PBA工法中拱跨跨度对扣拱施工顺序影响的分析研究.pdf

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1、轨道交通与地下工程器TrackTraffic＆UndergroundEngineeringPBA工法中拱跨跨度对扣拱施工顺序影响的分析研究刘军1，吴玉勤‘，苟桂富1，李铁生2，郝志宏2(1．北京建筑大学土木与交通丁程学院，北京100044；2．北京市轨道交通设计研究院有限公司，北京100089)摘要：以北京地铁6号线东大桥车站为依托，采用i维有限差分方法(FLAC3D)研究了3种不同的结构形式下PBAT法中不同拱部施工顺序对结构受力与中柱位移的影响。研究结果表明：若中跨跨度大于边跨跨度，则“先边后巾”的施丁顺序为最佳：若中跨跨度等于边跨跨度，则最佳的施工顺序为“先中后边”；若中

2、跨跨度小于边跨跨度，则“先中后边”的施工顺序可以优先考虑。该研究结果对PBA丁．法扣拱施工顺序的设计与施丁具有一定的指导意义关键词：地铁；车站；PBA工法；扣拱；FLAC3D中图分类号：U455．4文献标志码：B文章编号：1009—7767(2016)01—0085—05OptimizationAnalysisofHeadingExcavationSequenceforPBAMethodLiuJun，WuYuqin，XunGuifu，LiTiesheng，HaoZhihong在北京地铁6号线与7号线施T中，PBA工法(Pile—Beam—ArchMethod)得到了大量的应用。

3、PBA工法是在暗挖法的基础上，结合盖挖法的特点，在小导洞内施作桩梁体系，然后共同组成桩、梁、拱的横向框架受力体系，最后在该体系的保护下进行土体开挖，冉施作内部结构¨．5I。用PBA工法施工大跨度的地铁车站，常常将车站划分为多跨的形式，例如现阶段常见的单柱双跨的结构形式和双柱三跨的结构形式。但对于其中双柱i跨的地铁车站．必然会面临扣拱施iJtr页序的选择问题，特别是在扣拱施工尤其是二衬扣拱施工时，必须要处理好施工过程中的力学转换及平衡问题和防止桩柱梁的变形及失稳的问题。因此．制定科学合理的初支扣拱土方开挖和二衬扣拱的施工顺序．确保桩柱梁体系的稳定是非常重要的：同时PBA工法施工通

4、常采用逆作法施作．二衬结构很大程度上会承受开挖释放的应力，所以对二衬进行应力分析也尤其重要【6～I：笔者以北京地铁6号线东大桥站为基础，应用FLAC3D软件对PBA工法中的不同扣拱顺序下中柱稳定与二衬受力情况进行了分析研究，并进一步提出了扣拱施工顺序的原则，以期能够指导PBA工法扣拱部分的优化设计与施工。l工程概况拟建地铁东大桥站是6号线一期工程的中间站。该车站位于朝阳北路与T人体育场东路、东大桥路交叉口东侧，呈东西走向。东大桥站标准段总宽21．9HI，车站总长255m。车站主体结构轨面标高约为16．90m，底板标高约为15．35m．顶板覆土在K15+969．677一K16+1

5、57．377处约为7．5n1．在K16+157．377一K16+224．677处约为12．5m。图1为东大桥站横断面与地质横剖面关系图，其中车站结构上覆土以粉土填土①为主；上导洞主要位于粉土③层、粉质黏土③。层中；下导洞主要位于粉质黏土⑥层．．丽I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．_J嚼圈囫黧2016年$1期(1一)第34巷辛荭投术85器轨道交通与地下工程TrackTraffic＆UndergroundEngineering2计算模型与结果分析2．1施工方案的选取在数值模拟分析中．分别选取了中跨跨度大于边跨跨度、中跨跨度等于边跨跨度和中跨跨度小于边

6、跨跨度3种结构形式，然后在这3种结构形式基础上进行扣拱的施工顺序研究。PBA工法中二衬扣拱的施T_Jll顷．序分为“先中后边”(开挖时边跨落后于中跨6m)、“先边后中”(开挖时中跨落后于边跨6m)2种情况进行考虑。导洞初支的破除长度与扣拱施作长度均选为6m。同时两边跨的进度需保持一致。2．2计算模型的建立数值模拟计算中．笔者做了部分简化与假定：1)超前小导管注浆加同在模拟计算中一般的处理方式为在指定的施工阶段改变材料的属性，取等效的加固层厚度为1m【8—01。2)初期支护通常在模拟计算中采用等效刚度的方法，即将钢格栅和喷混的总刚度换算为混凝土的强度【8-10I．计算公式如下：脚

7、。+学。式中：E为等效后的混凝土弹性模量，MPa：Eo为混凝土弹性模量，MPa；S。为钢架截面面积，m2；疋为钢材弹性模量，MPa；S。为混凝土截面面积，m2。3)数值计算模型中边桩、底纵梁、初支、顶纵梁、冠梁、二衬均采用实体单元模拟，中柱采用beam单元模拟．围岩的力学模型采用Mohr—Coulomb弹塑性本构模型模拟⋯I，且不考虑地下水的影响。4)模型中主要考虑地层自重和车站上方的地表活载，大小为20kPa，方向竖直向下。5)模型上表面取为地表．下表面取至结构底板下40m。考虑到施工过程