盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站站厅隧道二衬施作...

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1、第３３卷，第４期中国铁道科学Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．４２０１２年７月ＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＣＩＥＮＣＥＪｕｌｙ，２０１２文章编号：１００１－４６３２（２０１２）０４－００２５－０６盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站站厅隧道二衬施作时机的研究张新金１，刘维宁２，彭智勇２，范欢３（１．广东省建筑科学研究院，广东广州５１０５００；２．北京交通大学土木建筑工程学院，北京１０００４４；３．北京理正软件设计研究院，北京１０００４４）摘要：采用盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站时，站厅隧道二衬施作时机有横通道开挖之前和之后２种方案。以北京地铁１０号线三元桥站为例，采用ＦＬＡＣ３Ｄ有

2、限差分软件，对２种方案进行三维数值模拟，从地表沉降和隧道结构内力两方面进行对比分析。结果表明：在６个施工阶段，方案１的最大地表沉降均比方案２的显著减小，方案１的最终地表沉降为４８ｍｍ，仅为方案２的最终地表沉降（１６６ｍｍ）的２９％，而且站厅隧道初支内力和需要的配筋量均小于方案２。因此，在车站施工过程中，站厅隧道二衬应在横通道开挖之前施作。关键词：盾构法；浅埋暗挖法；地铁隧道；站厅隧道；二衬；地表沉降；结构内力中图分类号：Ｕ４５１．４文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４６３２．２０１２．０４．０５［１，２］３Ｄ盾构法和浅埋暗挖法结合建造地铁

3、车站，本文采用ＦＬＡＣ有限差分软件对这２种方案是在区间盾构先行贯通车站行车隧道后，保留大部进行数值模拟，对比分析２种方案的隧道结构受力分管片，仅在部分管片上开洞的条件下，采用浅埋和地表沉降，研究盾构法与浅埋暗挖法结合建造地暗挖法扩挖建造地铁车站。站厅隧道二衬施作时机铁车站站厅隧道二衬的合理施作时机。的选择，是盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站施工的一个非常关键的问题。如果施作时机选取不１工程背景和设计方案好，将会对站厅隧道初支结构受力十分不利，且可能产生较大的地表沉降，影响该工法的实现。盾构１．１工程背景法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站的施工过程中，北京地铁１０号线一

4、期三元桥站是与机场线三站厅隧道二衬施作时机有如下２种方案。元桥站的换乘车站，为地下双层岛式车站，车站全方案１：在开挖横通道之前施作，即先施作站长１６０．９ｍ，为双层多跨钢筋混凝土结构。根据１０厅隧道二衬，再开挖横通道。优点是：站厅隧道初号线一期的整体工程筹划和三元桥站的施工环境，支和二衬可以一起承受横通道开挖、管片拆除等施该站采用盾构先行，过站后将车站大部分范围内的工阶段的地层荷载，对结构受力十分有利。缺点盾构管片整环拆除，然后再采用普通明挖法修建地是：站厅隧道二衬与横通道二衬并非同时浇注，对铁车站的施工方式。为了探索保留部分管片的拓展结构防水不利。车站方式，选取车

5、站自起始里程至１８．６ｍ里程的方案２：在开挖横通道之后施作，即先开挖横范围作为试验段（如图１所示），进行拆除部分盾通道，再整体施作站厅隧道二衬和横通道二衬。优构管片后结合明挖法拓展建造地铁车站的方案点是：站厅隧道二衬与横通道二衬同时浇注，对结研究。构防水有利。缺点是：需要研究站厅隧道初支结构１．２车站结构型式在横通道开挖、管片拆除等施工阶段的受力安车站站厅隧道埋深８ｍ，盾构隧道埋深１０．７全性。ｍ，采用单拱马蹄形断面，净跨１２．２ｍ，净高８．３收稿日期：２０１１－０４－１０；修订日期：２０１１－１０－１１基金项目：北京市科技计划项目（Ｄ０６０４００３０４０９２１）作

6、者简介：张新金（１９８２—），男，湖南邵阳人，博士。２６中国铁道科学第３３卷ｍ，双层复合式衬砌；隧道横通道采用平顶直墙断面，净跨６．９８ｍ，净高３．５９ｍ，双层复合式衬［３］砌。车站采用新型暗挖塔柱式结构，标准横断面如图２所示。图１三元桥站总平面布置图图２车站标准横断面图（单位：ｍｍ）１．３施工过程车站采用盾构法与浅埋暗挖法结合的方法施工，施工过程主要包括盾构区间隧道的开挖、车站主体站厅隧道的开挖和隧道横通道的开挖３个部分。根据站厅隧道二衬施作时机的２种方案，施工步序也分为２种，如图３所示。２施工过程的数值模拟图３２种方案的施工步序２．１基本假定行模拟；（１）岩土体

7、为各向同性、连续、理想弹塑性介（２）施工阶段的水位在结构底板以下０．５ｍ，质，选用摩尔－库伦弹塑性模型和屈服破坏准则进第４期盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站站厅隧道二衬施作时机的研究２７不考虑地下水和地表建筑物附加荷载在隧道开挖过梁单元模拟；站厅隧道初支和临时支护采用壳单元程中的影响作用；模拟；二衬结构采用八节点六面体实体单元模拟；（３）初始应力场视为自重应力场；超前支护注浆层选用与围岩相同的单元类型，通过（４）车站开挖采用ＦＬＡＣ３Ｄ中的Ｎｕｌｌ模型（即提高注浆加固范围内围岩力学参数的方法模拟。计零单元）进行模拟，这种方法在开挖过程中所求的算模型的有限差分网