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。根據天壇東門站所處位置的工程地質及水文地質條件、周圍環境、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濟比較,比較結果見表1 。根據沿線工程地質、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 施工階段網格劃分
