[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

说明书

本发明公开了一种地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法，包括通过位移计和激光测距仪以获取拱顶沉降和高边墙净空收敛实际值；创建地铁车站三维数值模型；通过不同桩锚支护参数的正交方案输入至地铁车站三维数值模型中以进行数值模拟分析，获取多组拱顶沉降和高边墙净空收敛模拟值；将拱顶沉降和高边墙净空收敛模拟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和高边墙净空收敛值的预测函数；建立桩锚支护参数和支护成本的适应值函数；通过粒子群优化算法对桩锚支护参数与支护成本进行优化，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。本发明公开的方法，既保证了施工的安全性，也显著地提高了施工的经济性。

技术领域

本发明涉及地铁车站施工技术领域，具体涉及地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，城市现代化建设不断向前推进，地铁施工过程中经常遇到上软下硬的复合地层，在这种复合地层中进行地铁建设，隧道拱顶通常位于上部软弱土层中，容易发生变形及诱发地表过大沉降.拱盖法作为暗挖法中一种新兴的工法，施工场地位于地下，因其对复杂的周边环境施工适用性强，在车站施工中得到迅速发展。在拱盖法施工的地铁车站中高边墙位置随着下部土体的开挖，为了避免施工中出现危险事故，墙体需要进行及时的支护，因此高边墙支护参数的优化就显得格外重要。

目前拱盖法施工中的钢管桩参数选取存在经验依赖性的问题，容易造成追求保守造成的成本浪费，或者造成冒险。钢管桩参数优化问题存在隐式函数不能求导数问题，传统优化算法受到限制。如今计算智能优化算法广泛应用于各个领域的数据分析中，粒子群优化算法自提出以来,由于其容易理解、易于实现,所以发展很快。如何建立拱盖法施工中的钢管桩参数优化方法是需要进一步研究的问题，对改变钢管桩参数选取经验依赖性，弥补传统的支护参数设计方法的不足，保证施工安全的同时，节省可观的支护费用，具有重要的意义。

发明内容

本发明针对以上问题提出了一种地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种地铁车站拱盖法施工中高边墙钢管桩参数优化方法，

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。

进一步地，所述S8包括以下步骤：