧道施工方式的研究现状

2.1.2 工程实例

2.2城市隧道地表位移的分析方法

2.3影响浅埋暗挖隧道工程地面沉降的主要原因

2.4控制浅埋暗挖隧道工程地面沉降的主要方法

2.5北京地区浅埋暗挖隧道的地表沉降控制标准

3 张自忠路车站工程概述

3.1工程概况

3.2工程地质条件

3.3车站暗挖段设计概述

3.4主体结构主要施工方案

4 侧洞法和洞柱法施工的数值模拟分析

4.1计算理论及方法

4.1.1数学模型

4.1.2边界和初始条件

4.1.3本构方程

4.1.4数值方法

4.1.5主要计算步骤

4.1.6隧道施工过程模拟方法

4.2侧洞法施工的数值模拟分析

4.2.1侧洞法施工步序

4.2.2侧洞法施工监控量测

4.2.3侧洞法施工数值模拟分析

4.2.4侧洞法施工数值模拟结果分析

4.3洞柱法施工的数值模拟分析

4.3.1洞柱法施工步序

4.3.2洞柱法施工监控量测

4.3.3洞柱法施工数值模拟分析

4.3.4洞柱法施工数值模拟结果分析

4.4对比分析结果

4.4.1地表沉降比较

4.4.2受力转换优劣比较

4.4.3施工进度比较

4.4.4工程造价比较

4.4.5施工环境和安全度比较

5 张自忠路车站实测结果与数值模拟结果对比分析

5.1张自忠路车站实测结果

5.1.1地表沉降分析

5.1.2拱顶下沉分析

5.1.3初支受力情况分析

5.1.4 小结

5.2实测结果与模拟结果对比分析

5.2.1地表沉降对比分析

5.2.2拱顶下沉对比分析

5.3数值模拟分析过程的存在问题和展望

6 结论

参考文献

作者简历