暗挖逆筑法施工技术.docx
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暗挖逆筑法施工技术
暗挖逆筑法施工力学分析
摘要:
“暗挖逆筑法”是一种新颖的地下工程施工方法。
根据该工法的施工步骤,本文主要对施工过程中的重要工况进行了力学计算和模拟分析,文章最后还补充了部分现场监测资料。
关键词:
暗挖法、逆筑法、监控量测、地铁
(一)“暗挖逆筑法”简介
北京地铁天安门西站是国内首次采用“暗挖逆筑法”施工的大型地下工程,车站典型横断面如图1所示,施工步骤示于图2,主要包括:
图1车站横断面图(单位:
cm)
图2主要施工步骤图
1.开挖上、下八条导洞,施作网喷混凝土临时支护结构;
2.浇筑下部导洞内的条形基础,在导洞内从上往下进行人工挖孔、浇筑边桩、安装钢管柱,浇筑边桩和钢管柱上的边纵梁、纵向天梁;
3.开挖柱间上部土体,施作拱部初期支护;
4.拆除导洞临时支护结构,从上往下逆筑模筑混凝土。
(二)施工力学分析
施工力学分析共包含两部分内容,即平面有限元模拟计算(应用2D-σ程序)和空间力学分析(应用Supersap91程序)。
1.平面有限元模拟计算
平面有限元主要用于施工过程中的地层动态模拟,满足工程施工的环境控制要求。
(1)计算参数及计算网络
根据地质详勘资料、设计文件及以往的计算分析经验,可选取表1所示的计算参数。
计算网络示于图3。
地层及支护结构计算参数表1
图3计算网络图
(2)计算结果
下面主要给出各主要施工阶段的地表沉降曲线(图4)和塑性区域(图5)。
图4计算地表沉降曲线
图5塑性区图
2.空间力学分析
空间力学分析采用“荷载—结构”模型,主要用来进行结构检算。
下面给出典型的、最不利受力阶段(开挖柱间上部土体)的计算简化模型和计算结果。
(1)计算简化模型
上述典型的、最不利受力阶段(开挖柱间上部土体)的结构状态及简化计算模型分别示于图6、图7和图8。
图6最不利结构受力状态
图7计算简化模型1(未考虑防水板作用)
图8计算简化模型2(模拟防水板作用)
(2)计算结果
考虑到上述状态系临时的、最不利的受力状态,故荷载取为“土压力+结构自重+施工荷载”,计算结果示于图9、图10。
图9简化模型1支护结构计算内力(单位:
kN.m)
图10简化模型2支护结构计算内力(单位:
kN.m)
(三)现场实测资料
1.地表沉降
典型实测地表沉降曲线示于图11,对照图4所示的计算结果有两点需作进一步说明:
(1)实测地表沉降值与计算值基本吻合,主要是因为北京地区有较多的“暗挖法”施工实例,计算参数的选择相对合理。
(2)两边拱施工阶段所得的地表沉降实测结果和计算值有一定差异,其主要原因是施工存在的地层损失(指结构与地层间存在的空隙)在模拟计算中没有得到充分反应。
图11典型实测地表沉降曲线
2.结构受力
为节省篇幅,本文仅给出车站核心受力结构—钢管柱的实测结果(表2)。
钢管受力实测结果表2
对照表2、图9和图10几组结果可知:
采用弹簧单元(只传递压力,不传递拉力、剪力和弯矩)来模拟内外层结构间防水板的力学效果较为理想。
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