南关站暗挖施工过程变形模拟分析

南关站为长春地铁第二座采用一次扣拱暗挖逆作法施工的车站，即在导洞内实现底拱和顶拱的一次性施作，从而较早形成了由顶拱、边桩、中柱和底板组成的稳定的空间框架受力体系，进而安全实现了整个车站的逆作施工 ［1］。本文根据南关站整体施工过程中不同的施工阶段对地表的影响，通过采用FLAC 3D有限差分软件建立模型［2］［3］， 统计出整个暗挖施工过程中每个阶段所引起的沉降量占总沉降量的比例大小，即可确定哪个阶段施工安全风险高，现场施工时应重点控制，为现场施工安全质量管控提供依据。

1 工程概况

南关站位于大经路与解放大路十字路口交汇处，沿东西向跨路口设置，车站为岛式站台，有效站台宽14.5m，为标准双层、三跨拱顶直墙结构，采用一次扣拱暗挖逆作法施工，车站主体长189m，宽21.8m，车站自西向东为2‰的下坡，车站顶部结构覆土厚度约9m，底板埋深约25m。

2 施工步序分析

车站主体开挖分10个小导洞进行施工，每个小导洞采用上下台阶法施工，具体施工顺序见图1。开挖完成后施作下导洞内底板、底纵梁和桩底拉梁；再施作边桩、边桩冠梁及中间柱；施作上导洞拱部二次衬砌，然后开挖中跨上部土体，并施作中跨拱部二次衬砌；继续开挖下部土体至负一层中板板底标高处，施作负一层侧墙和中板，然后继续开挖负二层，施做剩余侧墙。

  

图1 车站主体小导洞施工顺序图

3 数值建模概述

该模型的数值模拟采用FLAC 3D有限差分软件，结合工程地质情况，建模时地层结构简化为四层 ［4］，假定各地层分布均匀均匀，土体采用摩尔库伦本构模型，混凝土材料采用弹性模型模拟，材料参数选取情况见表1。

 

表1 材料参数表

  

密度/（kg/m3）杂填土层 5 0.28 21 10 1500粘土层 10 0.35 50 25 1900砂层 40 0.25 0 20 1800泥岩层 200 0.25 100 40 2000初支结构 16000 0.22 2200二衬结构 30000 0.2 2400土体加固区 200 0.22 150 25 2100土层 弹性模量/MPa 泊松比 内聚力/kPa内摩擦角/度

车站初支结构上方的土体注浆加固假定为2m厚的加固层，地层和材料的应力应变均在弹塑性范围内变化，地应力场由自重应力自动生成。为消除边界影响，建模模型取120m×50m，地层采用平面单元Plane2，初支和二衬采用平面梁单元beam3，纵向取20m长度计算。具体模型见图2。

近一个月以来，“心态”一词我不止一次提起。当前市场，经销商备肥意识不似以往，愈加谨慎的操作模式让市场行情变得难以琢磨，就连传统的旺季也丧失了原有的强势。“小量多次”“随销随买”的操作让行情难以集中爆发，特别是在价格高位之时，下游显得更加谨慎，这也一定程度上影响了价格的上限。

  

图2 车站主体模型图

4 计算结果分析

根据开挖各工序对地层的扰动程度，将施工过程分为五个施工阶段进行分析：

③中跨扣拱施工阶段

⑤负二层结构施工阶段

②边跨扣拱施工阶段

①导洞开挖阶段

④负一层结构施工阶段

天晓得，这些事别人除过自己的工作会不会干，一天下来，人都累成个瘫人儿，连老婆把洗脚水端到跟前都懒得把脚伸到盆子里。

假设二：假设总是有一种标准的消费结构与产业结构的和谐状态存在着。现有的系统总是处于绝对不和谐与理想和谐状态之间的某一状态，对系统优化的目标是让系统向着理想的和谐状态转化。

文化身份理论的代表人物是Collier和Thomas，该理论主要探讨的问题是在跨文化交往中个体应当如何处理文化身份。文化身份理论认为，交际双方在跨文化交际的过程中是拥有多元文化身份的个体；跨文化交际是一个永无止境的过程，人们在和其他人交流时，发展多元身份并对其进行管理（Collier&Thomas，1988）[4]。该理论有一个重要的命题，即文化身份越是自认定，在与其他身份相比时，它们的位置就越重要。该理论把跨文化交际和文化认同紧密联系起来，认为跨文化交际的前提和重要标识是交际双方对各自文化的认同。文化身份理论强调了在跨文化交际中，个体对母语文化认同的重要性。

4.1.2 贸易结构不合理 如上所述,《2017年中国淀粉工业协会甘薯淀粉专业委员会年报》数据显示,我国甘薯加工产品主要以鲜甘薯、甘薯干、冷冻甘薯、甘薯淀粉和甘薯粉丝等初级廉价产品为主,甘薯花青素、甘薯植物蛋白等高附加值产品出口不足．

4.1 10导洞施工阶段分析

下图3为导洞开挖完成时竖向沉降云图。

  

图3 导洞开挖施工完成时沉降云图

下图7为下部结构完成时竖向沉降云图。

4.2 边跨扣拱施工阶段分析

下图5为中跨拱完成时竖向沉降云图。

任何一种艺术创造都离不开想象。有充分想象，在心中和脑海里产生艺术形象，通过歌唱和表演将作品完美的表达出来。将自己投入到角色当中，唱出真情实感，才能塑造出栩栩如生的人物来。《情寒新吟》中说：“戏无真，情难假。若无真情，演假戏难；即有真情，换作假情又难。”这句话通俗一点讲就是我们所说的假戏真情，就是将自己情感投入，达到忘我的状态。在声乐演唱中不但要忘我，还要有我。一个好的演唱者，由对歌曲的分析——理解——构思——联想，而在自己的脑海中显现出一幅幅画面。

  

图4 洞内扣拱完成时沉降云图

边跨扣拱阶段施工内容包括破除下层小导洞部分初支结构，施做边跨底板、底纵梁、边桩和边跨拱部衬砌，该阶段地表中轴线最大沉降增加了16.5mm，达到54.5mm，拱顶沉降也有增加。

4.3 中跨扣拱施工阶段分析

下图4为洞内扣拱完成时竖向沉降云图。

  

图5 中跨拱完成时沉降云图

中跨扣拱阶段包含中跨开挖及二次衬砌，该施工阶段，地表中轴线最大沉降量增加了8mm，达到62.5mm。

4.4 负一层结构施工阶段分析

下图6为上部结构完成时竖向沉降云图。

  

图6 负一层结构完成后的沉降云图

负一层施工阶段施工内容包括负一层土方开挖，破除上导洞临时底板，施作中板等，该施工阶段，地表中轴线沉降量增加较大，最大沉降量增加了14mm，达到76.5mm。

4.5 负二层结构施工阶段分析

导洞施工阶段主要是10个小导洞的开挖施工 ［5］，该阶段地层位移沿中轴线呈对称分布，地表最大沉降点位于车站中轴线上，最大沉降为38mm。

  

图7 下部结构完成时沉降云图

负二层施工阶段包含负二层土方开挖，破除下层导洞临时结构，施作中跨底板等，该阶段最大沉降量增加了4mm，即地表中轴线最大沉降量为80.5mm。

4.6 车站结构模拟变形值与实测变形值的对比分析

因现场监测是全过程监测，即自导洞开挖至衬砌结构完成，而FLAC 3D数值模拟只针对导洞开挖过程，为了能将两者进行同步对比分析，现场实际监测数据也只取自导洞开始开挖至开挖结束，并对数据进行整理，绘制时间-位移曲线图，以便进行对比分析，如图8。

  

图8 车站结构变形实测值和模拟值对比图

从图8的位移对比曲线图可以看出：导洞开挖过程中通过模拟所获得的位移数据整体上的变化和增长趋势与实际监测数据基本一致，但数据模拟曲率为0，不能模拟出土方开挖对土体的扰动、注浆和开挖面临空等情况，所以模拟的位移曲线呈直线变化。模拟的变形量略小于实际监测的变形量。所以模拟变形量只能作为对比分析或判定的参考，但并不能完全代表车站结构的实际变形。

4.7 全过程沉降分析

综上，通过对车站施工整个过程引起的沉降变化进行建模分析，并对数据进行了对比分析，如下图9所示，各施工阶段地表沉降曲线变化图。

在合适的地方设疑，目的是要通过问题去带领学生开展学习，当然了在刚开始训练时，问题一般都是由老师提出的，但是问题的提出最好是融入学生理解的过程中，尽量避免问答式的提出，可以先让学生去阅读文本，在阅读的过程当中提出问题并引导学生去解决。同样在阅读过程中，更要鼓励学生去提出问题，对于学生提出的问题，相对来说简单的可以直接解决，诸如一些知识性的问题，学生提出之后可以由知道的学生或者老师来回答，而对于那些制约学生理解文本内容的问题，老师应当引导全体学生注意，如果学生的问题表达不清楚，老师还应当进行一些整理，从而提升问题质量。

  

图9 各施工阶段地表沉降曲线图

根据车站施工工序和受力变化，车站主体结构的施工过程可分为五个阶段，每个阶段的沉降量占总沉降量的比例如下表2所示。

 

表2 沉降比例表

  

施工阶段 沉降量 （mm） 占总沉降比例导洞开挖施工阶段 38 47.2%边跨扣拱施工阶段 16.5 20.5%中跨扣拱施工阶段 8 9.94%负一层结构施工阶段 14 17.39%负二层结构施工阶段 4 4.97%

5 结语

通过针对整个车站施工过程的变形监测和数据采集，并对汇总的数据通过采用FLAC 3D有限差分软件进行数值模拟分析，通过数据分析可以看出，导洞开挖施工阶段的沉降量最大，此阶段引起的地表沉降占到了总沉降量的47.2%，接近总沉降量的一半；边跨扣拱施工阶段和负一层结构施工阶段，引起的地表沉降量也较大，以上三个施工阶段为车站施工过程中沉降控制重点阶段，施工时需重点监控。

参考文献

［1］黄美群.一次扣拱暗挖逆作法修建地铁车站新技术 ［J］.都市快轨交通，2009（06）：34-36.

［2］黄美群.地铁十字交叉换乘车站全暗挖同步建造技术 ［J］.都市快轨交通，2010（03）：75-80.

［3］李松梅.北京黄庄换乘站新型暗挖施工地表沉降综合控制技术 ［A］.中国土木工程学会第十五届年会暨地铁工程分会第十七届年会论文集 ［C］.2012.

［4］田茂国.全暗挖十字换乘地铁车站交叉节点施工方案比选-以长春地铁1号线解放大路站为例 ［J］.杨凌职业技术学院学报， 2015 （04）： 28-31.

［5］李春奎.长春地铁1号线解放大路站一次扣拱暗挖逆作法施工地表沉降分析与控制 ［J］.隧道建设，2014（03）：89-91.