地鐵暗挖車站初支拱蓋法開挖工序數(shù)值模擬優(yōu)化

邵長青

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司 北京 100018)

1 引言

地鐵車站大斷面開挖是車站施工不可避免的難題，相關(guān)的研究案例已經(jīng)有很多。吳波等[1]以有限元分析軟件為基礎(chǔ)，以地表沉降值增量和累計(jì)量分別為報(bào)酬和目標(biāo)函數(shù)，通過分析對比，得出施工最佳順序。楊忠年等[2]結(jié)合拱蓋法隧道開挖，通過模型試驗(yàn)研究隧道開挖圍巖應(yīng)力，提出拱頂沉降是拱頂法判斷圍巖穩(wěn)定性的主要依據(jù)。徐穎等人[3－4]通過數(shù)值模擬側(cè)穿和近接施工，認(rèn)為先施工遠(yuǎn)離建筑物的隧洞方案對鄰近建筑影響最小。周玲芳等人[5－7]采用數(shù)值模擬的方法，優(yōu)化了施工方案，實(shí)現(xiàn)了隧道開挖變形安全可控。

上述文獻(xiàn)取得了大量的參數(shù)，對施工具有一定的指導(dǎo)意義，但是考慮到地層地質(zhì)分配的隨機(jī)性，有必要對不同地區(qū)的施工情況進(jìn)行多次分析，本文結(jié)合貴陽地鐵施工案例，系統(tǒng)介紹分析了有限元模擬優(yōu)化工序的全過程，并對優(yōu)化后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行工后分析。

2 工程概況

貴陽地鐵二期15標(biāo)油榨街地鐵站設(shè)計(jì)為地下二層島式車站，共設(shè)置4個(gè)出入卡通道、1個(gè)消防及疏散通道和2組風(fēng)道。施工采用初支拱蓋法，先分部開挖拱部并及時(shí)支護(hù)，利用圍巖與初期支護(hù)形成整體支護(hù)體系，確保車站主體開挖的安全穩(wěn)定，最終一次成型二次襯砌。該方法在硬巖地質(zhì)條件下的地鐵車站中應(yīng)用較多。

3 初支拱蓋法數(shù)值模擬

3.1 建立有限元模型

根據(jù)施工階段劃分，按照拱蓋施工前導(dǎo)洞開挖、拱蓋施作后的支撐拆除、核心土開挖及車站下部土體開挖分三個(gè)階段進(jìn)行有限元分析。……