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· 施工技术·
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地铁渡线段不等跨暗挖隧道施工方法有限元分析
蒋小锐
(中铁工程设计咨询集团有限公司城交院, 北京 100055)
摘要:地铁隧道渡线段结构具有开挖宽度大、隧道断面变化正线、渡线、联络线和存车线,此段包含 10种断面形式
形式较多样的特点,且地下洞室呈不等跨的横断面布局形式。(图 1) 。工程所处区域地面建筑密布,区间隧道主要
结合北京地铁 10号线某区间隧道工程,对其暗挖施工工法进穿越粉质黏土层,从结构的复杂性和穿越地层的地质
行二维有限元模拟分析,从地表沉降量、结构中墙受力和中墙
情况看,本渡线段是整个工程的难点所在。
位移变化等方面进行讨论,经分析得出所考虑的施工工法是可
行的,应用到实2 际2工程后取得了良好的施工效果。 2 施工过程二维有限元数值模拟
关键词:地铁渡线; 不等跨结构; 有限元模拟; 施工方法
+ 2 1 研究对象的选取
中图分类号: U231 3 文献标识码: A
文章编号: 1004 2954 (2009) 10 0103 02 本渡线段包含 10种断面变化,其中 6 6断面(图
1、图 2)处右线洞室开挖轮廓最大,不等跨的状况亦最
为显著,为全区段最危险的断面。研究此断面施工过
工程概况
1 程中的力学行为,能够最显著地反映不等跨暗挖隧道
北京地铁 10 号线某隧道区间工程,全长 720 m, 的力学特征,指导全区段的施工,因此在研究中选取了
最小埋深 10 m ,采用浅埋暗挖法施工,研究区段设有 2 6 6断面进行二维有限元的模拟分析。
条洞室,左线洞室为标准单线区间隧道,右线洞室包含
图 1 区间渡线、联络线、停车线段结构平面
图 2 模拟计算断面横断面(单位: mm ) 图 3 不等跨暗挖结构施工步骤
2 2 不等跨结构的施工步骤 2 3 有限元模型的建立
实际施工中,左线隧道先行开挖并施工完成二次由于隧道结构的纵向尺寸远大于横向尺寸,其受
衬砌,然后再开挖不等跨大断面,以避免邻近地层后期力状态可看成平面应变状态,模型两侧计算土体范围
开挖造成大跨结构的开裂。取 5倍开挖宽度,隧道底面以下土体取 50 m 深,模型
地铁隧道不等跨结构先采用 CRD 工法开挖较小顶面高程取至地面高程(图 4) 。隧道断面所处围岩的
断面并浇筑二衬,然后采用单侧壁法开挖较大断面的具体计算指标见表 1。
另外一侧,再将中部大拱连通,最终施作二衬结构,施平面有限元计算采用 4节点四边形单元模拟围岩
工工序参见图 3。和模筑混凝土二衬,用梁单元模拟喷射混凝土初衬和
临时支护。采用理想弹塑性本构模型模拟围岩,并采
用 D rucker Prager屈服准则,采用弹性本构模型模拟衬
收稿日期: 2009 06 30
作者简介:蒋小锐( 1979—) ,男,工程师, 2001 年毕业于西南交通大学砌,采用完全 Newton Raphson方法对开挖过程进行非
土木工程专业,工学学士。线性计算。
铁道标准设计 RA ILWA Y STANDARD D ES IGN 2009 (10 ) 103
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