最初,中国地铁站的施工方法:明挖法、盖挖法、暗挖法前期的暗挖法以浅埋挖法[1-3]为主,其中暗挖法主要分为全断面法、阶段法、分部挖法等。分部挖掘法分为两侧壁导坑法、洞桩法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法(CRD)、环形挖掘预约核心土法等[4]。本文针对徐州地铁1号线某站周边环境和围岩状况,着重开展实际工程地铁站CRD工法施工工序的比选,希望能为同类型的施工提供参考和构思。
一、建模
1.1隧道尺寸和块体划分在本次数值计算中,隧道截面尺寸为宽度9.21m,高度9.35m,隧道周围为厚度2.5m的锚杆加固区,初期支持为15cm的C25混凝土,中隔墙和临时横向支撑为15cm的刚性框架,CRD法的块体划分状况、挖掘顺序如图1、表1所示。1.2模型材料参数和施工顺序计算模型中,隧道围岩假定为均质各向同性材料,选择常用的弹性构造模型、Mohr-Coulomb屈服标准进行非线性静力分析,其馀材料使用线弹性构造关系。CRD工法的岩土材料参数选择如表2所示。
二、CRD工法不同工序模拟结果的比较分析
与应力相比,隧道开挖过程中的位移表现状况是防止隧道稳定的重要指标,特别是作为浅埋隧道顶板的下沉量,是控制隧道开挖变形量的重点。结合数值模拟结果,从隧道位移云图分析,获得CRD法不同挖掘工序的围岩位移演化规律。同样,位移云图也不能通过量化数据来判断挖掘顺序的优劣,不能作为判断工序的优劣的指标。与应力数据分析时的重点不同,处理位移数据,主要参考隧道的不同部位随挖掘干扰形成的最终位移值。
选择同部位不同施工顺序的位移量的绝对值最大和最小值,两者进行比较,得到其百分比的同时,隧道各部位根据位移量的大小采用最佳、最佳、最差、最差4个等级进行评价。根据图3和表5中最佳和最差工法的位移量比值,根据挖掘顺序产生的位移量差异很大,在隧道工程施工方案的选择中,需要适当的施工顺序。隧道不同部位的评价结果总体分析,第一个挖掘顺序是最合理的,考虑到拱门在浅埋隧道稳定中的权重,第二个挖掘工序是最好的。将两者结合起来,仅仅是位移量,可以判断隧道CRD法不同挖掘方案的合理性排名为第一、第二、第三、第四。
综上所述,根据隧道CRD法的不同,挖掘方案的合理性评价项目有塑性区、应力和位移三个方面,由于塑性区和应力、位移在浅埋隧道施工中的权重不同,最终位移值更为重要,根据这种情况,本文重点模拟、考虑位移量的评价结果,综述,隧道CRD法的不同挖掘方案首先是最合理的。
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