PBA工法导洞不同开挖顺序对地表沉降的影响-论文.pdf

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1、公路2O13年1月第l期HI(HWAYJan．2013No．1文章编号：0451—0712(2013)01—0298—04中图分类号：U455．41l文献标识码：BPBA工法导洞不同开挖顺序对地表沉降的影响姚君华，宋文杰。，董军(1．中交路桥技术有限公司北京市100011；2．北京建筑工程学院北京市100044)摘要：随着地下工程施工方法的日益丰富，越来越多的在建r程在确定施工方法时考虑的不仅是施工的安全性，而且还应具有对周围建筑物影响小，对管线、地表沉降控制较好等优点。近年来PBA工法被许多在建工程广泛应用，本文基于北京地铁七号线

2、双井站与九龙山站的土层分布情况以及工程施工现状，针对PBA工法中导洞开挖采取的步序进行FIAC3D数值模拟，分别考虑先上后下、先下后上、先中间后两边等3种开挖方法，将所得的沉降值与实际工程中的数据相对比，最终得到导洞“先下后上，先两边后中间”的开挖方法能有效控制地表沉降。结论对于实际工程的建设具有一定的参考意义。关键词：PBA工法；Flac3D数值模拟；导洞开挖；地表沉降PBA法的原理就是将明挖框架结构施工方法对于地铁施工引起周围土体和地铁结构的内力和暗挖法进行有机结合，即地面不具备施工基坑围变化规律研究常常可以采用现场测试、模型试

3、验和护结构条件时，改在地下先行暗挖的导洞内施作围数值模拟等方法。而数值模拟方法因为其能近似地护边桩、桩顶纵梁，使围护桩、桩顶纵梁、顶拱共同构模拟开挖步骤、设置边界条件、考虑了土体的非线性成桩(Pile)、梁(Beam)、拱(Arc)支撑框架体系性质，而成为众多研究方法中最简单易行的。(PBA)，承受施工过程的外部荷载；然后在顶拱和边FIAC3D能够进行岩石和其他材料的三维结桩的保护下，逐层向下开挖(必要时设预加力横向支构受力特性模拟和塑性流动分析，调整三维网格中撑)，施工内部结构，最终形成由外层边桩及顶拱初的多面体单元来模拟实际结构

4、。单元材料可采用线期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体性或非线性本构模拟，在外力作用下，当材料发生屈系E。服流动后，网格能够适应相应变形和移动(大变形模PBA工法应用一共有4种结构形式：双层单跨式)C89]。FIAC3D采用的显式拉格朗日算法和混结构、单柱双层两跨结构、双柱双层三跨结构、分离合一离散分区技术能够非常准确地发现模拟材料的式双层单跨结构。其中双层单跨结构适用于风道结塑性破坏和流动，构的修建，单柱双层两跨结构与双柱双层三跨结构无需形成刚度矩阵。都适用于跨度不相同的地铁车站的修建]。PBA工法由于其适用于各种地层复杂、跨

5、度1工程概况大、对地面沉降要求严格的隧道开挖，因此能有效地北京地铁7号线双井站位于北京市朝阳区，车减小地面沉降，而且拆除临时支护时工作量相对较站位于广渠门外大街、广渠路与东三环中路交叉口小，主体支护扣拱完成后能形成一定刚度的支护体东侧，7号线车站在此处与既有10号线双井站换系E34]。PBA工法在北京地铁的修建过程中得到了乘。车站里程为左K13+184．379，车站总长广泛的应用，且都取得了不错的效果，从不同的程度237．618m，宽23．1m，埋深约31．5ITI，轨面高程约上减小了对地表和周围管线的沉降。8．709m。由于本站位

6、于繁忙交通十字路口地段，基金项目：住建部2012科技项目；工程结构与新材料北京市高等学校工程研究中心开放基金资助项目收稿日期：2012—11—302013年第1期姚君华等：PBA工法导洞不同开挖顺序对地表沉降的影响采用“PBA法”施工。相隔距离3．95m。土体采用摩尔库仑本构模型模7号线九龙山站总长276．5m，有效站台中心拟，衬砌部分采用线弹性本构模型模拟，不考虑地下里程K14+350．786，有效站台中心处轨面标高水渗流的影响。导洞开挖过程分为以下3种方法。7．241，轨面埋深29．259m。车站主体为双柱三跨(1)先上后下开挖

7、方法：此种方法是指先开挖上拱形结构，标准段结构总宽23．3m，总高17．44m，层的4个导洞，遵循先两边后中间的一般开挖方法，覆土厚度14．64m。车站两端接矿山法区间。再开挖下层的4个导洞，依然采用先两边后中间的本文基于北京地铁7号线双井站与九龙山站的开挖方法。土层分布情况以及工程施工现状，针对PBA工法导(2)先下后上开挖方法：此种方法是指先开挖下洞开挖采取的步序进行FLAC3D数值模拟，并与实层的4个导洞，遵循先两边后中间的一般开挖方法，际工程中的数据相对比，最终得到导洞开挖的最优再开挖上层的4个导洞，依然采用先两边后中间的方

8、案。开挖方法。(3)依据前两者对于地表沉降影响最小的方法，2实际工程数据统计分析采用先中间后两边的开挖方法，进行对比分析，找出由于两站导洞开挖顺序不同，依据实际工程背哪一种开挖方法对地表沉降控制最有效。景，对双井站与九龙山站的地表沉降