淺埋暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)型式和施工方法優(yōu)化研究.pdf

1、在淺埋暗挖地鐵車站設(shè)計和施工過程中，如何經(jīng)過合理的技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境比較后最終確定合理的車站結(jié)構(gòu)型式和施工方法顯得尤為重要。針對地鐵車站結(jié)構(gòu)型式多樣化和復(fù)雜的周邊環(huán)境對暗挖車站的施工方法提出更高要求的現(xiàn)狀，綜合采用統(tǒng)計分析、試驗優(yōu)化設(shè)計、數(shù)值模擬、現(xiàn)場監(jiān)測等多種研究手段進行了系統(tǒng)的研究，主要開展了以下幾方面工作:
　　(1)建立了淺埋暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)型式和施工方法優(yōu)化體系。從系統(tǒng)論的觀點出發(fā)，提出了淺埋暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)型式和施工方法

2、的優(yōu)化思想和優(yōu)化原則，建立了淺埋暗挖地鐵車站優(yōu)化體系的構(gòu)架，并將地鐵車站的優(yōu)化設(shè)計按其階段不同劃分為五個層次:結(jié)構(gòu)選型的概念優(yōu)化、結(jié)構(gòu)斷面型式的單指標(biāo)試驗設(shè)計、結(jié)構(gòu)斷面型式的多指標(biāo)試驗設(shè)計、施工方法的綜合比選、施工過程控制。
　　(2)提出了淺埋暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)選型的概念優(yōu)化方法。在總結(jié)淺埋暗挖地鐵車站各類結(jié)構(gòu)型式的各自特點的基礎(chǔ)上，提出了不同地質(zhì)條件下淺埋暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選原則，并提出當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件相近或相同時，在滿足車站使

3、用功能、周邊環(huán)境條件允許的前提下，綜合考慮車站結(jié)構(gòu)的受力性能和防水效果，淺埋暗挖地鐵車站的結(jié)構(gòu)斷面型式應(yīng)盡量遵循“宜單不宜雙，宜近不宜連”的原則。
　　(3)基于單指標(biāo)正交試驗，研究了不同的地鐵車站結(jié)構(gòu)斷面參數(shù)對地表沉降、洞周收斂偏差值、圍巖塑性區(qū)面積、應(yīng)力集中等力學(xué)指標(biāo)，以及開挖斷面面積和襯砌周長等經(jīng)濟指標(biāo)的影響規(guī)律，探討了地鐵車站結(jié)構(gòu)斷面形狀及洞室布置參數(shù)、本構(gòu)模型參數(shù)、支護參數(shù)等11項因素對各項試驗指標(biāo)的影響程度，并確定了影

4、響該指標(biāo)的因素主次順序。
　　(4)基于多指標(biāo)正交試驗，進行了地鐵車站結(jié)構(gòu)斷面形狀及洞室布置參數(shù)、本構(gòu)模型參數(shù)、支護參數(shù)的多指標(biāo)問題的求解，獲得了兼顧地表沉降、洞周收斂偏差值、圍巖塑性區(qū)面積、應(yīng)力集中等力學(xué)指標(biāo)，以及開挖斷面面積和襯砌周長等經(jīng)濟指標(biāo)的最優(yōu)試驗方案，探索出適用于求解淺埋暗挖地鐵車站結(jié)構(gòu)斷面型式多指標(biāo)優(yōu)化問題的最小隸屬度偏差方法和質(zhì)量損失函數(shù)方法。
　　(5)基于大量調(diào)研資料，分析了國內(nèi)外典型全暗挖和局部暗挖地鐵

5、車站的結(jié)構(gòu)型式、主體結(jié)構(gòu)尺寸、拱頂覆土厚度及暗挖施工方法，并進行了歸類總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，對各種結(jié)構(gòu)型式暗挖車站常用的施工方法進行了經(jīng)濟技術(shù)比較，據(jù)此提出了適于不同結(jié)構(gòu)型式暗挖車站的施工方法。
　　(6)基于變位分配原理，通過數(shù)值模擬對地鐵車站施工產(chǎn)生的地層變形進行分階段預(yù)測，制定各階段控制標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)警值、報警值和最終控制值，將地表沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)分解到每個施工階段中，與施工監(jiān)測相配合對變形進行分步控制，將每一步的變形值控制在控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)