沈阳某地铁车站浅埋暗挖洞桩法三维数值分析
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摘要
随着我国城市地铁修建的发展,其规模越来越大,周边环境及各种制约施工的因素也越来越苛刻,致使地下空间的利用范围不断缩小,地铁车站和区间结构形式也越来越多样化,施工技术不断进步,不断创新,新的施工方法随之出现并以较快的速度发展,浅埋暗挖洞桩法就是其中很有代表性的一种工法。这种工法在传统浅埋暗挖分部法的基础上综合了盖挖法的特点,并且灵活多变,适应性很强。洞桩法最先在北京地铁“复-八线”多个车站工程中的得到了成功应用,后来,在北京地铁10号线和沈阳地铁1、2号线的多个车站的设计与施工中得到了迅速发展,这些充分证明采用浅埋暗挖洞桩法在软岩或土质地层中进行浅埋大断面洞室的开挖是可行的,并且具有良好的发展前景和推广价值。但是目前针对浅埋暗挖洞桩法的理论分析工作还不够全面,对其作用机理以及适用条件阐述也不甚详细,这对该工法今后在地下工程施工中的进一步应用和推广是非常不利的。本文主要是依据目前地下结构设计及计算理论中的地层结构法,以有限差分法为计算手段,借助FLAC3D数值计算模拟软件,针对浅埋暗挖洞桩法的自身工法特点进行了施工过程模拟,通过对计算结果的处理和分析提出了洞桩法施工过程中的地层位移变化规律、地层应力变化规律、围岩塑性区的发展规律和车站主体二衬结构的最终应力状态。文章最后还总结归纳了洞桩法的各项特点,并且给出了浅埋暗挖洞桩法的工法选择原则和设计施工相关注意事项。本研究的结论可对今后浅埋暗挖洞桩法设计与施工具有一定的理论指导意义。
With the development of metro construction, its scale is growing, and the surrounding environment and the constraint factors are also increasingly harsh,so the scope of underground space is shrinking, and the structure forms of metro stations and linking tunnels have being much varied, and construction technologies has correspondingly gained much progress,and have been innovated,in whith many new construction methods have been sueeessfully implemented in situ.The Caven-PBA method for shallow buried underground exeavated is one of them. Combining the advantages of the traditional shallow buried underground and partial exeavation method with the characteristic of reverse construction method, the Cavern-PBA method exhibits higher flexibility and wider adaptability. The Caven-PBA method has been appled sueeessfully to many station jobsites in Beijing Metro Line Fu-Ba and Beijing Metro Line 10, and later,it’s application has rapid progress in the construction design of many stations in Shenyang Metro Line 1 and 2, which proves that using the Caven-PBA method in loose soft stratum for excavating shallow buried large section tunnels is practicable. Therefore it has broad prospect for applieation. And it is worth much promotion. But curren theorectical analysis on the method is not adequate, and its mechanism and constraints of applieation are not yet fully understood, which may hinder the step of further use and promotion in the underground engineering.
Considering the above reason, this paper, by the action-reaction model in the design theory of underground structure, and by FDM(Finite Difference Method), establishes an analysis frame of construction process based on the charaeteristies of the caven-PBA method. By analysis of the results, author points out the change laws of stratum displacement, and of ground stress, and of plasticity state of wall rock, and finnel stress state of metro construction. Finally, this paper concludes some features of Caven-PBA method, and tries to tell reader to how to shoose construction method, and what are payed attention to in struction designs and construction. The researeh is meaningful in theory for further application and promoting the Caven-PBA method.
With the development of metro construction, its scale is growing, and the surrounding environment and the constraint factors are also increasingly harsh,so the scope of underground space is shrinking, and the structure forms of metro stations and linking tunnels have being much varied, and construction technologies has correspondingly gained much progress,and have been innovated,in whith many new construction methods have been sueeessfully implemented in situ.The Caven-PBA method for shallow buried underground exeavated is one of them. Combining the advantages of the traditional shallow buried underground and partial exeavation method with the characteristic of reverse construction method, the Cavern-PBA method exhibits higher flexibility and wider adaptability. The Caven-PBA method has been appled sueeessfully to many station jobsites in Beijing Metro Line Fu-Ba and Beijing Metro Line 10, and later,it’s application has rapid progress in the construction design of many stations in Shenyang Metro Line 1 and 2, which proves that using the Caven-PBA method in loose soft stratum for excavating shallow buried large section tunnels is practicable. Therefore it has broad prospect for applieation. And it is worth much promotion. But curren theorectical analysis on the method is not adequate, and its mechanism and constraints of applieation are not yet fully understood, which may hinder the step of further use and promotion in the underground engineering.
Considering the above reason, this paper, by the action-reaction model in the design theory of underground structure, and by FDM(Finite Difference Method), establishes an analysis frame of construction process based on the charaeteristies of the caven-PBA method. By analysis of the results, author points out the change laws of stratum displacement, and of ground stress, and of plasticity state of wall rock, and finnel stress state of metro construction. Finally, this paper concludes some features of Caven-PBA method, and tries to tell reader to how to shoose construction method, and what are payed attention to in struction designs and construction. The researeh is meaningful in theory for further application and promoting the Caven-PBA method.
引文
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