京張城際鐵路八達嶺地下車站大斷面隧道開挖與支護技術研究.pdf

1、自中國第一條高速鐵路（京津城際鐵路）建成以來，高速鐵路在中國迅速發(fā)展，列車在穿越隧道時，考慮到空氣動力學問題，隧道的斷面通常較大，在圍巖條件一般時，大斷面隧道的開挖會對周圍巖體造成很大擾動，如何保證大斷面隧道圍巖的穩(wěn)定性和襯砌結構的安全性是目前需要克服的重要工程難題。
　　本文以國內第一座修建于山嶺中的深埋地下火車站（京張城際鐵路八達嶺地下車站）為依托，綜合使用多種研究手段，對車站大跨段開挖中的關鍵技術問題進行研究。從圍巖變形、圍

2、巖應力與塑性區(qū)、襯砌應力等角度對施工方案進行研究，評選最優(yōu)方案。利用ABAQUS的拓撲優(yōu)化功能，以應變能作為目標函數，計算大跨段型鋼的最優(yōu)結構。通過對不同長度、預應力、剛度的錨桿錨索對于圍巖變形影響的研究，得到初支中錨桿錨索支護參數的確定原則。取得以下主要成果:
　　(1)在設計單位提出預留核心土法和預留中巖柱法的基礎上，作者個人提出三臺階七步法的方案，并對三種開挖方案進行研究，選取最優(yōu)方案。研究發(fā)現，三臺階七步法在控制圍巖穩(wěn)定和

3、保證結構安全兩方面都有不足，此方案可以排除。預留核心土法雖然最終拱頂沉降要大于預留中巖柱法，但是此方案的拱頂沉降在開挖各階段緩慢發(fā)展，預留中巖柱法在破除上部巖柱時，拱頂沉降迅速增大，因此在控制圍巖穩(wěn)定性方面，預留核心土法要優(yōu)于預留中巖柱法。在保證結構安全方面，預留中巖柱法的優(yōu)勢明顯，初襯的最大拉應力明顯小于預留核心土法，可以確保初襯不會受拉破壞，只要能夠保證破除上部巖柱時支護及時，將會對圍巖產生最小擾動。綜合比較，預留中巖柱法最優(yōu)。

4、r>　　(2)對大跨段錨索長度、剛度、預應力的不同對圍巖變形影響的研究可知，錨索的長度對于控制圍巖的變形起到了關鍵作用。有錨索情況下，錨桿的軸力明顯減小，而錨索自身長度的增加也使不同位置錨索的軸力分布更加均衡，從而在有效控制圍巖變形的前提下避免自身受拉破壞。錨索的預應力和剛度的增加雖然可更好地控制圍巖變形，但是效果并不顯著，在設計時對這兩個支護參數的選取主要考慮滿足錨索抗拉強度的要求。
　　(3)利用ABAQUS拓撲優(yōu)化功能，對四