最初,中國地鐵站的施工方法:明挖法、蓋挖法、暗挖法前期的暗挖法以淺埋挖法[1-3]為主,其中暗挖法主要分為全斷面法、階段法、分部挖法等。分部挖掘法分為兩側壁導坑法、洞樁法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法(CRD)、環(huán)形挖掘預約核心土法等[4]。本文針對徐州地鐵1號線某站周邊環(huán)境和圍巖狀況,著重開展實際工程地鐵站CRD工法施工工序的比選,希望能為同類型的施工提供參考和構思。
一、建模
1.1隧道尺寸和塊體劃分在本次數(shù)值計算中,隧道截面尺寸為寬度9.21m,高度9.35m,隧道周圍為厚度2.5m的錨桿加固區(qū),初期支持為15cm的C25混凝土,中隔墻和臨時橫向支撐為15cm的剛性框架,CRD法的塊體劃分狀況、挖掘順序如圖1、表1所示。1.2模型材料參數(shù)和施工順序計算模型中,隧道圍巖假定為均質各向同性材料,選擇常用的彈性構造模型、Mohr-Coulomb屈服標準進行非線性靜力分析,其馀材料使用線彈性構造關系。CRD工法的巖土材料參數(shù)選擇如表2所示。
二、CRD工法不同工序模擬結果的比較分析
與應力相比,隧道開挖過程中的位移表現(xiàn)狀況是防止隧道穩(wěn)定的重要指標,特別是作為淺埋隧道頂板的下沉量,是控制隧道開挖變形量的重點。結合數(shù)值模擬結果,從隧道位移云圖分析,獲得CRD法不同挖掘工序的圍巖位移演化規(guī)律。同樣,位移云圖也不能通過量化數(shù)據(jù)來判斷挖掘順序的優(yōu)劣,不能作為判斷工序的優(yōu)劣的指標。與應力數(shù)據(jù)分析時的重點不同,處理位移數(shù)據(jù),主要參考隧道的不同部位隨挖掘干擾形成的最終位移值。
選擇同部位不同施工順序的位移量的絕對值最大和最小值,兩者進行比較,得到其百分比的同時,隧道各部位根據(jù)位移量的大小采用最佳、最佳、最差、最差4個等級進行評價。根據(jù)圖3和表5中最佳和最差工法的位移量比值,根據(jù)挖掘順序產生的位移量差異很大,在隧道工程施工方案的選擇中,需要適當?shù)氖┕ろ樞。隧道不同部位的評價結果總體分析,第一個挖掘順序是最合理的,考慮到拱門在淺埋隧道穩(wěn)定中的權重,第二個挖掘工序是最好的。將兩者結合起來,僅僅是位移量,可以判斷隧道CRD法不同挖掘方案的合理性排名為第一、第二、第三、第四。
綜上所述,根據(jù)隧道CRD法的不同,挖掘方案的合理性評價項目有塑性區(qū)、應力和位移三個方面,由于塑性區(qū)和應力、位移在淺埋隧道施工中的權重不同,最終位移值更為重要,根據(jù)這種情況,本文重點模擬、考慮位移量的評價結果,綜述,隧道CRD法的不同挖掘方案首先是最合理的。
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