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地铁车站浅埋暗挖大跨隧道的主要施工技术虽然已经比较成熟,但是对各种施工技术施工过程中的力学机理探讨,仍处于较低水平,各种施工方法由于没有可靠的理论支持,在施工和设计上不能得到更深层次优化和提高;一些新的施工方法和施工技术没有得到力学层面上的证明和解释。
为了迎接2010年亚运会的召开,广州城市轨道交通建设目前正处于前所未有的高潮时期。广州地铁区庄站位于环市东路和农林下路交叉路口处,为五号线和六号线的换乘站,采用浅埋暗挖法施工。为了深入系统地研究该工程设计与施工过程中所面临的一系列技术难题,以期取得浅埋暗挖三拱大跨地铁车站配套设计与施工技术,并将研究成果直接应用指导于该工程的施工全过程,并对浅埋暗挖大跨地铁车站施工综合技术进行总结和提升,为今后类似工程拓宽思路,提供可资借鉴的实例。广州地铁总公司提出了“地铁大跨度(三连拱)暗挖车站设计与施工技术研究”研究课题,本论文研究是该课题的研究内容之一。
采用浅埋暗挖法修建的大跨复合式衬砌隧道结构,初期支护受力较为不利的工况是分段拆除初期支护的临时支护结构、修筑二衬的过程。本论文研究以广州地铁区庄站六号线车站南端双层结构隧道为例,采用“荷载-结构”计算模型,使用大型通用有限元软件ANSYS,利用增量法,通过三维数值模拟跟踪,研究初期支护的临时支护结构拆除过程中初期支护结构内力变化及初期支护、二次衬砌内力转换规律:确定合理的临时初期支护纵向拆除方法,为工程实践提供理论指导;通过分析广州地铁区庄站隧道衬砌结构安全系数,确定浅埋暗挖大跨隧道各施工阶段的安全状态;并按随机有限元的基本原理,利用蒙特卡罗方法对车站隧道衬砌的可靠度进行了分析,并将安全系数与可靠指标进行比较。本研究内容对浅埋暗挖大跨隧道的设计与施工均具有一定的参考价值。