洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化
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Yuan Yang1 ，Liu Weining1 ，Ding Deyun1，3 ，Gao Xincai2 ，Ma Meng1
（ 1． School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China； 2． Beijing General Municipal Engineering Design and Research Institute，Beijing 100082，China； 3． Beijing Urban Engineering Design and Research Institute Co． Ltd． ，Beijing 100037，China） Abstract： The selection of heading excavation scheme in construction of metro station by drift-PBA method has attracted more and more attention． Relying on the Chaoyangmen Station project in Beijing Metro Line 6，the different schemes of heading opening pattern and heading excavation sequence were optimized． Some 3-D finite element numerical models on the basis of the ground-structure interaction were conducted； the heading excavation processes in different schemes were simulated． The data of the deformation and stress of construction passage，the ground settlement and the adjacent pipeline deformation were obtained． The calculation results indicated that the separated-passage pattern could effectively control the deformation and the stress of construction passage； compared to excavating the lower headings first，excavating the upper headings first could better control the shape of settlement trough and the pipeline deformation； in the heading excavation，the method by stagger the distances of spaced excavations should be used， and the staggering distance should not be smaller than 10 meters． Keywords： metro station； drift-PBA method； heading excavation； numerical simulation
* 收稿日期： 2011-07-15（ 修改稿） 作者简介： 袁 扬（ 1985-） ，男，天津人，博士生，主要从事地下工程建造技术、城市轨道交通运营环境影响等研究。 E-mail： yuanyuanok_2004@ 163． com 基金项目： 北京市科技计划重点项目资助（ D0604003040421）
关键词： 地铁车站； 洞桩法； 导洞开挖； 数值分析
中图分类号： U231． 4 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 0836（ 2011） 增 2 － 1692 － 05
Analysis on Heading Excavation Optimization in Metro Station Constructed by Drift-PBA Method
第 7 卷 增刊 2 2011 年 12 月
地下空间与工程学报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering
Vol． 7 Dec． 2011
*
洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析
袁 扬1 ，刘维宁1 ，丁德云1，3 ，高辛财2 ，马 蒙1
（ 1． 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044； 2． 北京市市政工程设计研究总院，北京 100082； 3． 北京城建设计研究总院有限责任公司，北京 100037）
摘 要： 导洞开挖方案的选择在地铁车站洞桩法的施工中越来越受到关注。依托北京地 铁 6 号线朝阳门车站工程，对洞桩法施工的导洞进洞方式、开挖顺序等方案进行优化。采用有 限元法，建立三维“地层-结构”相互作用模型，模拟了不同方案下的导洞开挖过程，获得了施 工横通道的变形与应力、地表的变形以及邻近管线的变形等数据。数值分析结果表明： 分离施 工通道方式可以有效地控制施工通道的变形和应力； 相比于先开挖下导洞，先开挖上导洞可以 更好地控制地表沉降槽的形状和管线的变形； 导洞开挖宜采用跳挖错距的方法，开挖错开距离 不应小于 10 m。
2011 年增刊 2
袁 扬，等： 洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析
1693
1引言
百度文库
洞桩法具 有 结 构 受 力 条 件 好、工 序 倒 换 次 数 少、周围环境影响小、地面沉降相对小、断面利用率 高、圬工废 弃 量 小 等 优 点［1，2］，尤 其 适 合 于 近 桥 基 和近高 层 建 筑 的 大 断 面 地 铁 车 站 的 施 工［3，4］。 在 文献［3 ～ 6］中，洞桩法施工车站的数值模拟研究 主要集中在车站主体结构施工对周围环境的影响 方面，其分析结果表明： 导洞开挖和拱部施工对地 层的扰动较大； 合理选择开挖顺序、采取注浆加固 措施等可以控制地层变形及对周围环境的影响。 结合已有工程经验，扣拱施工技术［7，8］已经比较成 熟； 但是，针对导洞施工的进洞方式、开挖顺序等问 题尚未有系统深入的理论研究。
（ 1． School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China； 2． Beijing General Municipal Engineering Design and Research Institute，Beijing 100082，China； 3． Beijing Urban Engineering Design and Research Institute Co． Ltd． ，Beijing 100037，China） Abstract： The selection of heading excavation scheme in construction of metro station by drift-PBA method has attracted more and more attention． Relying on the Chaoyangmen Station project in Beijing Metro Line 6，the different schemes of heading opening pattern and heading excavation sequence were optimized． Some 3-D finite element numerical models on the basis of the ground-structure interaction were conducted； the heading excavation processes in different schemes were simulated． The data of the deformation and stress of construction passage，the ground settlement and the adjacent pipeline deformation were obtained． The calculation results indicated that the separated-passage pattern could effectively control the deformation and the stress of construction passage； compared to excavating the lower headings first，excavating the upper headings first could better control the shape of settlement trough and the pipeline deformation； in the heading excavation，the method by stagger the distances of spaced excavations should be used， and the staggering distance should not be smaller than 10 meters． Keywords： metro station； drift-PBA method； heading excavation； numerical simulation
* 收稿日期： 2011-07-15（ 修改稿） 作者简介： 袁 扬（ 1985-） ，男，天津人，博士生，主要从事地下工程建造技术、城市轨道交通运营环境影响等研究。 E-mail： yuanyuanok_2004@ 163． com 基金项目： 北京市科技计划重点项目资助（ D0604003040421）
关键词： 地铁车站； 洞桩法； 导洞开挖； 数值分析
中图分类号： U231． 4 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 0836（ 2011） 增 2 － 1692 － 05
Analysis on Heading Excavation Optimization in Metro Station Constructed by Drift-PBA Method
第 7 卷 增刊 2 2011 年 12 月
地下空间与工程学报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering
Vol． 7 Dec． 2011
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洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析
袁 扬1 ，刘维宁1 ，丁德云1，3 ，高辛财2 ，马 蒙1
（ 1． 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044； 2． 北京市市政工程设计研究总院，北京 100082； 3． 北京城建设计研究总院有限责任公司，北京 100037）
摘 要： 导洞开挖方案的选择在地铁车站洞桩法的施工中越来越受到关注。依托北京地 铁 6 号线朝阳门车站工程，对洞桩法施工的导洞进洞方式、开挖顺序等方案进行优化。采用有 限元法，建立三维“地层-结构”相互作用模型，模拟了不同方案下的导洞开挖过程，获得了施 工横通道的变形与应力、地表的变形以及邻近管线的变形等数据。数值分析结果表明： 分离施 工通道方式可以有效地控制施工通道的变形和应力； 相比于先开挖下导洞，先开挖上导洞可以 更好地控制地表沉降槽的形状和管线的变形； 导洞开挖宜采用跳挖错距的方法，开挖错开距离 不应小于 10 m。
2011 年增刊 2
袁 扬，等： 洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析
1693
1引言
百度文库
洞桩法具 有 结 构 受 力 条 件 好、工 序 倒 换 次 数 少、周围环境影响小、地面沉降相对小、断面利用率 高、圬工废 弃 量 小 等 优 点［1，2］，尤 其 适 合 于 近 桥 基 和近高 层 建 筑 的 大 断 面 地 铁 车 站 的 施 工［3，4］。 在 文献［3 ～ 6］中，洞桩法施工车站的数值模拟研究 主要集中在车站主体结构施工对周围环境的影响 方面，其分析结果表明： 导洞开挖和拱部施工对地 层的扰动较大； 合理选择开挖顺序、采取注浆加固 措施等可以控制地层变形及对周围环境的影响。 结合已有工程经验，扣拱施工技术［7，8］已经比较成 熟； 但是，针对导洞施工的进洞方式、开挖顺序等问 题尚未有系统深入的理论研究。