浅埋碎裂岩层暗挖地铁车站地表沉降规律研究.pdf

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1、轨道交通与地下工程器TrackTraffic8=UndergroundEngineering陈学龙(中铁十七局集团第一工程有限公司，山西太原030032)摘要：以青岛地铁3号线中山公园站为例，通过数值模拟结合现场监测的方法，研究了浅埋碎裂岩层暗挖地铁车站不同施工步下的地表沉降规律，确定了中导洞开挖及临时支撑拆除为控制地表沉降的关键工序，为青岛地区典型的厚强风化岩层地铁车站的沉降分析与变形控制提供了理论依据和借鉴经验。关键词：地铁；车站；浅埋暗挖；碎裂岩层；沉降规律；变形控制；数值分析中图分类号：U4

2、56．3文献标志码：B文章编号：1009—7767(2015)04—0073—04OnSurfaceSubsidencePatternsofShallowExcavationSubwayStationinFracturedRockStratumChenXuelong浅埋暗挖地铁车站的施工除了要保证自身的稳定外，还要将隧道开挖引起的地表变形控制在一定范围内[1】，以保证周围建筑物的正常使用。青岛地区地质状况是典型的“上软下硬”土岩复合地层[21，具有围岩风化破碎、自稳能力差等特点，给单拱大跨地铁车站的

3、变形控制提出了新的挑战。笔者以青岛地铁3号线中山公园站为工程依托。通过数值模拟与现场监测相结合的方法．研究了浅埋碎裂岩层大型地铁车站不同施工步下的地表沉降规律，为青岛市地铁工程的建设提供了重要的科学依据。1工程概况青岛地铁3号线中山公园站，位于市南区香港西路北段、中山公园南侧，车站范围内有荣成路，韶关路与香港西路交汇，交通流量大，且香港西路下方有市政管线通过。该车站主体全长176．9m，为10m站台岛式车站。开挖断面宽度19．2m，高16．2m。车站上方覆土厚度为9～12m，围岩主要为全、强风化花岗

4、岩，岩层走向复杂，但有大量岩层呈垂直走向，容易产生滑动和塌落，围岩级别为Ⅲ～V级。地下水主要为基岩裂隙水，涌水量和透水性主要由基岩风化程度和构造裂隙所控制．存在明显的不均匀性。车站采用单拱直墙暗挖断面，大拱脚拱盖法施工，钻爆法开挖。车站支护形式为：拱顶超前支护采用舛2的L-3．5m超前小导管，环距0．4m，排距1．5m；拱顶初期支护采用锚网喷+格栅支护，即打设RD25中空注浆锚杆，L=4m，间距1．0mxl．0m梅花形布置，钢筋网为08@200x200mm，300Into厚喷射混凝土，格栅钢架由40

5、20钢筋组成，间距0．75m；托梁布置042的L=4．3m注浆小导管，间距0．55mxO．55m梅花形布置；边墙采用042的L=4m注浆小导管，间距1．2mxl．2m，08@200x200innl钢筋网，150mm厚喷射混凝土；双侧壁临时支撑采用22b工字钢，间距O．5m；二衬采用850mm厚C45钢筋混凝土。2数值模拟分析2．1建立计算模型建立模型的长、宽、高尺寸为120mxl00mx60m，上边界为自由面，四周受水平约束，底面为竖向约束。隧道围岩采用Mohr-Coulomb弹塑性模型，初期支护和

6、二次衬砌采用实体弹性模型。锚杆支护采用cable单元，钢支撑采用liner单元，超前小导管采用提高其加固区的围岩参数来模拟。建立的三维模型见图1，地层物理力学参数见表1。2．2开挖模拟分析2．2．1车站施工步序车站拱部开挖采用双侧壁导坑法。首先，开挖车站右导洞，每次循环进尺1m，施工15m后，按同样工序施工左导洞，纵向错开一定距离后，再进行中导洞的z015#第4_(7一)第33毫辛荭数木73器轨道交通与地下工程TrackTraffic＆UndergroundEngineedng图1i维模型表1模型物

7、理力学参数表黪名称芝叁翥：，茎篇鏊裴善謦i嚣杂填土1．517．5100．301510黏性土4．518．0200．30201230强风化岩17．023．01200．263080中风化岩15．024．Ol000O．2535600250微风化岩22．024．55000O．22351200500开挖；然后，拆除双侧壁临时支撑，敷设防水层，施做拱部二衬结构；最后，待拱盖稳定后，由上至下逐层开挖车站下断面完成车站全部结构。纵向施工步序见图2。图2纵向施工步序图2．2．2开挖车站拱部车站开挖竖向位移云图见图3。a

8、)双导洞开挖后b)拱部开挖后图3车站开挖竖向位移云图74辛荭投术2015No．4(Jul．)V01．33由图3可知：①两侧导洞开挖后，围岩最大竖向位移出现在拱顶上方，为12mm，最大地表沉降值为8mm．围岩变形范围主要在拱顶上方；②车站拱部开挖后。围岩最大变形出现在拱顶处，为24mm，最大地表沉降值为18mm，比开挖双导洞时增大了125％，说明中导洞的开挖及临时支撑拆除会引起较大的围岩扰动，使沉降量剧增。因此，该施工工序为控制围岩沉降的关键环节。该工程在拆除支撑施工中