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1、邻近建筑物暗挖地铁车站采用洞桩法的技术探讨论文.freelm,初期变位速率较大,2周后基本稳定。应力监测显示,在RK175+590断面仰拱处,911号压力盒测读数比其他压力盒测读数大,应力值在30kPa左右,其他各测点压力值基本相差不大,但都大于计算值。2洞桩法技术(1)施工要点首先开挖竖井和横通道(一般利用车站通风井和风道),再在横通道内开挖平行车站的小导洞,然后在小导洞内施工钻孔灌注桩,边桩作为车站围护结构临时挡土或车站边墙永久结构的一部分,中柱或边桩共同组成车站拱部支护结构(扣拱)的支撑体系,以便在拱桩支护结构下开挖车站主体空间。开挖完成后施作车站梁、板、柱和侧墙等永久结构。(2)施工步
2、骤(图1)图1暗挖洞桩法施工顺序示意施工总原则是小分块,快封闭,先修边墙或中柱,以尽量减少力的转换和对围岩的扰动。导洞掘进和扣拱施工中应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”及“先撑后挖,及时支撑”的原则。第1步:在车站上半断面的无水地层中,分左、右开挖桩柱作业导洞,从而为施作整体支护体系的侧壁支撑(桩梁结构)部分提供必要的施工空间。导洞用小导管注浆加固地层,加格栅喷混凝土支护;第2步:在左右导洞内施作车站边墙护壁桩,采用特制的钻机作业;待桩柱完成后,在边桩间进行帷幕灌浆,分别施作桩、柱帽纵梁,以连接桩、柱顶端,支撑边孔初期支护;第3步:在导洞内施作车站顶部格栅支护(局部),在
3、两个边洞中立模回填混凝土,形成扣拱拱脚,开挖两个导洞之间的土体并施工拱部的初期支护;第4步:向下开挖,对边桩及其间的土体喷射混凝土进行支护;开挖到中层板高度,设置第一道横撑;第5步:地面降水,继续向下开挖,对边桩及其间土体喷射混凝土进行支护;对车站结构底板下地层进行注浆加固;在底板纵梁上方设置第二道横撑;开挖到车站底板高程后,素混凝土铺底,施工底板防水层;第6步:灌筑结构底板、底纵梁混凝土,待混凝土达到设计强度70%后,拆除第二道横撑,施工站台层边墙防水层和灌筑该部分混凝土;第7步:待边墙混凝土达到一定强度后,在中纵梁和中板边跨加掖高程下,设置横撑,施工站厅层边墙、拱部防水层,施工钢管柱及中板
4、、中纵梁、顶纵梁、边跨拱部衬砌;第8步:拆除中间导洞钢支撑,开挖中跨拱部土层,施工初期支护和防水层,凿除中桩桩体、桩顶纵梁和原中间导洞的初期支护(必要时钢管柱顶设置临时横撑),闭合底板及中板,拆除支撑;第9步:施工中跨拱部二次衬砌,使结构闭合,对施工缝进行必要的压浆处理,施工站台板、楼梯及其他附属工程。3洞桩法施工过程模拟分析(1)基本原理及应力变形分析模拟计算以国贸站为原型,模型为取一定边界范围内的土体作为分析对象,采用GeoFBA有限元计算分析软件进行平面力学数值模拟施工开挖、支护、衬砌全过程。由于施工过程是分步进行的,所以计算过程采用施工步来模拟分步施工过程。各施工阶段的状态,有限元分析
5、的表达式为Ki{Δδ}i={(ΔFr}i+{(ΔFg}i+{(ΔFp}i(i=1,L)式中,L为施工步数;设K0为岩土体和结构的i初始刚度矩阵;Ki=K0+∑ΔKλ(i≥1)为λ=1第i施工步岩土体和结构总刚度矩阵;ΔKλ为施工过程中,第λ施工步的岩土体和结构刚度的增量或减量,用以体现岩土体单元的挖除、填筑及结构单元的施作或拆除;{ΔFr}i为第i施工步开挖边界上的释放荷载的等效结点力;{ΔFg}i为第i施工步新增自重等的等效结点力;{ΔFp}i为第i施工步增量荷载的等效结点力;{Δδ}i为第i施工步的结点位移增量。对每个施工步,增量加载过程的有限元分析的表达式为Kij{Δδ}ij={ΔFr}
6、i·αij+{ΔFp}ij+{ΔFp}ij(i=1,L;j=1,M)式中,M为各施工步增量加载的次数;Kij=Ki-1+ΔKij∑ξ为第i施工步中施加第j增量步ξ=1时的刚度矩阵;αij为第i施工步第j增量步的开挖边界M释放荷载系数,开挖边界荷载完全释放时有;∑αij=j=11;{ΔFg}ij为第i施工步第j增量步新增自重等的等效结点力。模拟地层区域的宽度取车站侧墙外215倍的车站宽度,深度为车站底板下310倍的车站高度。土层、支护结构及混凝土结构的物理力学指标如表1所示。表1土层、支护结构及混凝土结构的物理力学指标为了简化分析,计算时假设(1)计算边界处不受隧道开挖的影响,即该处为静止的原始
7、应力状态,变形为零,用约束来模拟;(2)考虑到时间效应,开挖、支护过程中应力的释放率:砂性土开挖85%,支护15%;粘性土开挖60%,支护40%;(3)土体为均质连续各向同性弹性体,且发生平面应变2。经过模拟计算,对各主要施工步骤土体应力及变形的分析得出,地层的应力集中主要发生在小导洞开挖和初期支护拱部开挖阶段;随着开挖由拱部至底板进行,边桩的挡土功能发挥出来,并且充分发挥桩、扣拱和横撑的支撑体系
