基于受力特性的地铁车站施工工法对比分析

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1、基于受力特性的地铁车站施工工法对比分析第1章绪论1.1研究背景及意义随着我国城市化进程的加快，人口数量不断增长，汽车普及率大幅提高，城市交通拥堵问题变得日益突出，已经严重影响到了人们的生活环境和生活质量。由于城市道路资源分配利用的效率低，以及城市道路存在的结构性缺陷，仅仅通过无休止地增加城市道路不能有效地解决城市交通拥堵问题。与传统的城市道路交通不同，城市轨道交通的运行速度快，安全，舒适；运行噪声小，且不妨碍城市景观，对地面无太大影响；不存在复杂的交通组织问题，也不存在地面空间被占用以及人车混流问题。因此在改善城市交通环境方面，城市轨道交通发挥

2、着越来越大的作用。由于城市公共交通需求的急剧增长，各大城市在基础建设中争相发展城市轨道交通，发达的轨道交通也成为现代化大城市的一个重要标志。我国第一条地铁建成于北京，随后广州地铁和上海地铁相继开工，截止到目前，全国已有北京、天津、上海、哈尔滨等20余座城市开通和运营地铁，从2016开始，我国将进入了十三五规划期，期间全国城市轨道交通建设的总里程数将超过3000公里，总投资超过15000亿元，我国轨道交通的发展已经迎来高峰期，城市建设正在全面进入地铁时代[1]。长春是我国最早有地铁规划的城市，也是建国以后第5个建成轨道交通的城市。长春市在1995

3、年确定了轨道交通线网一环三线的基本框架。2003年到2014年，有轨电车54、55路和轻轨3号线、4号线工程已经完成，线路总长60.28公里；2015年到2019年，将陆续修建地铁1号线（南北线）、地铁2号线（东西线）和北湖快轨，总运营里程数将达到134.91公里；2020年到远景年（最快2030年左右），将修建轨道交通5号线、6号线、7号线（东北至西南对角线）和其他线路，组成放射式线网（包括19条线路），总运营里程将达到527.24千米，形成由公共交通和轨道交通共同组成的城市综合交通体系。............1.2国内外研究现状目前城市地

4、铁车站常用的施工方法主要有：明挖法、盖挖法、盾构扩挖法和浅埋暗挖法。不同工法都有各自的开挖原理，每种工法都有其适用条件和特点。明挖法施工作业面大，施工速度快，工程造价较低且工期较短，但对城市生活造成的影响较大，因此只适用于地面交通和环境允许的地方；盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后封闭顶盖，恢复原地貌后，在封闭顶盖保护下完成下部结构的施工，但在城市繁华地带，盖挖法会占用道路从而影响交通；盾构扩挖法可以充分利用盾构设备，机械化程度高，不中断地面交通，不影响地下管线，但工程造价偏高，车站结构型式受限，所以目前尚未在大范围内应用；浅埋暗挖法可以避免大

5、量的地面拆迁工作，对地面交通的干扰较小，对周围环境造成的污染较少，因此浅埋暗挖法越来越多地应用在人口集中，交通量大，建筑物密集的大城市的地铁修建当中[2]。浅埋暗挖法的开挖方式主要有全断面法、台阶法和CRD法，以及适用于修建大断面隧道的中洞法、侧洞法、PBA工法和一次扣拱暗挖逆作法等[3]。长春地铁解放大路站主要采用了PBA工法和一次扣拱暗挖逆作法，结合本文具体研究内容，对国内外的研究现状进行以下两方面的归纳总结。...........第2章PBA工法地铁车站研究2.1PBA工法概述PBA工法结构的结构型式为直墙多层多跨拱形结构，共有双层单跨结

6、构、单柱双层双跨结构、双柱双层三跨结构以及分离式双层单跨结构4种结构型式，其中6导洞PBA工法（单柱双层双跨结构）和8导洞PBA工法（双柱双层三跨结构）常用于修建跨度不同的地铁车站当中。首先在风道结构内采用超前小导管注浆法加固地层，然后采用台阶法一步一步开挖小导洞，并施做初期支护结构。导洞开挖顺序为先上后下，先边后中，边导洞与中导洞、上导洞与下导洞纵向开挖步距保持15m以上。在（A）、（B）导洞内完成防水层和条基的施做，在（1）、（2）导洞内完成挖孔桩及桩顶冠梁的施工，钢管混凝土柱的挖孔护筒连接在上下导洞间，在中间导洞内施做。在横导洞内施作横向

7、条基，布置在车站永久底板下方，与底纵梁、纵向条基及底板结构无钢筋连接，在（C）导洞内敷设防水层并施做底纵梁后，施做钢管混凝土柱，然后在（3）导洞内敷设防水层并施做顶纵梁。在横通道内采用拱顶超前大管棚注浆法及小导管注浆法，加固洞室Ⅰ、Ⅱ上方的地层，然后对称开挖Ⅰ、Ⅱ导洞土体，Ⅰ导洞先挖，与Ⅱ导洞前后错开不小于15m，导洞中隔壁在施工过程中不可以拆除，同时要完成拱顶初期支护结构的施工。............2.2数值模拟分析的模型建立本文的数值模拟采用有限差分程序FLAC3D，根据现场工程地质情况，不考虑地下水的影响，并假设地层表面以及不同地层土

8、体均匀水平分布，选取弹性模型模拟混凝土材料，选取摩尔库伦本构模型模拟土体材料[32,33]。材料和地层的应力和应变变化范围均在弹塑性范围内，将地层简化