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重庆轨道交通四号线某地铁站开挖方式优化研究

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摘要

1 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.2.1 CD法及CRD法研究现状

1.2.2 双侧壁导坑法研究现状

1.2.3 大拱脚法研究现状

1.2.4 洞桩法研究现状

1.3 目前存在的问题

1.4 主要研究内容

2 大断面隧道开挖方式综述

2.1 大断面浅埋隧道的定义

2.1.1 大断面隧道的定义

2.1.2 浅埋隧道的定义

2.2 大断面隧道CRD法开挖方法综述

2.2.2 CRD法施工工艺

2.3 大断面隧道双侧壁导坑法开挖方法综述

2.3.1 双侧壁导坑法适用范围及优缺点

2.3.2 双侧壁导坑法的施工方法

2.4.1 大拱脚法适用范围及优缺点

2.4.2 大拱脚法的施工方法

2.5 大断面隧道洞桩法开挖方法综述

2.5.2 洞桩法的施工方法

2.6 本章小结

3 重庆轨道交通四号线虾子蝙站开挖方式优化

3.1 依托工程简介

3.1.1 重庆轨道交通4号线介绍

3.1.2 重庆轨道交通4号线虾子蝙站简介

3.1.3 依托工程地质概况

3.2 数值计算

3.2.1 计算软件简介

3.2.2 数值计算方案

3.2.3 数值计算参数

3.3 双侧壁导坑法数值计算

3.3.1 计算模型及计算步骤

3.3.2 竖直位移计算结果分析

3.3.3 水平方向位移计算结果

3.3.4 围岩及二衬应力计算结果

3.4 大拱脚法数值计算

3.4.1 计算模型及计算步骤

3.4.2 竖直位移计算结果分析

3.4.3 水平方向位移计算结果

3.4.4 围岩及二衬应力计算结果

3.5 洞桩法数值计算

3.5.1 计算模型及计算步骤

3.5.2 竖直位移计算结果分析

3.5.3 水平方向位移计算结果

3.5.4 围岩及二衬应力计算结果

3.6 三种施工方法比较分析

3.6.1 拱顶沉降值对比

3.6.2 水平收敛值对比

3.6.3 围岩及二衬应力值对比

3.6.4 虾子蝙车站施工方法选择

3.7 本章小结

4 虾子蝙站施工监控量测及开挖注意事项

4.1 监控量测与有限元计算结果的对比

4.1.1 监控量测流程

4.1.2 监控量测结果

4.2 大断面隧道施工组织设计

4.2.1 大断面隧道的施工组织

4.2.2 大断面隧道施工前的准备

4.2.3 大断面隧道施工管理

4.3 大断面隧道开挖注意事项

4.3.1 加强超前支护

4.3.2 优化施工方案

4.3.3 做好监控量测和超前地质预报

4.3.4 重视信息反馈

4.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

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摘要

随着城市进程的加快,地铁的建设也稳步推进,在现代地铁建设中的大断面隧道施工也越来越常见。大断面隧道的开挖容易造成拱顶沉降和周边收敛值过大,对周边建筑的影响也较显著。因此,大断面隧道施工工艺的选择对保障施工安全至关重要,针对不同项目选择一种既能满足安全经济的要求也能满足周边环境变形需求的施工工艺是当前隧道工程的重要研究方向。
  本文以重庆轨道交通四号线虾子蝙站为背景,利用有限元软件ANSYS建立有限元模型,模拟隧道施工过程中围岩和支护结构的变形及应力变化。通过对比选择适合本项目的施工工法,达到优化的目的。通过本文的研究,取得了如下成果:
  (1)本文介绍了CRD法、双侧壁导坑法、大拱脚法和洞桩法的优缺点及适用范围,阐述了四种方法的施工过程及施工要点;
  (2)通过ANSYS有限元软件模拟双侧壁导坑法开挖虾子蝙车站的过程,计算得到双侧壁导坑法拱顶沉降最终值为11.3mm,水平方向位移最大值为20.8mm,围岩第一主应力最大值为2.62MPa,第三主应力最小值为-2.92MPa,二衬第一主应力最大值为11.2MPa,第三主应力最小值为-8.6MPa;
  (3)通过ANSYS有限元软件模拟大拱脚法开挖虾子蝙车站的过程,计算得到大拱脚法拱顶沉降最终值为18.9mm,水平方向位移最大值为6.8mm,围岩第一主应力最大值为2.41MPa,第三主应力最小值为-4.81MPa,二衬第一主应力最大值为10.2MPa,第三主应力最小值为-7.76MPa;
  (4)通过ANSYS有限元软件模拟洞桩法开挖虾子蝙车站的过程,计算得到洞桩法拱顶沉降最终值为11.8mm,水平方向位移最大值为5.3mm,围岩第一主应力最大值为0.67MPa,第三主应力最小值为-1.55MPa,二衬第一主应力最大值为3.11MPa,第三主应力最小值为-3.90MPa;
  (5)综合对比分析,推荐本项目采用双侧壁导坑法施工;
  (6)通过虾子蝙站现场监控量测与有限元计算值的对比,两者的变化趋势一致,有限元法在一定程度上能够指导隧道施工。由于隧道跨度大围岩差,大断面隧道的施工更应注意超前支护、超前地质预报和监控量测等工作。

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