上软下硬地层超浅埋大跨地铁车站拱盖法施工优化研究
发布时间：2021-10-09 02:42
贵阳地铁某地铁车站段位于市中心,地铁经过的区域街道狭窄,两侧建筑物密集,人流量、车流量较大,管线众多,线路复杂。据现场勘察资料显示,站址范围内上覆第四系人工填土、红黏土,下伏白云岩。车站埋深浅,致使车站拱部处于软土之中,爆破开挖极易引起上部软岩变形甚至坍塌,进而影响车站的整体稳定。再者,车站拱顶上方为既有城市主干道,车辆荷载可能会直接作用到车站衬砌,对隧道稳定性产生较大的影响。本文依托贵阳市城市轨道交通工程,以某地铁车站为研究对象,选择“初支拱盖法”对地铁车站进行施工,利用室内模型试验和数值计算两种研究方法,分析了该工法在上软下硬地层中的适用性,通过分析围岩渐进破坏演变过程、筑模拱盖受力及变形规律,边墙和仰拱稳定性,在原有工法的基础上进一步优化该工法。对比分析原工法与优化工法,保证优化工法的可行性,为其在工程中的应用提供技术参考和科学依据。主要研究结论如下:（1）“初支拱盖法”对上软下硬地层大跨隧道的适用性较好。上部拱盖能有效保证拱部稳定,控制施工附加变形。（2）通过室内模型试验,模拟无超前支护地铁车站开挖围岩渐进破坏过程,试验表明围岩松动起于拱腰且逐渐向拱顶发展,在隧道拆撑阶段地铁车...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贵阳市地铁车站方位图
图 1-2 贵阳市某地铁车站区位图Figure 1-2 Location Map of Metro Station in Guiyang City车站周边环境复杂，地铁经过的区域街道狭窄，两侧建筑物密集，车站东侧为贵州省省部机关，西侧为幼儿园，车站正上方为贵阳市市中心城市主干道，双向六车道，人流量、车流量较大，管线众多，线路复杂。车站起止里程 YCK34+371.496～YCK34+637.700，长 266.204m，车站标准宽度 19.9m，车站设计为暗挖二层岛式，最大开挖宽度 26.35m、深 18.7m。本隧道为地铁车站，开挖断面大，地铁车站埋深浅，施工技术难点多，安全风险高，本工程主要有以下难点：（1）据现场勘察资料显示，站址范围内上覆第四系人工填土、红黏土，第四系覆盖层厚度约 1.40～14.70m，下伏基岩为三叠系安顺组（T1a）白云岩，中风化岩层顶面埋深约 3.40～13.00m，岩层呈单斜状。车站整体处于上层为塑性红黏土、下层为白云风化硬岩的地层中；车站拱部处于软土之中，开挖的时候极易引起地表变形甚至坍塌，车站边墙虽然处于岩层之中，具有较高的稳定性，但开挖需要爆破，而爆破开挖产生的震动会对上部结构产生影响，也可能会引起上部结构的变形进而影响车站的整体稳定。（2）车站拱顶上方为既有城市主干道，隧道施工过程中需保护城市主干道的安全运
拱盖法作为一种新型施工工法，并不是一种非常成熟的施工办法，其工法根本是基于浅埋暗挖下的中柱法、PBA 法、双侧壁导坑法等等，目的是将地铁车站大断面分化为多个小断面分部施工，以保证结构的稳定性，拱盖施工如图（1-3）、图（1-4）所示。但对于超浅埋大跨地铁车站，断面划分情况不仅复杂多变，也会对施工工期、造价及安全性造成直接影响。拱盖法主要利用下层坚固岩石的高承载力和稳定性，将二衬或者初支衬砌的拱盖两端拱底部分以大拱脚的形式扣在下部岩体之上，利用下层硬岩提供支撑力保证结构稳定，而拱盖可以为上部软土层结构提供承载力从而保证上部结构的稳定，进而可大面积快速开挖车站下层，具有高效，安全稳定，沉降量小等优点[2-3]。但同时拱盖法对拱脚岩石稳定性和承载力要求高，且拱脚下侧拱部爆破开挖时对拱脚的保护较难控制，其开挖步多，工序转换复杂，施工过程中还需承受上方车辆荷载，每一步的开挖都可能打破整个体系平衡。所以，针对贵阳市该地铁车站特殊的地质环境，需要研究在拱盖法的开挖过程中围岩和支护结构的变形和应力变化规律，以及拱盖初期喷射混凝土初支和二次筑模混凝土初支（大拱盖）对隧道上部结构稳定性的影响，分析找到在施工过程中隧道易发生问题的部位，进而针对本工程特殊地质及周边环境，进行工法优化。最终，可增强该工法在上软下硬岩层中开挖地铁车站的实用性和安全性，为以后该方法的推广奠基一定的理论基础。
本文编号：3425473
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贵阳市地铁车站方位图
图 1-2 贵阳市某地铁车站区位图Figure 1-2 Location Map of Metro Station in Guiyang City车站周边环境复杂，地铁经过的区域街道狭窄，两侧建筑物密集，车站东侧为贵州省省部机关，西侧为幼儿园，车站正上方为贵阳市市中心城市主干道，双向六车道，人流量、车流量较大，管线众多，线路复杂。车站起止里程 YCK34+371.496～YCK34+637.700，长 266.204m，车站标准宽度 19.9m，车站设计为暗挖二层岛式，最大开挖宽度 26.35m、深 18.7m。本隧道为地铁车站，开挖断面大，地铁车站埋深浅，施工技术难点多，安全风险高，本工程主要有以下难点：（1）据现场勘察资料显示，站址范围内上覆第四系人工填土、红黏土，第四系覆盖层厚度约 1.40～14.70m，下伏基岩为三叠系安顺组（T1a）白云岩，中风化岩层顶面埋深约 3.40～13.00m，岩层呈单斜状。车站整体处于上层为塑性红黏土、下层为白云风化硬岩的地层中；车站拱部处于软土之中，开挖的时候极易引起地表变形甚至坍塌，车站边墙虽然处于岩层之中，具有较高的稳定性，但开挖需要爆破，而爆破开挖产生的震动会对上部结构产生影响，也可能会引起上部结构的变形进而影响车站的整体稳定。（2）车站拱顶上方为既有城市主干道，隧道施工过程中需保护城市主干道的安全运
拱盖法作为一种新型施工工法，并不是一种非常成熟的施工办法，其工法根本是基于浅埋暗挖下的中柱法、PBA 法、双侧壁导坑法等等，目的是将地铁车站大断面分化为多个小断面分部施工，以保证结构的稳定性，拱盖施工如图（1-3）、图（1-4）所示。但对于超浅埋大跨地铁车站，断面划分情况不仅复杂多变，也会对施工工期、造价及安全性造成直接影响。拱盖法主要利用下层坚固岩石的高承载力和稳定性，将二衬或者初支衬砌的拱盖两端拱底部分以大拱脚的形式扣在下部岩体之上，利用下层硬岩提供支撑力保证结构稳定，而拱盖可以为上部软土层结构提供承载力从而保证上部结构的稳定，进而可大面积快速开挖车站下层，具有高效，安全稳定，沉降量小等优点[2-3]。但同时拱盖法对拱脚岩石稳定性和承载力要求高，且拱脚下侧拱部爆破开挖时对拱脚的保护较难控制，其开挖步多，工序转换复杂，施工过程中还需承受上方车辆荷载，每一步的开挖都可能打破整个体系平衡。所以，针对贵阳市该地铁车站特殊的地质环境，需要研究在拱盖法的开挖过程中围岩和支护结构的变形和应力变化规律，以及拱盖初期喷射混凝土初支和二次筑模混凝土初支（大拱盖）对隧道上部结构稳定性的影响，分析找到在施工过程中隧道易发生问题的部位，进而针对本工程特殊地质及周边环境，进行工法优化。最终，可增强该工法在上软下硬岩层中开挖地铁车站的实用性和安全性，为以后该方法的推广奠基一定的理论基础。
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