京張城際鐵路八達(dá)嶺地下車站大斷面隧道開挖與支護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、自中國(guó)第一條高速鐵路（京津城際鐵路）建成以來，高速鐵路在中國(guó)迅速發(fā)展，列車在穿越隧道時(shí)，考慮到空氣動(dòng)力學(xué)問題，隧道的斷面通常較大，在圍巖條件一般時(shí)，大斷面隧道的開挖會(huì)對(duì)周圍巖體造成很大擾動(dòng)，如何保證大斷面隧道圍巖的穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)的安全性是目前需要克服的重要工程難題。
　　本文以國(guó)內(nèi)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(dá)嶺地下車站）為依托，綜合使用多種研究手段，對(duì)車站大跨段開挖中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究。從圍巖變形、圍

2、巖應(yīng)力與塑性區(qū)、襯砌應(yīng)力等角度對(duì)施工方案進(jìn)行研究，評(píng)選最優(yōu)方案。利用ABAQUS的拓?fù)鋬?yōu)化功能，以應(yīng)變能作為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算大跨段型鋼的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)不同長(zhǎng)度、預(yù)應(yīng)力、剛度的錨桿錨索對(duì)于圍巖變形影響的研究，得到初支中錨桿錨索支護(hù)參數(shù)的確定原則。取得以下主要成果:
　　(1)在設(shè)計(jì)單位提出預(yù)留核心土法和預(yù)留中巖柱法的基礎(chǔ)上，作者個(gè)人提出三臺(tái)階七步法的方案，并對(duì)三種開挖方案進(jìn)行研究，選取最優(yōu)方案。研究發(fā)現(xiàn)，三臺(tái)階七步法在控制圍巖穩(wěn)定和

3、保證結(jié)構(gòu)安全兩方面都有不足，此方案可以排除。預(yù)留核心土法雖然最終拱頂沉降要大于預(yù)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(yù)留中巖柱法在破除上部巖柱時(shí)，拱頂沉降迅速增大，因此在控制圍巖穩(wěn)定性方面，預(yù)留核心土法要優(yōu)于預(yù)留中巖柱法。在保證結(jié)構(gòu)安全方面，預(yù)留中巖柱法的優(yōu)勢(shì)明顯，初襯的最大拉應(yīng)力明顯小于預(yù)留核心土法，可以確保初襯不會(huì)受拉破壞，只要能夠保證破除上部巖柱時(shí)支護(hù)及時(shí)，將會(huì)對(duì)圍巖產(chǎn)生最小擾動(dòng)。綜合比較，預(yù)留中巖柱法最優(yōu)。

4、r>　　(2)對(duì)大跨段錨索長(zhǎng)度、剛度、預(yù)應(yīng)力的不同對(duì)圍巖變形影響的研究可知，錨索的長(zhǎng)度對(duì)于控制圍巖的變形起到了關(guān)鍵作用。有錨索情況下，錨桿的軸力明顯減小，而錨索自身長(zhǎng)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(yù)應(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)對(duì)這兩個(gè)支護(hù)參數(shù)的選取主要考慮滿足錨索抗拉強(qiáng)度的要求。
　　(3)利用ABAQUS拓?fù)鋬?yōu)化功能，對(duì)四