上海软土地面地下轨道交通中心改建和扩建的优化研究

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1、兰州交通大学毕业设计上海软土地面地下轨道交通中心改建和扩建的优化研究摘要为了满足迅速增长的客流量要求，上海世纪大道交通中心被改建用以整合两座新地铁站和原来的旧地铁站。整个世纪大道交通中心的改建过程涉及一系列复杂的建造项目和程序包括旧车站结构的分解和重构以及深基坑工程。为了把改建工程对交通的影响控制到最小，一系列的数值模拟和系统控制被用来使整个改建过程最优化。所涉及的主要工程及它们所包括的建造程序都被彻底地调查并确定以确保每个步骤的累积效应及对老的或现有的地铁站的运营的总的影响在可控范围内。最主要的成果是：1)双重控制系统的概念及数值模拟加上不断更新的建造工序用来确定改建工程的最佳建造流程的

2、方法，并且这种方法是被证明有效而实用的。2)一个强大的抗突变系统被运用在改建过程中，并且这种系统在减少由于分解结构而引起的突变的影响方面被证明是有效的。在抗突变系统的帮助下，由于后续行为而引起的位移也减少了很多，比预期的效果还要好。3)在墙上打洞的过程中，设定好洞的尺寸，每个的洞直径不超过1米，洞的体积不超过4㎡，因为有对集中力的补偿措施而使其对结构的潜在损害被有效控制。4)在相邻基坑开挖前，通过运用间隔墙把一个大的深基坑分为几个独立的小基坑，深挖这些独立的小基坑使它们在内部形成各自的结构，这样在上海的软土地面下一个大的深基坑引起的轨道位移就被控制在10㎜内了。5)上海世纪大道交通中心改建

3、工程的最佳流程是通过调查和比较所有建造流程而得到的，这种建造流程是通过把主要的建造项目排列组合起来而确定的。这种最优化的建设流程在建造过程中得到了实施，并通过现场测量和观察后被证明是有效的。1.介绍城市的重要大型立体互换式交通中心经常希望设计地非常完美，接口要适合未来的发展，或者因为预算和可持续发展的原因，其需要分不同的阶段建造。改建工程不准备一次性建造完成的，但因为缺少对未来的预测或决策者的功利性动机或者不可预见的因素经常又不可避免要一次性建造完成。在历史上也有许多大型地下工程的改建例子，纵观世界（1962年的伦敦优斯顿车站；1974年的拉德芳斯商业区地下交通中心；1991年的波斯顿大挖

4、掘工程；1995年的布达佩斯千禧线M1；1999年的芝加哥大道和州街地铁；1998年的六本木互换中心，等等）。一些改建工程是一次性设计好的，但是却分阶段建造，没有对现有建筑进行改建。有些改建工程在改建之前只是简单地停止了整条线路的运营。还有其他的一些例子，改建工程复杂，但是它们改建时，只是基于以前的经验运用“做着看”19兰州交通大学毕业设计的方式，虽然也有成功的报道，但是后遗症也留下了。比如，在波斯顿大挖掘工程完工十年后，由于涌水，隧道被淹，公众也被震惊了，这起事故就是和错误的建造和工程管理有关。在芝加哥大道和州街地铁的整修工程中，由于承建商令人匪夷所思的错误挖掘流程，造成邻近的古建筑产生

5、了许多裂缝。因此，在改建过程中，首要的任务就是做出一个最优化的建造流程，并使其得到严格的控制。要达到这一目的，传统的方式就是运用二维或三维数字模型帮助工程师制定出建造要求。然而，到底是什么构成了这个数值模型的适当近似值并不总是如此明显。另一个方法是运用新型的技术来控制建设干扰。但事实上，因为太关注数据和技术细节而缺乏在地质技术工程上的大局观仍然会造成失败。因此作者尝试通过双重系统控制原则和数值模型来提供另一种建造流程的优化方法。本文的示范性工程涉及一系列复杂的建造项目和流程包括旧车站结构的分解以及邻近的深开挖工程。每一个建造项目和流程都会对车站的运营产生重要影响，并且整体效应会造成地铁线路

6、的运营中断。为了把这一系列复杂活动产生的总的影响控制到最低，主体工程和主要的单项工程需要得到确认并且它们的流程需要最优化。这些流程涉及的不仅是一系列的数值模拟及不断更新的程序，而且还需要合算及实用，双重系统控制原则弥补了计算机估算的不足。当工程师面对这样复杂的工程时他们需要学会做出合理的决策并且要使他们的决策既符合理论计算又是系统的，本文提供典型案例分析是非常有益的，并且可以提高他们的大局观。2.工程背景地下轨道交通网在中国的城市迅速增长和扩大。到2011年，中国的地铁运营里程达1500公里，在建地铁达1000公里，一些特大城市如北京、上海早已有超过10条运营地铁线，总长超过300公里。因

7、此，中国许多现有立体交通互换车站已经不能适应新增加的线路，急需改建和扩建。2005年之前，上海世纪大道交通中心只有一个相对较小的互换中心，两个R2和R4平行站台（东方路车站和张杨路车站），分别在1995年和2005年建成。为了满足急剧增长的客流量要求（同比增长20%），R6线和R9线的站台要整合到立体互换中心中去，形成一个超大的地下空间，包括四个建筑面积达42000㎡的站台。R9站台和R6站台分别平行和垂直于R2和R4站