地铁车站盖挖逆作法围护结构设计方法研究杨季霖.docx

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地铁车站盖挖逆作法围护结构设计方法研究杨季霖

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摘要：与传统的覆盖挖法相比，盖挖逆作对周围环境影响小，可在冬季施工，节省基坑的临时支护，简化了基坑的施工过程，更好地适应了熙熙攘攘的闹市区基坑施工。这种施工方法的运用在施工工程需求中具有重要的价值运用。

关键词：地铁车站；盖挖逆作法；围护结构设计；方法研究

1导言

近年来，地下空间开发日益密集，许多城市都开始了轨道交通的建设，传统的明挖法施做地铁车站由于其长时间封闭道路、阻碍交通，在一些交通繁忙的地段已经不再适用。为了最大程度上减小施工对地面交通和附近居民的干扰，产生了盖挖逆作法。与传统的盖挖逆作法相比，盖挖逆作法对周围的环境影响小、冬季可施工、节省基坑临时支撑、简化基坑施工工序等优势，较好的适应了繁华闹市区修建轨道交通等地下工程的需求，在地下工程建设中得到了广泛的应用和推广。

2盖挖逆作法施工过程

盖挖逆作法施工时，平整场地后先施做围护结构的地下连续墙、桩基和中间立柱，在顶板标高处完成顶板的施工后回填覆土，恢复路面交通，以后的施工均在顶板以下进行。顶板作为一道强有力的支撑，限制地下连续墙的变形，开挖地下一层之后，利用未开挖土体作为土模，施做地下一层的底板及两边侧墙，以后的施工均按此进行，直至完成底板施工封底。由于施工过程中结构是在盖挖的方式下自上而下逆向建筑的，因此称为盖挖逆作法。

3有限元数值模拟

3.1计算模型

三维有限元模型的尺寸为78m×340m×60m，基础下表面完全受约束，圆周为正常约束，基础上表面自由。利用B31梁单元模拟了中桩和水平支撑结构，给出了不同的材料参数。本构模型为线性弹性。

3.2地连墙与土体接触算法

7号线福民站地下连续墙与周围土体的刚度差异较大，变形差异明显。因此，有限元法用于分析基坑的开挖。在本文中，使用ABAQUS有限元分析软件模拟地铁车站基坑的施工过程，土壁之间的接触特征和土壤表面接触模型模拟的。接触表面是不允许进入到另一个接触表面或本身有限滑动接触表面采用库仑摩擦模型，非线性和非对称分析是必要的。临时格列由三维梁单元模拟，它被视为节点组，然后point-to-face接触模型是用来模拟。

3.3施工过程模拟

对7号线富民站盖挖法进行了动态施工过程的数值模拟，采用逐步法和逐层拆下不同单元组的方法。地下连续墙两侧喷射注浆桩的模拟采用现场变量技术实时更新岩土物理力学参数，模拟加固后土体的力学特性。计算模型只考虑自重应力，不考虑构造应力，并在计算地应力平衡后开始模拟主基坑的施工步骤。

3.4计算结果分析

1)主厂房竣工后车站结构变形分析见图1，图2是富民车站主基坑开挖后车站地下连续墙和混凝土楼板的总位移云图。

在完成车站主体结构的施工后，地下连续墙(外壁)的总位移为3mm～15．7mm，主要表现为基坑内部变形。最大变形位于基坑两侧的第二侧和负侧。这三个位置是由于基坑开挖卸载能够承受一定的阻力和浮力。混凝土板的总位移为0mm～21．0mm，水平变形非常小。主要变形是垂直变形。板坯的中间部分是回弹变形，周围是小的沉降变形。最大回弹变形位于第二层的负侧。跨度的中间部分主要受挖掘卸载的影响。2)连续墙顶位移的时空变化分析。由于地下连续墙的自重效应，地下连续墙的竖向位移表现为沉降，在中部，地面连接墙的垂直沉降达到最大值为－5．9mm。随着施工工程的进行降低了基坑开挖卸荷土体的自重，但整体仍有沉降。连续墙竖向位移的空间分布是:地面连接墙长度较大的墙1和墙6侧墙的竖向变形，较小的墙1、墙3、墙5和墙7侧墙的竖向变形长度。空间效应显著。

4基坑变形仿真计算与监测结果对比

富民站线上建筑围护结构到基坑主体结构施工结束期间地下连续墙的水平和垂直位移测量值与模拟值的对比曲线，墙顶的水平位移和垂直位移分别与监测点的水平位移和垂直位移相同，分别编号为QW和QC。全站仪开挖过程按照从上到下的开挖方法，每个监测的水平位移点坑倾向于增加。在基坑的施工过程中，基坑的变形速率相对较高。三次的测量和计算值稳定后的5mm～7mm内的建设主体结构的基坑。数值模拟方法的水平变形结果与测量值吻合较好。主站结构自上而下应用，开挖卸荷效果明显。在基坑开挖的关键步骤和层、梁、柱等混凝土结构的相应应用中，地下连续墙回弹竖向变形。根据实际监测值与计算值的比较曲线，可以看出QC1(基坑角隅)和QC5(基坑长边)的墙顶竖向变形规律是一致的，最终沉降值稳定在5mm和6mm附近。结果表明，数值模拟方法对基坑开挖施工中基坑变形的预测具有一定的可信度。QC26测点位于基坑短边中点，通过数值计算得到的墙顶沉降量大于实际监测值。达到大约4mm(测量值大约2mm)，不排除由监测点的移动引起的干扰或施工期间由干扰引起的其他测量误差。

图1基坑主体完工后地下连续墙变形云图（单位：ｍ）

图2基坑主体完工后