[发明专利]一种地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法

权利要求书

1.一种地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法，其特征在于：

S1、在拱盖法施工的两侧小导洞开挖设定长度后，在所述小导洞中施作主体导洞冠梁内钢管桩、冠梁及小导洞内初支并回填混凝土；

S2、开挖主体导洞并施作初支后，对主体导洞的临时支撑进行拆除并依次施作车站拱顶防水层和二衬混凝土结构；

S3、分层分段开挖车站主体下部结构土体至坑底设计高程后，施作车站侧壁锚喷支护，所述锚喷支护包括预应力锚索和喷射混凝土，在所述主体导洞的拱顶处安装单点位移计以获取拱顶沉降实际值，在隧道高边墙位置安装激光测距仪以获取高边墙净空收敛实际值；

S4、根据车站支护结构设计方案和车站所处的地质条件创建地铁车站三维数值模型；

S5、根据所述车站支护结构设计方案中桩锚支护参数设置不同桩锚支护参数的正交方案，将所述不同桩锚支护参数的正交方案输入至所述地铁车站三维数值模型中以进行数值模拟分析，获取多组拱顶沉降模拟值和高边墙净空收敛模拟值；

S6、将所述拱顶沉降模拟值和高边墙净空收敛模拟值以及拱顶沉降实际值和高边墙净空收敛实际值作为训练集进行位移关系预测，得到桩锚支护参数与拱顶沉降值和高边墙净空收敛值的预测函数；

S7、通过该工程的资料和相关工程造价的文献，建立桩锚支护参数和支护成本的适应值函数；

S8、通过运用粒子群优化算法，以桩锚支护参数与拱顶沉降值和高边墙净空收敛值的预测函数作为位移约束，对桩锚支护参数与支护成本的适应值函数进行优化，得到成本最低的桩锚支护参数以用于地铁车站后续施工支护方案。

2.根据权利要求1所述的地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法，其特征在于，所述S8包括以下步骤：

S81：初始化粒子群参数；粒子群参数包括种群规模、迭代次数，根据各变量的区间范围，建立粒子群算法中个体的边界条件；

S82：使用惯性权重法改进权重因子；

S83：使用压缩因子法改进粒子种群数量；

S84：随机产生第i代种群，将第i代种群中产生的每个粒子代入所述地铁车站三维数值模型进行计算，得到所述种群中每个粒子对应的围岩拱顶沉降值和高边墙净空收敛值，根据安全警戒值设置位移边界条件，自动淘汰超出警戒值的粒子，获得满足位移边界条件的桩锚参数；

S85：将所述满足位移边界条件的桩锚参数代入所述适应值函数中计算隧道车站的支护成本；

S86：进行选择操作，选出第i代最优秀的粒子p_best和所有迭代步最优秀的粒子g_best；

S87：判断是否符合中止准则，如不满足，则进行迭代产生新的粒子并重复S82至S86的计算；如满足中止准则，输出最优粒子，获得所述最优粒子对应桩锚支护参数。

3.根据权利要求2所述的地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法，其特征在于，所述S82中所述惯性权重法采用公式(1)获得：

其中：w₀和n为给定的常数，k为迭代次数，w为惯性权重因子。

4.根据权利要求3所述的地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法，其特征在于，所述S83中所述压缩因子法采用公式(2)和公式(3)获得：

其中：Y_maxn为压缩空间n维方向的上边界；Y_minn为压缩空间n维方向的下边界；b₀为压缩因子，取值范围为0～1；为当前k次迭代的n维方向最大值；为当前k次迭代的n维方向最小值；为当前k次迭代的n维方向重心值，重心值为当前k次迭代的整个粒子群的速度赋值之和除以种群的规模。