北京暗挖地铁车站变形数据统计分析与施工优化

发布时间：2020-03-05 11:21

【摘要】：随着社会经济的发展、科学技术的进步以及城市化进程的加快,人口密集,交通拥挤的问题在城市中越来越常见,而地铁的出现有效地缓解了这些问题。由于城市地表建筑物繁多,地下管线错综复杂,城市中地铁车站的施工往往采取暗挖的方法,因此如何有效地控制暗挖地铁车站施工引起的地表沉降和地层变形显得尤为重要。本文通过对北京所有的暗挖地铁车站进行统计,并调研了北京地铁四号线、五号线、六号线、七号线以及十号线部分车站的现场实测数据,通过统计分析的方法,从地表沉降、地层损失以及沉降槽宽度参数等方面,研究了北京暗挖地铁车站的地表以及地层沉降规律。同时,以北京地铁十六号线苏州街站工程为依托,运用Midas GTS以及FLAC 3D软件,通过数值模拟的方法,研究不同埋深状况下修建车站引起的地层响应,并对地铁车站PBA工法不同导洞开挖顺序进行了优化分析,运用层次分析法综合评价,得出了导洞最优开挖方案。本文的主要结论如下:(1)截至2016年11月,北京暗挖地铁车站总数为78座,北京暗挖地铁车站运用最多的施工方法为洞桩法;北京暗挖地铁车站大部分分布在埋深4m～10m的地层中;北京暗挖地铁车站采用最多的结构型式为三拱双柱双层式结构。(2)通过统计分析,得出以73.90mm作为暗挖地铁车站地表沉降的控制值较为经济合理,在一定程度上可以反映现有施工能力和技术状况的平均水平,且不会对暗挖地铁车站结构施工和周边环境产生较大的影响。(3)对北京暗挖地铁车站现场监测数据进行调研,从车站施工方法、埋深以及车站结构型式三个方面进行了统计分析,拟合出了暗挖地铁车站的地表沉降槽曲线,并深入研究了地层损失率和沉降槽宽度参数,得出了北京暗挖地铁车站的地表沉降以及地层变形规律,同时,也详细分析了车站埋深对车站结构选型以及施工方法选择的影响。(4)基于北京地铁十六号线苏州街站工程,运用数值模拟的方法,深入研究了不同埋深车站的地表沉降规律,得出了最大地表沉降值、塑性区分布以及沉降槽反弯点距离随埋深的变化规律;基于数值模拟结果,运用层次分析法综合评价,得出了 PBA工法导洞的最优开挖方案。
【图文】：

施工步序,中洞法,步序,开挖施工

个小断面来进行施工，其遵循“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强逡逑支护”的施工原则，自上而下，分块成环，开挖完及时支护。ＣＲＤ法施工步序见逡逑图４．１和图４．２。逡逑ｕｍｓｉｍ逡逑幽媝逡逑图４．１邋ＣＲＤ法４步开挖施工步序逦图４．２邋ＣＲＤ法６步开挖施工步序逡逑Ｆｉｇ．４．１邋Ｆｏｕｒ邋ｓｔｅｐｓ邋ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ邋ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ逦Ｆｉｇ．４．２邋Ｆｏｕｒ邋ｓｔｅｐｓ邋ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ邋ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ逡逑ｓｔｅｐｓ邋ｏｆ邋ＣＲＤ邋ｍｅｔｈｏｄ逦ｓｔｅｐｓ邋ｏｆ邋ＣＲＤ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑１７逡逑

侧洞法,施工步序

并施作初期支护和完成两边侧洞防水层和二衬的施作，最后才进行中间逡逑洞室的开挖，然后进行封闭成环，施作底板，，中柱等等，侧洞法中两个侧洞既可逡逑同时对称开挖，也可错开开挖。侧洞法具体施工步序见图４．４。逡逑／／／Ｖ邋．邋ｎ邋Ｈ逦。逦＿邋Ｖ邋＼＼＼逡逑＃逦＾逦｜｜４逦Ｉ邋，邋８邋｜邋１逦４１｜邋＇逦Ｊ逡逑１＇邋＼逦ｃ：逦ｉｉ邋ｆｉ逦逦Ｊ—ｉｒ逦－逦／■邋ｉ逡逑＿：ｖ．邋ｌｖ邋＇逦１邋．邋＾邋；邋１逦．邋ｊ逡逑，逦邋．．逦：ｉ邋邋邋逦：一十—．一—邋逦！逡逑图４．４侧洞法施工步序逡逑Ｆｉｇ．４．４邋Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｓｔｅｐｓ邋ｏｆ邋ｓｉｄｅ邋ｄｒｉｆｔ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑侧洞法施工时开挖的跨度较大，施工的空间充足，可以利用小型器械进行开逡逑挖。但由于先开挖洞室两边侧洞，对地层的扰动相对较大，容易造成中洞上方土逡逑体失稳，造成地层变形增大，不利于控制地表沉降［２９］。逡逑４．１．４洞桩法简介逡逑洞桩法主要特点是：它是由边桩、中柱（桩）、顶梁、底梁、顶拱共同构成初逡逑期的受力体系，以承受施工过程中各种荷载，最后在该受力体系的保护下，由上逡逑而下，逐层开挖土体，施作内部结构，最终完成车站主体结构。洞桩法经过不断逡逑地实践和发展
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U231.3

【参考文献】