摘 要:簡要介紹天壇東門站的工程概況和采用的施工方法,采用地下結構專用程序2D σ軟件對車站施工全過程進行模擬計算。
關鍵詞:地鐵; 中洞法; 支護變形; 地面沉降; 應力集中; 施工方法
1 工程概況
天壇東門站為三拱兩柱拱形框架結構,主體結構斷面總寬23.176 m(其中邊跨7.588 m , 中跨8 m) ,總高14.466 m(其中上層高6.993 m , 下層高7.473 m) , 位于天壇東路與體育館交叉路口南側,呈南北向布置。根據(jù)天壇東門站所處位置的工程地質及水文地質條件、周圍環(huán)境、地面及地下構筑物、道路、地下管線等條件,本車站采用淺埋暗挖法施工,并采用地下結構專用程序2D σ軟件對車站施工全過程進行模擬計算。
地鐵5 號線由南向北橫穿永定河沖洪積扇,本站位于該沖洪積扇的中部地帶。場址的土層依次為:
人工堆積層 粉土填土① 層,局部為雜填土①1 層及爐灰①2 層; 第四紀全新沖洪積層 粉土③ 層(夾粉質黏土、黏土③1 層),粉細砂③2 層,粉土④1 層,中粗砂④3 層; 第四紀晚更新世沖洪積層 卵石圓礫⑤ 層,粉細砂⑤2 層,粉質黏土、黏土⑥ 層,細中砂⑥2 層,卵石圓礫⑦ 層,粉質黏土、黏土⑧ 層(夾粉土⑧1 層及細中砂⑧2 層),卵石圓礫⑨ 層(夾細中砂⑨1 層),黏土⑨3 層, 粉質黏土、黏土⑩ 層,細中砂⑩2 層,卵石圓礫? 層(夾細中砂 1 層) 。
2 施工方法及主要施工步驟
目前,淺埋暗挖施工方法常用的工法主要有洞柱法、中洞法、側洞法等。施工方法的選定對初期支護參數(shù)的確定和二次襯砌的設計關系十分密切。由于開挖順序不同,其支護內力和地面沉降也不同。因此,選擇一個支護受力好、結構安全可靠、經(jīng)濟合理的施工方法是極為重要的。結合本站的具體情況,將洞柱法、中洞法和側洞法各施工方案進行技術經(jīng)濟比較,比較結果見表1 。根據(jù)沿線工程地質、水文地質、地鐵埋深、臨近高大建筑物和地下構筑物下沉允許量、施工進度,有利于掘進機、大管棚鉆機的進入,混凝土拆除量小、造價低等綜合因素,本站采用中洞法施工方法。主要施工工序如圖1 所示,在各分步土體開挖過程中,開挖3 部土體時跨度和高度最大,分別為5.75 m 和4.15 m 。
表1 施工方案主要技術經(jīng)濟比較
3 模型的選取
施工階段的計算模式為取一定邊界范圍的土體作為分析對象,采用2D σ有限元計算分析軟件模擬施工開挖、支護、襯砌全過程。計算模型簡圖見圖2
圖1 施工工序
圖2 施工階段網(wǎng)格劃分
