【《地铁车站PBA工法研究的国内外文献综述》5300字】

地铁车站PBA工法研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u19206地铁车站PBA工法研究的国内外文献综述 1230711.1地铁车站施工方法 1206111.2PBA工法简介 2263021.3PBA工法的特点 3190861.4黄土地下工程特性研究 4131921.5PBA工法研究现状 51.1地铁车站施工方法目前国内地铁施工方法较多，不同施工方法适用的地质条件和施工环境不一样，因地制宜，主要有以下几种：（1）明挖法REF_Ref30723\r\h[17-REF_Ref5431\r\h18]：在地铁建设施工中，明挖法是地下交通建设施工的首选方法，是软土地下工程施工中最基本、最常用的施工方法。明挖法即先从地表向下开挖基坑，直至\t"/item/%E6%98%8E%E6%8C%96%E6%B3%95/_blank"设计标高后，自\t"/item/%E6%98%8E%E6%8C%96%E6%B3%95/_blank"基底由下向上顺序施工地下工程主体结构，最后进行\t"/item/%E6%98%8E%E6%8C%96%E6%B3%95/_blank"土方回填，完成地下工程施工。明挖法具有施工技术简单、经济、快速、易保证工程质量及主体结构受力条件较好等优点，在没有地面交通和环境等条件限制时，应是首选方法。但其缺点也是明显的，如对城市交通影响较大、需拆除施工范围内的建筑物及地下管线，噪声与震动等。（2）盾构法REF_Ref27118\r\h[19-REF_Ref32013\r\h20]：盾构法是一种全机械化施工方法，依靠盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止隧道内发生坍塌。盾构机切削装置在前方对土体进行开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，及时拼装预制混凝土管片，形成隧道结构。盾构法具有掘进速度快、自动化程度高、受环境影响小、施工产生的扰动小等优点，但盾构法也存在缺点：对于隧道断面尺寸多变的区段适应能力差，短施工区段工程采用盾构法不太经济等。（3）盖挖法REF_Ref25531\r\h[21-REF_Ref731\r\h22]：盖挖法先由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，确保地面一定的交通流量，在封闭的顶盖下完成其余的下部工程。当地铁车站设在城市主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。盖挖法适用于松散的地质条件、隧道处于地下水位以上的地区。盖挖法具有安全系数高，围护结构变形小，对地面交通影响小，施工受外界气候的影响小等优点。但是，缺点是盖板上不允许留下过多的竖井，混凝土内衬的水平施工缝的处理较困难，开挖土方运输不方便，施工空间较小，施工速度慢，工期长，费用较高。盖挖法根据基坑开挖的顺序和结构浇筑的顺序可分为三种：盖挖顺作法、逆作法和半逆作法。盖挖顺作法REF_Ref1629\r\h[23-REF_Ref1978\r\h24]：盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，用钢梁和路面盖板置于挡土结构上维持交通。自上而下开挖至设计标高，再依序由下而上施工主体结构和防水措施，最后拆除挡土结构外露部分并恢复道路。在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。盖挖逆作法REF_Ref25769\r\h[25-REF_Ref2746\r\h27]：盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的围护结构，随后开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板，回填覆土后将道路复原，恢复交通。在顶板结构保护下，即自上而下逐层开挖并施作主体结构直至底板。当开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。盖挖半逆作法REF_Ref3637\r\h[28]：盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板浇筑完成及恢复路面后，向下开挖至设计标高，先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。（4）浅埋暗挖法REF_Ref27193\r\h[29-REF_Ref10294\r\h30]：浅埋暗挖法沿用新奥法REF_Ref10516\r\h[31](NewAustrianTunnelingMethod)基本原理，初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力，开挖完成后及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多种综合配套技术。浅埋暗挖法具有适应各种尺寸和断面结构形式的地铁隧道，灵活多变及对地面交通和周围环境影响小等优点，在全国各种地下工程中得到广泛应用。1.2PBA工法简介PBA工法结合了盖挖法和暗挖法的特点，当地面不具备施工基坑围护结构条件时，在地下先行开挖导洞，在导洞内施作边桩、顶纵梁、条基、冠梁等，形成桩（Pile）、梁（Beam）、拱（Arc）支撑框架体系，然后在支撑体系内，逐层向下开挖并施作内部结构，最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。PBA工法不拘泥于特定施工顺序REF_Ref27239\r\h[32-REF_Ref14843\r\h33]，可根据工程具体条件进行优化，具有较强的适应性。如图1-1所示，具体施工步骤如下：第一步：超前注浆加固地层，导洞采用台阶法开挖，及时格栅喷混凝土支护；第二步：导洞开挖支护完成后，在下导洞内施做底纵梁，在上导洞内用由上向下跳孔施工边桩和钢管柱，然后进行回填、冠梁及顶纵梁施工；第三步：超前注浆小导管加固拱部地层后，开挖拱部土体、施作拱部初期支护，必要时设置临时竖撑；第四步：拆除临时竖撑后，向下开挖至中板下一定距离，依次施作拱墙部防水层、中板底模、中板浇筑、拱墙浇筑；第五步：待中板混凝土强度达到设计强度，纵向分段开挖至站台层，桩间喷混凝土，拆除部分下导洞结构，浇筑底板及部分边墙。1.3PBA工法的特点PBA工法的核心思想是在由边桩+顶拱组成的支护体系代替传统的预支护结构，以保证在后期施工有足够的安全保障，且有效控制地表沉降。PBA工法具有以下几个特点REF_Ref25052\r\h[34REF_Ref3831\r\h,35]：（1）PBA工法作为一种地下暗挖的工法，避免了大量拆迁、改建工作，同时具有对施工现场附近道路及地上交通影响较小的特点，当场地环境不具有明挖条件时，可采用暗挖PBA工法施工。（2）“桩、梁、拱、柱”形成主受力框架体系，在其保护下后续施工安全得到保障，而且大大减小对地面沉降的影响，同时能够很好的保护车站暗挖结构临近的地下构筑物。（3）PBA工法导洞采用直墙式结构，有效净空大，相对于其他暗挖施工方法诸如中洞法、中隔壁法等常规暗挖方法而言，断面利用率高，并且可以减少临时支撑。（4）PBA工法施工灵活，基本不受地下结构跨度和层数影响，可根据工程具体情况选择不同的PBA截面形式，因此该工法使用范围较广，在距高层建筑物较近的地下结构施工时可以采用PBA工法REF_Ref27271\r\h[36]。施工总原则是少分块、快封闭，尽量减少荷载转换次数和地层被扰动的次数。导洞掘进和扣拱施工遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”及“先护后挖，及时支撑”的原则。（a）开挖上下层导洞（b）扣拱施工（c）开挖至中板（d）开挖至底板图1-18导洞PBA工法施工步序Fig.1-18pilottunnelPBAconstructionmethodconstructionsequence1.4黄土地下工程特性研究黄土是第四纪形成的粉质土状堆积物，具有特殊的内部结构，垂直节理发育、多孔性等特点，国内外许多学者对黄土的特性及黄土地区地下工程施工进行大量研究，取得许多成果。谢定义REF_Ref17958\r\h[37REF_Ref17965\r\h-38]等对黄土结构性和反映土体结构性的定量化指标进行研究，通过原状土、重塑土和饱和原状土的压缩曲线所得到的结构性定量指标，即综合结构势，既能反映出土的几何特征，又能反映土颗粒联结特征。李宁，朱才辉REF_Ref19310\r\h[39-REF_Ref23843\r\h40]通过总结分析黄土地层的特性对黄土隧道稳定性的影响，认为在黄土隧道衬砌结构设计中应考虑侧压力系数、变形模量取值问题；针对黄土地层盾构隧道施工，建议采用增大黄土地层的“地层刚度”和修正“盾构工艺参数”的方法来控制地表隆沉。邵生俊，邓国华REF_Ref19356\r\h[41]根据黄土结构参数的应力应变变化规律及三轴抗剪强度，揭示了黄土结构性与强度之间的内在联系，表明黄土结构性越强，土的强度也越高。在分析黄土隧道力学特性时引入了抗剪强度随结构性变化的关系，得出围岩结构性与衬砌支护力的关系。王立新REF_Ref29169\r\h[42]根据西安某拟建地铁车站工程，对所处的湿陷性黄土地层进行分析，采用MIDAS模拟与土工离心模型相结合的方式，研究新建车站开挖对既有车站的影响规律，提出新建车站位移控制标准。赵占厂REF_Ref6015\r\h[43]针对不同埋深和地质条件的黄土隧道进行研究，分析衬砌强度和尺寸大小、混凝土龄期、埋置深度对隧道围岩稳定性的影响。认为土的强度参数是计算敏感参数，掌子面稳定性受混凝土衬砌厚度影响较大。柴华友REF_Ref10577\r\h[44]通过大量实验研究，采用边界面模型与广义模型对黄土软化和液化进行描述，结果表明：广义塑性模型在对黄土液化和软化预测时效果较好。苑艺REF_Ref31393\r\h[45]以西安地铁3号线为研究背景，采用模型试验模拟地铁施工，对地面沉降以及沉降引起的隧道围岩压力变化规律进行研究，研究表明：地铁下穿地面沉降槽中心隧道底部受拉比较明显，隧道顶部和底部纵向土压力影响长度为沉降槽D的1.25倍和1.2倍。郑伟豪REF_Ref27385\r\h[46]基于郑西黄土隧道围岩实测数据，采用有限元软件MIDAS/GTS建立黄土隧道模型，对围岩节理组数、节理的分布位置和节理的倾斜角在黄土隧道施工过程中的影响展开研究，认为节理的倾斜角对围岩的稳定性影响最大，其次是节理的组数，而节理的分布位置对围岩的运动鞋影响最小。1.5PBA工法研究现状目前关于PBA工法的研究成果已经在国内外很多工程中得到了运用，另一方面学者们也正在进行相关的研究工作，希望能优化PBA工法的施工过程，让其能在更多的地质环境中得到运用。李晓霖REF_Ref27320\r\h[47]采用FLAC3D软件模拟北京某车站PBA工法（8导洞）施工过程，对车站结构受力进行了细致的分析，为车站结构设计提供参数。黄瑞金REF_Ref27350\r\h[48]对北京地铁十号线工体北路站洞桩法(PBA）施工为研究背景，对洞桩法)（PBA）施工技术进行详细介绍，并对工体北路站洞桩法(PBA)扣拱施工技术要点进行了总结，并对施工工程中监测量控和质量控制要点进行了详细介绍，为类似隧道工程开挖施工提供借鉴和参考。扈世民；王梦恕等人REF_Ref27389\r\h[49]基于变位分配法原理对PBA施工引起地层变形进行分阶段研究，提出如何减小施工对周围环境的不利影响，认为PBA工法施工工程中可分为4个“卸载-加载”的过程，认为导洞开挖阶段和拱部开挖施工阶段为影响地层变形的关键步序；导洞开挖前可超前注浆加固周边地层。采用错距开挖、短进尺可以有效减弱对围岩的扰动；在扣拱阶段，车站结构发生应力重分布，可以采用短进尺，加设横向钢支撑等措施。王余良，许景昭REF_Ref27461\r\h[50]针对北京地铁四号线宣武门车站地质条件、周边环境复杂，周边构筑物、管线多，群洞数量多等特点，采用PBA洞桩法施工，有效地控制了地表沉降，保证了周边建筑物及地下管线的安全，也体现了PBA工法在复杂环境地层的适应性，为今后类似工程和工法的施工提供了借鉴和参考。黄广锴REF_Ref4358\r\h[51]通过数值计算分析北京地铁10号线与4号线联络段PBA工法沉降特性，对单栱大跨车站施工进行数值模拟，总结了一套关于大跨单栱隧道施工的技术，为类似工程施工提供了主要参考依据。李皓，葛克水REF_Ref27562\r\h[52]运用FLAC3D软件采用有限差分原理模拟传统PBA工法（8导洞）施工导洞开挖顺序，对比4种开挖方案得出最优施工方法，并通过现场监控测量数据与数值模拟计算结果比较分析，验证计算结果的可靠性。李兆平等人REF_Ref27604\r\h[53]以北京地铁14号线作为工程背景，根据实际施工工序，分析了PBA工法扩挖大直径盾构隧道建造地铁车站的关键工况。根据数值模拟结果和管片拆除试验段的中隔墙应变监测结果，对设计方案进行了优化。LinYuREF_Ref12820\r\h[54]在对北京30个PBA工法地铁车站的实测沉降数据进行分析研究，结果表明PBA工法第一和第三阶段沉降占比很大，沉降值随覆土深度增加而减小，而在有地下水情况下，地表沉降值可增加一倍左右。贾少春REF_Ref27640\r\h[55]北京地铁7号线双井站采用PBA法施工，对车站导洞各种开挖组合方式进行了数值模拟研究，对传统8导洞PBA工法导洞施工顺序进行了优化，确定了导洞开挖方案。秦晓英REF_Ref27670\r\h[56]运用大型通用有限元软件(ANSYS)建立工体北路车站主体结构PBA工法标准断面的有限元模型，通过施工全过程的数值模拟得出：及时施作的站厅板能增大整体支承体系的横向刚度，地表沉降得到一定程度控制。研究表明PBA工法传力明确，在浅埋且地质条件较差时具有控制沉降有较大优势，认为PBA工法更适合于浅埋土质围岩中洞室的开挖。GuoXinping和JiangAnnanREF_Ref27709\r\h[57]采用室内试验、数值模拟分析和现场监测数据，对传统6导洞PBA工法的适用性进行了研究。结构表明导洞施工和拱部施工对地表沉降影响较大，PBA工法能有效控制地表沉降和水平位移。SayedRahimMoeinossadatREF_Ref1198\r\h[58]以德黑兰地铁7号线为研究背景，使用有限差分法（FDM）创建智能模型，提出一种能预测最大表面沉降的数值智能模型。AHosseiniSREF_Ref5633\r\h[59]对德黑兰地铁7号线的开挖引起的地表位移规律进行了研究，采用FLAC3D软件模拟开挖，进行对其地表沉降和水平位移分析，结构表