岩石地层机械法开挖PBA工法地铁车站地面沉降分析.pdf
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1、CM&M 2023.04931 PBA工法简介PBA 法(洞桩法)是浅埋暗挖法的基础上,结合盖挖法的理念发展起来的,由边桩、中桩(柱)、顶底梁、顶拱共同构成初期受力体系,承受施工过程的荷载。其核心思想在于尽快形成竖向承载结构。PBA 法是先施工小导洞,在小导洞内施做梁柱体系,然后再施做顶部结构,并在其保护下进行后期的土方开挖及二衬施工3。2 工程概况2.1 车站基本情况幸福路中站位于幸福路北三巷与幸福路交叉口东侧,沿幸福路呈东西向布置。车站为地下二层双跨暗挖11m 岛式站,车站长 264.9m,标准段宽 20.7m。幸福路中站覆土 17.722.5m,底板埋深 32.537.3m。车站采用 P
2、BA 工法施做,共设置 3 座施工竖井及横通道,主体上层设置 3 个小导洞,下层设置 1 个小导洞。车站总平面图如图 1 所示,车站结构标准横剖面图如图 2 所示。2.2 地下水及水处理地下水类型按照赋存条件,分为第四系松散堆积层中的孔隙潜水及基岩裂隙水。施工期间,潜水采用管井降水处理,潜水水位降至中风化岩层上表面,基岩裂隙水采用集水明排处理。0 引言现如今,PBA 工法已经成功应用于多个城市地铁车站的修建,逐渐形成了完整的设计方法及施工方法,并获得了较为理想的经济和社会效益1-2。PBA 工法在乌鲁木齐轨道交通 1 号线王家梁有成功应用的经验,但是王家梁站车站基本全部位于岩层中,开挖均采用钻
3、爆法施工,小导洞内净宽 4m,横通道净宽 5m。乌鲁木齐轨道交通 2 号线开工后,限于地区安防的敏感性,2 号线全线禁止采用钻爆法施工,通过业主、总体、设计、施工、监理五方会议确定,最终采用机械开挖法施工。为满足凿岩机的转弯半径及工作空间要求,将 PBA小导洞内净宽设置为 5m,横通道净宽设为 6m。与乌鲁木齐轨道交通 1 号线王家梁站相比,PBA 小导洞内净宽增加 1m,且幸福路中站拱顶位于角砾土中,地下一层侧墙位于全、强风化岩层,与王家梁站相比地层较差,故王家梁站已有的设计施工经验和地表沉降监测数据,对于幸福路中站参考价值小。鉴于此,有必要运用有限元计算对车站实际开挖过程进行模拟,分析总结
4、出引起地表沉降量较大的工况,辅助施工方合理选择超前预加固施作的时机,辅助监控量测单位合理对监控量测频率进行加密。该分析研究对于未来类似地层的 PBA 车站设计、施工及监控量测,都具有较高的参考价值。岩石地层机械法开挖PBA工法地铁车站地面沉降分析王文涛(北京城建设计发展集团股份有限公司,北京100037)摘要:限于工程所处的地层特殊性和地区安防敏感性,乌鲁木齐轨道交通 2 号线幸福路中站不允许使用钻爆法施工,只能采用凿岩机开挖。为满足凿岩机工作净空,PBA 工法小导洞采用较为罕见的 5m 净宽。鉴于工程结构尺寸及地层的特殊性,工程实施前须建立车站场地的三维地层-结构有限元模型,依据工程实际开挖
5、方案模拟动态施工,分析各施工步序的地面沉降量。研究结果表明:初期支护施工过程中的初支扣拱工况、二次衬砌施工过程中的开挖施作侧墙中板工况为控制工况,两工况引起地表沉降占比 79%。依此分析结论,可辅助后期施工单位及监控量测单位现场工作,也可为类似工程的设计和施工提供参考。关键词:地铁车站;PBA 工法;机械法开挖;数值模拟94工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工2.3 场地岩土层的构成与特征标准段地层自上而下依次为:-1层杂填土、-8角砾(该层底位于车站拱顶)、-2-1全风化砂岩、-2-2强风化砂岩(该层底位于车站中板)、-2-3中风化砂岩。其中-2-3中风化砂岩岩
6、石单轴抗压强度为13.044.2MPa,平均值为 32.27MPa,岩土施工工程分级为级次坚石。围岩物理力学参数见表 1。3 基于数值模拟的PBA车站开挖地表沉降量分析3.1 模型建立PBA 工法地铁车站周围的地层,相对于车站结构本身而言,是无限大或半无限大的,数值模拟的模型只能是有限的空间区域。根据弹性力学中的圣维南原理,地层开挖对周围地层的影响,将随着离开挖中心距离的增加而逐渐消失,所以选取合理的有限范围建立数值分析模型,计算结果与实际数值相差不大4-5。几何模型以轨面线轴线方向为 y 轴,地表为模型上表面,模型尺寸为 168m20m86.5m。围岩的力学模型采用 Mohr-Coulomb
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