土岩复合地层中PBA法地铁车站施工引发邻域变形特征及机理研究

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近年来,伴随着我国城市轨道交通建设快速发展,洞桩法在地铁车站施工中得到较多的应用,但是目前对此工法施工引发的地层变形特征缺少系统的、全面的分析和研究,尤其是在土岩复合地层中,几乎没有。因此,对土岩复合地层中洞桩法施工引发的邻域变形特征及机理进行研究是十分必要的,研究成果为类似工程的设计和施工提供经验和参考。  本文以长春地铁一号线自由大路地铁车站为依托,结合岩土工程数值分析软件MIDAS/GTS及现场实测数据,系统得分析了自由大路地铁车站洞桩法施工的动态变形特征及机理;对群洞开挖顺序进行合理优化。本文主要得出了以下研究成果:  (1)数值模拟及现场监测结果都表明,土岩复合地层中,施工引发的地表沉降槽特征明显,导洞施工阶段及扣拱阶段施工引发地表沉降占总沉降量的95%,洞内拱顶沉降也主要发生在导洞施工及扣拱阶段。因此,施工中着重控制此两阶段施工引发的洞内外变形。洞内收敛值相对稳定,洞内监测指标应以拱顶沉降为主,收敛为辅。  (2)桩、柱、梁施工阶段及结构施做阶段对地层扰动小,地层应力,塑性区分布均无明显变化,此两阶段对地层位移影响较小。  (3)多次卸荷导致邻域地层应力场复杂变化是造成车站周边环境及自身结构变形的根本原因,开挖引起的地层损失是造成地表沉降的主要原因。  (4)以地表最终沉降量为主要控制要素,结合洞内变形、应力及塑性区分布图,选择土岩复合地层中的最优导洞开挖方案,即先上后下,先中后边的施工顺序,与实际工程一致。  (5)研究结果表明,优化支护结构设计、合理选择施工顺序、加强现场监测等针对风险控制措施合理得当,有效控制了施工对自身结构及周边环境变形的影响。
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