地鐵車站中洞法施工的三維數(shù)值模擬分析.pdf

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1、122低溫建筑技術(shù)2014年第9期(總第195期)地鐵車站中洞法施工的三維數(shù)值模擬分析刁煥亮，黃志強．．，李振濤(1．沈陽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院．沈陽110870；2．遼寧省建筑材料力學(xué)重點實驗室．沈陽110000；3．中鐵三局集團第四工程有跟公司。北京1OO0O0)【摘要】利用ABAQUS有限元軟件對地鐵車站進行有限元模擬，車站采用中洞法施工。淺埋暗挖地鐵車站的地表沉降和襯砌的受力問題一直以來都被廣泛關(guān)注。本文采用ABAQUS有限元軟件對車站進行了三維數(shù)值模擬，指出對地鐵車站地表沉降的不利施工步序，襯砌受力的分布特點等。【關(guān)鍵詞】中洞

2、法；ABAQUS；：1~表沉降；襯砌受力【中圖分類號】TU921【文獻標識碼】B【文章編號】1001—6864(2014)09—0122—021工程概況時受擾動后，易軟化，有可能產(chǎn)生突水、突泥。擬建地鐵二號線松江路站位于山東路與松江路交匯處。站中心里程AK8+992．000，車站起點里程AK8+902．360，車站終點里程AK9+071．360，長約．堡曼塑2500169m。設(shè)計結(jié)構(gòu)底板高程23．57～23．97m。擬采用中洞法施工。本站共設(shè)有4個出入口，2個風(fēng)亭組。中墩繁l2∞xIlI-l①素填土，層厚0．50—5．30m，層底標高

3、34．77—46．44m。⑦。粘土層厚1．50～39．40m，揭露層頂標高7．76—46．44m。⑦2含卵石粘土揭露層厚1．90～23．50m，揭露層頂標高l3．43～39．16m。⑦卵石揭露層厚2．20—30．00m，揭露層頂標高15．63～39．97m。圖l主體結(jié)構(gòu)橫斷面尺寸(單位：mm)④，全風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，層厚2．30—7．90Ill，層底標高10．64—31．91in。⑩強風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r揭露層2車站主體結(jié)構(gòu)厚2．90m，層底標高31．99～23．30m。⑩中風(fēng)化白云車站采用復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)形式，隧道橫截面尺寸大質(zhì)灰?guī)r，層頂標高6

4、．45～33．40m，層頂埋深6．70致為20m×15m。中隔壁采用型鋼支撐，初襯采用格—35．00m。柵鋼架，中柱為鋼管柱，二襯為鋼筋混凝土材料。。溶洞：溶洞為灰?guī)r溶蝕形成的，揭露洞高0．70—3中洞法開挖步驟6．00m，揭露洞頂埋深9．60—32．00m，揭露洞頂標高車站采用豎向挖成臺階后同步推進的方法，每一9．78—3O．01In，揭露洞底標高8．78～29．31m。步都緊隨初期支護，如圖2所示。主要施工步序如下：⑧。全風(fēng)化輝綠巖，揭露層厚21．9O一35．10m，揭(1)I區(qū)拱部超前小導(dǎo)管施工，I區(qū)開挖土體露層頂標高37．54

5、～40．58m。⑧強風(fēng)化輝綠巖，揭露并正洞初期支護、臨時中隔壁及仰拱施工。層厚1．00m，揭露層頂標高一12．88m。⑧中風(fēng)化輝(2)相繼對Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)開挖土體并進行臨時中隔壁及仰拱施工。綠巖揭露層頂標高11．88m，層頂埋深29．20m。(3)I至Ⅳ區(qū)底梁、鋼管柱、頂梁等施工。車站頂部圍巖為冰磧粘土層、含卵石粘土層、卵(4)V區(qū)拱部超前小導(dǎo)管施工，V區(qū)對稱開挖石層，全風(fēng)化輝綠巖層，局部為素填土層，極易坍塌變土體并進行正洞初期支護、臨時仰拱施工。形，易塌陷至地表。側(cè)壁為冰磧粘土層、含卵石粘土層、卵石層、全風(fēng)化輝綠巖層、全一強風(fēng)化石灰?guī)r

6、時，(5)VI區(qū)拱部超前小導(dǎo)管施工，Ⅵ區(qū)對稱開挖土體并進行正洞初期支護、臨時仰拱施工。極易坍塌變形，有可能產(chǎn)生突水、突泥。為中風(fēng)化石(6)對Ⅶ、Ⅷ區(qū)對稱開挖土體并進行正洞初期灰?guī)r時較穩(wěn)定。隧底為中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r時強度較支護、臨時仰拱施工。高，穩(wěn)定性較好，為冰磧粘土層、含卵石粘土層、卵石層、全風(fēng)化輝綠巖層、強風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r、巖溶充填物(7)縱向分段拆除中層臨時支護，模筑二襯。刁煥亮等：地鐵車站中洞法施工的三維數(shù)值模擬分析123鋼格柵與初期襯砌采用殼單元模和彈性材料模型，圍巖和二襯采用實體單元模擬和彈塑性材料MO．HR—COULOMB模型

7、。共劃分87630個單元，，實體單元采用C8D3R，殼單元為S4R。模型四側(cè)約束水平位移，底部約束垂直位移。土體力學(xué)參數(shù)根據(jù)實際工程和經(jīng)驗選取。參數(shù)見表1。4．2計算方法(1)由于實際當中車站施工一般情況下都要降水，所以模型只考慮重力和地表載荷的作用，先建立土體的地應(yīng)力平衡，平衡后土體初始位移達到1E-9量圖2主體結(jié)構(gòu)開挖步序圖級，與開挖所引起的位移相比足夠小，地應(yīng)力平衡基4車站主體施工的模擬分析本滿足要求。4．1有限元的建立(2)襯砌都采用ABAQUS單元跟蹤的方法，在采用ABAQUS有限元軟件建立三維模型進行模襯砌的位置處基于土體

8、網(wǎng)格建立與土體單元共節(jié)點擬，如圖3所示。底部和兩側(cè)取4倍車站主體橫斷面的新單元。但土體開挖時利用ABAQUS中MODEL的寬度?。超前小導(dǎo)管采用等效原則進行模擬，提高CHANGE，REMOVE命令將土體單元的剛度和質(zhì)量矩