摘 要:简要介绍天坛东门站的工程概况和采用的施工方法,采用地下结构专用程序2D σ软件对车站施工全过程进行模拟计算。
关键词:地铁; 中洞法; 支护变形; 地面沉降; 应力集中; 施工方法
1 工程概况
天坛东门站为三拱两柱拱形框架结构,主体结构断面总宽23.176 m(其中边跨7.588 m , 中跨8 m) ,总高14.466 m(其中上层高6.993 m , 下层高7.473 m) , 位于天坛东路与体育馆交叉路口南侧,呈南北向布置。根据天坛东门站所处位置的工程地质及水文地质条件、周围环境、地面及地下构筑物、道路、地下管线等条件,本车站采用浅埋暗挖法施工,并采用地下结构专用程序2D σ软件对车站施工全过程进行模拟计算。
地铁5 号线由南向北横穿永定河冲洪积扇,本站位于该冲洪积扇的中部地带。场址的土层依次为:
人工堆积层 粉土填土① 层,局部为杂填土①1 层及炉灰①2 层; 第四纪全新冲洪积层 粉土③ 层(夹粉质黏土、黏土③1 层),粉细砂③2 层,粉土④1 层,中粗砂④3 层; 第四纪晚更新世冲洪积层 卵石圆砾⑤ 层,粉细砂⑤2 层,粉质黏土、黏土⑥ 层,细中砂⑥2 层,卵石圆砾⑦ 层,粉质黏土、黏土⑧ 层(夹粉土⑧1 层及细中砂⑧2 层),卵石圆砾⑨ 层(夹细中砂⑨1 层),黏土⑨3 层, 粉质黏土、黏土⑩ 层,细中砂⑩2 层,卵石圆砾? 层(夹细中砂 1 层) 。
2 施工方法及主要施工步骤
目前,浅埋暗挖施工方法常用的工法主要有洞柱法、中洞法、侧洞法等。施工方法的选定对初期支护参数的确定和二次衬砌的设计关系十分密切。由于开挖顺序不同,其支护内力和地面沉降也不同。因此,选择一个支护受力好、结构安全可靠、经济合理的施工方法是极为重要的。结合本站的具体情况,将洞柱法、中洞法和侧洞法各施工方案进行技术经济比较,比较结果见表1 。根据沿线工程地质、水文地质、地铁埋深、临近高大建筑物和地下构筑物下沉允许量、施工进度,有利于掘进机、大管棚钻机的进入,混凝土拆除量小、造价低等综合因素,本站采用中洞法施工方法。主要施工工序如图1 所示,在各分步土体开挖过程中,开挖3 部土体时跨度和高度最大,分别为5.75 m 和4.15 m 。
表1 施工方案主要技术经济比较
3 模型的选取
施工阶段的计算模式为取一定边界范围的土体作为分析对象,采用2D σ有限元计算分析软件模拟施工开挖、支护、衬砌全过程。计算模型简图见图2
图1 施工工序
图2 施工阶段网格划分
