大直徑盾構(gòu)結(jié)合PBA法修建地鐵車(chē)站的梁—中柱體系應(yīng)力分析

大直徑盾構(gòu)結(jié)合PBA法修建地鐵車(chē)站的梁—中柱體系應(yīng)力分析

【摘 要】本文以北京某地鐵站為工程背景，采用FLAC3D軟件建立“地層-結(jié)構(gòu)”相互作用三維有限差分模型對(duì)PBA法擴(kuò)挖車(chē)站的施工過(guò)程進(jìn)行三維數(shù)值模擬，重點(diǎn)研究了各個(gè)施工階段梁-中柱體系的力學(xué)特性。結(jié)果表明：隨著擴(kuò)挖施工的進(jìn)行，梁-中柱的最大主應(yīng)力一直在增大，當(dāng)車(chē)站施工完畢時(shí)，最大主應(yīng)力達(dá)到最大值；當(dāng)拆除盾構(gòu)上部管片后，梁-中柱的最大主應(yīng)力急劇增大，隨后的施工過(guò)程中增幅很小。

【關(guān)鍵詞】地鐵車(chē)站；大直徑盾構(gòu)隧道；PBA法；梁-中柱體系；應(yīng)力分析

在北京市城市地下鐵道施工建設(shè)中，盾構(gòu)法以其施工速度快、質(zhì)量高、安全可靠、對(duì)周?chē)�環(huán)境影響小的優(yōu)勢(shì)在北京地鐵區(qū)間隧道的修建中得到了大量的應(yīng)用。但該方法僅限于區(qū)間施工，盾構(gòu)過(guò)站的問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決，盾構(gòu)區(qū)間施工和地鐵車(chē)站施工的矛盾日益突出。區(qū)間盾構(gòu)法施工往往受車(chē)站施工的限制，使得盾構(gòu)法的優(yōu)勢(shì)不能充分發(fā)揮，造成地鐵線路施工工期的延長(zhǎng)。為解決區(qū)間盾構(gòu)施工和車(chē)站施工工期矛盾的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外資料的研究分析，在大直徑盾構(gòu)建造地鐵單洞雙線區(qū)間并在盾構(gòu)隧道基礎(chǔ)上小規(guī)模擴(kuò)挖形成車(chē)站是解決復(fù)雜環(huán)境下地鐵建設(shè)的新思路。

0.工程概況

依據(jù)初步地質(zhì)勘查報(bào)告，該工程范圍內(nèi)主要為第四系沉積層，具有典型的粘性土、砂土交互沉積規(guī)律，地勢(shì)平緩。車(chē)站站臺(tái)結(jié)構(gòu)施工范圍主要為粉土、粉質(zhì)粘土、粘土和中粗砂等。

依據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，該站范圍內(nèi)土層分布如下：車(chē)站拱頂位于粉細(xì)砂層；側(cè)壁范圍內(nèi)主要為粉細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層、粉土層；底板落在粉質(zhì)粘土層或細(xì)中砂層上。車(chē)站結(jié)構(gòu)頂板埋深15.8m，底板埋深25.8m，潛水位于地表以下8m，車(chē)站處于潛水層，未進(jìn)入承壓水層。

1.PBA法擴(kuò)挖車(chē)站數(shù)值模擬

1.1計(jì)算假定

本文采用FLAC3D有限元差分軟件對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行三維數(shù)值模擬，對(duì)計(jì)算中所作的基本假定和說(shuō)明如下[1]：

（1）假定巖土體為各向同性、連續(xù)介質(zhì)。

（2）巖土體為理想彈塑性介質(zhì)，選用摩爾-庫(kù)倫彈塑性模型和屈服破壞準(zhǔn)則。

（3）暗挖施工前采取降水措施，施工階段的水位一般考慮在結(jié)構(gòu)底板以下

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