軌道交通大型十字換乘地下車站施工動力響應(yīng)及控制技術(shù)研究.pdf

1、城市地下軌道交通一般埋深較淺，且周邊存在建（構(gòu)）筑物、市政管網(wǎng)等，再加上軌道交通換乘樞紐以及軌道交通區(qū)間之間關(guān)系復(fù)雜，相互影響大，導(dǎo)致設(shè)計施工難度非常大。目前，相對于城市地面道路交通建設(shè)技術(shù)而言，地下軌道交通建設(shè)還處于起步階段，尤其是軌道交通大型地下?lián)Q乘車站，具有空間跨度大，樞紐之間相互影響等建設(shè)難題，設(shè)計建設(shè)技術(shù)還不夠成熟。因此，軌道交通換乘樞紐的建設(shè)技術(shù)是地下工程中研究的前沿問題。鑒于此，本文依托重慶市科技攻關(guān)項目，綜合采用理論分析

2、、工程類比、數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)控量測等技術(shù)手段，系統(tǒng)研究淺埋大型地下十字換乘車站的施工力學(xué)響應(yīng)及控制技術(shù)。主要研究工作及成果如下：
　?。?）軌道交通大型十字換乘地下車站結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工法研究
　　依托重慶軌道交通紅旗河溝車站工程，分析了紅旗河溝車站的內(nèi)部布置型式和結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提出了“拱-墻”相交的大斷面交叉方案；在此基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法模擬了不同開挖方法下軌道交通大型十字換乘車站的動態(tài)施工過程，通過分析不同的工法施工時隧道

3、結(jié)構(gòu)及圍巖變化情況，對比不同工法時結(jié)構(gòu)受力特征，結(jié)果表明上下側(cè)導(dǎo)坑法在位移及受力等方面要更適合于特大斷面暗挖隧道的快速開挖。
　?。?）軌道交通大型十字換乘地下車站施工力學(xué)響應(yīng)研究
　　針對地下工程圍巖穩(wěn)定性評價問題，推導(dǎo)了基于Mohr-Coulomb準則的圍巖屈服接近度計算公式，引入了基于屈服接近度的圍巖穩(wěn)定性評價方法，從而為準確的判斷隧道動態(tài)施工過程中圍巖的應(yīng)力狀態(tài)和屈服情況提供理論基礎(chǔ)；在此基礎(chǔ)上，首先通過建立單個大型

4、斷面地下車站的三維有限元計算模型，分析了淺埋車站施工期間的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律；進一步通過建立大型近接十字換乘地下車站的三維有限元計算模型，開展地下車站圍巖施工力學(xué)響應(yīng)及穩(wěn)定性研究，分析了交叉位置圍巖的受力特性。計算結(jié)果表明三號線車站和六號線車站的設(shè)計施工步序和支護措施能滿足要求，隧道開挖施工安全。
　?。?）軌道交通大型十字換乘地下車站施工影響及控制技術(shù)研究
　　針對大型地下車站沉降控制標準問題，分析了地表建筑物和地面環(huán)境要求對地

5、表沉降的不同控制標準，并根據(jù)Peck公式、結(jié)構(gòu)極限拉應(yīng)變、地層極限應(yīng)變等控制標準計算了重慶軌道交通紅旗河溝車站施工時的極限地表沉降值。并通過分析建筑物破損的評定標準，提出了房屋破損的Greenfield模型法、隔離法和整體分析法的三階段評價方法。在此基礎(chǔ)上進一步研究了紅旗河溝車站的爆破控制標準，提出了軌道交通紅旗河溝地下車站的爆破控制技術(shù)。
　　（4）軌道交通大型十字換乘地下車站建造方案及施工工法研究
　　基于地下暗挖車站常

6、規(guī)建造方案及施工工法，在分析雙側(cè)壁導(dǎo)坑法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，研究提出了“預(yù)留部分核心土、仰拱后做的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”，以及“上下側(cè)導(dǎo)坑+先墻后拱法”的施工方案和工法，并在紅旗河溝地下車站中運用實施。在此基礎(chǔ)上，提出了車站總體實施步序，結(jié)構(gòu)突變段施工方案。
　　（5）軌道交通大型地下車站信息化施工技術(shù)研究
　　基于地下工程施工監(jiān)控量測的基本要求，開發(fā)軌道交通暗挖隧道監(jiān)測動態(tài)反饋與分析系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以方便地對隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和處

7、理；在此基礎(chǔ)上通過對紅旗河溝車站進行監(jiān)控量測，利用監(jiān)測反分析、數(shù)值計算等方法，在地下車站施工過程中綜合分析圍巖力學(xué)參數(shù)和變形特點，為隧道的設(shè)計計算參數(shù)及施工開挖方法的確定提出優(yōu)化措施和建議，從而實現(xiàn)信息化施工。
　　主要創(chuàng)新點在于：
　?。?）對特大斷面“十字換乘”軌道交通暗挖地下車站提出了“拱-墻”相交的結(jié)構(gòu)型式，形成了城市軌道交通特大斷面平面交叉隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)。
　?。?）通過對超大型十字交叉換乘地下車站施