广济街地铁车站PBA法施工地表沉降规律与控制技术

发布时间：2020-08-14 09:50

【摘要】：开展黄土地区地铁车站暗挖施工地表沉降规律及其控制技术研究具有重要的工程应用价值。本文以西安地铁广济街车站洞桩法(即Pile-Beam-Arch,简称PBA法)施工工程为依托,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的手段对广济街车站全暗挖施工诱发的地表沉降规律与控制技术进行研究,主要工作和结论有:(1)建立了湿陷性黄土地区地铁车站PBA法边桩的计算模型,推导出边桩的结构内力计算公式,给出了黄土地区PBA法边桩的设计计算方法与流程,完成了广济街地铁车站边桩合理性评价。(2)基于MIDAS有限元软件完成了广济街车站导洞在不同开挖进尺、不同边桩嵌固深度和边桩直径、不同钢管柱直径和间距等三种工况下的参数敏感性分析研究。基于地表沉降为最小的控制目标,建议了合理的开挖进尺、边桩嵌固深度和边桩直径、钢管柱直径和间距。(3)基于给出的合理的开挖进尺、边桩嵌固深度和边桩直径、钢管柱直径和间距对地铁车站PBA工法施工全过程诱发的地表沉降规律进行了预测研究,分析了导洞开挖阶段、梁柱体系施作阶段、扣拱施作阶段、站厅层施作阶段和站台层施作阶段等各个阶段的地表沉降规律。(4)完成了广济街地铁车站PBA法施工地表及沉降监测方案设计并开展了现场监测工作。监测结果表明,不同施工阶段隧洞及地表变形有限元预测的结果与实际监测结果基本吻合。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U231.3;U455.4
【图文】：

示意图,广济,示意图,车站

易对周边环境产生较大影响，必须严格控制施工引起地表变形，以保障安全施工，广济街车站地表环境如图1.1 所示。洞桩法（即 Pile-Beam-Arch,简称 PBA 法）是在开挖面以下形成桩-梁-拱的支撑结构，并在此结构的保护下施工完成车站结构。PBA 法在我国北京等城市复杂环境下地铁车站施工中得到普遍使用，取得了丰硕的成果[1]，西安地铁 6 号线二期广济街车站是西安黄土地区第 1 个采用 PBA 工法施工的车站，在施工技术、地表沉降规律研究方面属于空白，急需开展研究工作。因此本文以广济街车站为工程背景，运用模拟软件 MIDAS-GTS 模拟了 PBA 工法施工过程，并对典型施工阶段做了研究分析，研究 PBA 工法中边桩—中桩—拱—水平支撑等围护结构施工过程中力学特性并且探索合理的施工方法，同时研究 PBA 法全暗挖车站地层变形机理与地表沉降控制关键技术。目的是为西安地铁全暗挖车站安全地表变形规律控制提供技术支撑。图 1.1 广济街车站地表环境示意图

技术路线图

竖向受力,支护桩,边桩

分析 PBA 工法施工中边桩的受力特征，并对边桩的计算模型进行适当的简化，边桩设计计算存在的问题，结合广济街车站的施工方法，建立了边桩的力学计算并验算了该车站边桩设计的安全性。概述PBA 工法中边桩的受力状态不同于一般工程中的桩。分析其受力状态，一方面支承来自于初衬的竖向力，继续向下开挖车站主体的过程中，还会受到横向土压临时钢横撑的力，这种受力状态下，边桩实际上是一种受压弯的结构。然而，目前边桩的设计计算还未形成统一的模式，针对目前这种状况，首先对边算模型进行适当简化，首先对边桩受力作基本假定，根据边桩的受力特点分别推桩内力计算公式，并且验算了广济街站的边桩稳定问题。简化的边桩计算模型工民建工程中主要承担竖向荷载的受力基桩受力简图可用图 3.1（a）表示，基坑程中主要承担横向土压力的边桩，它的受力情况可用简化为图 3.1（b）。

【参考文献】