上軟下硬地層超淺埋大跨地鐵車站拱蓋法施工優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2021-10-09 02:42
貴陽地鐵某地鐵車站段位于市中心,地鐵經(jīng)過的區(qū)域街道狹窄,兩側(cè)建筑物密集,人流量、車流量較大,管線眾多,線路復(fù)雜。據(jù)現(xiàn)場勘察資料顯示,站址范圍內(nèi)上覆第四系人工填土、紅黏土,下伏白云巖。車站埋深淺,致使車站拱部處于軟土之中,爆破開挖極易引起上部軟巖變形甚至坍塌,進(jìn)而影響車站的整體穩(wěn)定。再者,車站拱頂上方為既有城市主干道,車輛荷載可能會直接作用到車站襯砌,對隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。本文依托貴陽市城市軌道交通工程,以某地鐵車站為研究對象,選擇“初支拱蓋法”對地鐵車站進(jìn)行施工,利用室內(nèi)模型試驗和數(shù)值計算兩種研究方法,分析了該工法在上軟下硬地層中的適用性,通過分析圍巖漸進(jìn)破壞演變過程、筑模拱蓋受力及變形規(guī)律,邊墻和仰拱穩(wěn)定性,在原有工法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化該工法。對比分析原工法與優(yōu)化工法,保證優(yōu)化工法的可行性,為其在工程中的應(yīng)用提供技術(shù)參考和科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:（1）“初支拱蓋法”對上軟下硬地層大跨隧道的適用性較好。上部拱蓋能有效保證拱部穩(wěn)定,控制施工附加變形。（2）通過室內(nèi)模型試驗,模擬無超前支護(hù)地鐵車站開挖圍巖漸進(jìn)破壞過程,試驗表明圍巖松動起于拱腰且逐漸向拱頂發(fā)展,在隧道拆撐階段地鐵車...
【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省
【文章頁數(shù)】：105 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
貴陽市地鐵車站方位圖
圖 1-2 貴陽市某地鐵車站區(qū)位圖Figure 1-2 Location Map of Metro Station in Guiyang City車站周邊環(huán)境復(fù)雜，地鐵經(jīng)過的區(qū)域街道狹窄，兩側(cè)建筑物密集，車站東側(cè)為貴州省省部機(jī)關(guān)，西側(cè)為幼兒園，車站正上方為貴陽市市中心城市主干道，雙向六車道，人流量、車流量較大，管線眾多，線路復(fù)雜。車站起止里程 YCK34+371.496～YCK34+637.700，長 266.204m，車站標(biāo)準(zhǔn)寬度 19.9m，車站設(shè)計為暗挖二層島式，最大開挖寬度 26.35m、深 18.7m。本隧道為地鐵車站，開挖斷面大，地鐵車站埋深淺，施工技術(shù)難點(diǎn)多，安全風(fēng)險高，本工程主要有以下難點(diǎn)：（1）據(jù)現(xiàn)場勘察資料顯示，站址范圍內(nèi)上覆第四系人工填土、紅黏土，第四系覆蓋層厚度約 1.40～14.70m，下伏基巖為三疊系安順組（T1a）白云巖，中風(fēng)化巖層頂面埋深約 3.40～13.00m，巖層呈單斜狀。車站整體處于上層為塑性紅黏土、下層為白云風(fēng)化硬巖的地層中；車站拱部處于軟土之中，開挖的時候極易引起地表變形甚至坍塌，車站邊墻雖然處于巖層之中，具有較高的穩(wěn)定性，但開挖需要爆破，而爆破開挖產(chǎn)生的震動會對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，也可能會引起上部結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)而影響車站的整體穩(wěn)定。（2）車站拱頂上方為既有城市主干道，隧道施工過程中需保護(hù)城市主干道的安全運(yùn)
拱蓋法作為一種新型施工工法，并不是一種非常成熟的施工辦法，其工法根本是基于淺埋暗挖下的中柱法、PBA 法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等等，目的是將地鐵車站大斷面分化為多個小斷面分部施工，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，拱蓋施工如圖（1-3）、圖（1-4）所示。但對于超淺埋大跨地鐵車站，斷面劃分情況不僅復(fù)雜多變，也會對施工工期、造價及安全性造成直接影響。拱蓋法主要利用下層堅固巖石的高承載力和穩(wěn)定性，將二襯或者初支襯砌的拱蓋兩端拱底部分以大拱腳的形式扣在下部巖體之上，利用下層硬巖提供支撐力保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而拱蓋可以為上部軟土層結(jié)構(gòu)提供承載力從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，進(jìn)而可大面積快速開挖車站下層，具有高效，安全穩(wěn)定，沉降量小等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。但同時拱蓋法對拱腳巖石穩(wěn)定性和承載力要求高，且拱腳下側(cè)拱部爆破開挖時對拱腳的保護(hù)較難控制，其開挖步多，工序轉(zhuǎn)換復(fù)雜，施工過程中還需承受上方車輛荷載，每一步的開挖都可能打破整個體系平衡。所以，針對貴陽市該地鐵車站特殊的地質(zhì)環(huán)境，需要研究在拱蓋法的開挖過程中圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力變化規(guī)律，以及拱蓋初期噴射混凝土初支和二次筑�；炷脸踔Вù蠊吧w）對隧道上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，分析找到在施工過程中隧道易發(fā)生問題的部位，進(jìn)而針對本工程特殊地質(zhì)及周邊環(huán)境，進(jìn)行工法優(yōu)化。最終，可增強(qiáng)該工法在上軟下硬巖層中開挖地鐵車站的實(shí)用性和安全性，為以后該方法的推廣奠基一定的理論基礎(chǔ)。
本文編號：3425473
【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省
【文章頁數(shù)】：105 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
貴陽市地鐵車站方位圖
圖 1-2 貴陽市某地鐵車站區(qū)位圖Figure 1-2 Location Map of Metro Station in Guiyang City車站周邊環(huán)境復(fù)雜，地鐵經(jīng)過的區(qū)域街道狹窄，兩側(cè)建筑物密集，車站東側(cè)為貴州省省部機(jī)關(guān)，西側(cè)為幼兒園，車站正上方為貴陽市市中心城市主干道，雙向六車道，人流量、車流量較大，管線眾多，線路復(fù)雜。車站起止里程 YCK34+371.496～YCK34+637.700，長 266.204m，車站標(biāo)準(zhǔn)寬度 19.9m，車站設(shè)計為暗挖二層島式，最大開挖寬度 26.35m、深 18.7m。本隧道為地鐵車站，開挖斷面大，地鐵車站埋深淺，施工技術(shù)難點(diǎn)多，安全風(fēng)險高，本工程主要有以下難點(diǎn)：（1）據(jù)現(xiàn)場勘察資料顯示，站址范圍內(nèi)上覆第四系人工填土、紅黏土，第四系覆蓋層厚度約 1.40～14.70m，下伏基巖為三疊系安順組（T1a）白云巖，中風(fēng)化巖層頂面埋深約 3.40～13.00m，巖層呈單斜狀。車站整體處于上層為塑性紅黏土、下層為白云風(fēng)化硬巖的地層中；車站拱部處于軟土之中，開挖的時候極易引起地表變形甚至坍塌，車站邊墻雖然處于巖層之中，具有較高的穩(wěn)定性，但開挖需要爆破，而爆破開挖產(chǎn)生的震動會對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，也可能會引起上部結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)而影響車站的整體穩(wěn)定。（2）車站拱頂上方為既有城市主干道，隧道施工過程中需保護(hù)城市主干道的安全運(yùn)
拱蓋法作為一種新型施工工法，并不是一種非常成熟的施工辦法，其工法根本是基于淺埋暗挖下的中柱法、PBA 法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等等，目的是將地鐵車站大斷面分化為多個小斷面分部施工，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，拱蓋施工如圖（1-3）、圖（1-4）所示。但對于超淺埋大跨地鐵車站，斷面劃分情況不僅復(fù)雜多變，也會對施工工期、造價及安全性造成直接影響。拱蓋法主要利用下層堅固巖石的高承載力和穩(wěn)定性，將二襯或者初支襯砌的拱蓋兩端拱底部分以大拱腳的形式扣在下部巖體之上，利用下層硬巖提供支撐力保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而拱蓋可以為上部軟土層結(jié)構(gòu)提供承載力從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，進(jìn)而可大面積快速開挖車站下層，具有高效，安全穩(wěn)定，沉降量小等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。但同時拱蓋法對拱腳巖石穩(wěn)定性和承載力要求高，且拱腳下側(cè)拱部爆破開挖時對拱腳的保護(hù)較難控制，其開挖步多，工序轉(zhuǎn)換復(fù)雜，施工過程中還需承受上方車輛荷載，每一步的開挖都可能打破整個體系平衡。所以，針對貴陽市該地鐵車站特殊的地質(zhì)環(huán)境，需要研究在拱蓋法的開挖過程中圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力變化規(guī)律，以及拱蓋初期噴射混凝土初支和二次筑�；炷脸踔Вù蠊吧w）對隧道上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，分析找到在施工過程中隧道易發(fā)生問題的部位，進(jìn)而針對本工程特殊地質(zhì)及周邊環(huán)境，進(jìn)行工法優(yōu)化。最終，可增強(qiáng)該工法在上軟下硬巖層中開挖地鐵車站的實(shí)用性和安全性，為以后該方法的推廣奠基一定的理論基礎(chǔ)。
本文編號：3425473
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