三孔小净距隧道后行洞施工对先行洞的变形影响及加固对策研究

发布时间：2020-07-22 10:23

【摘要】：在现有的城市轨道交通区间隧道施工过程中,为适应不同工程条件的需求,盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行施工情况日益增多。由于盾构法与浅埋暗挖法对围岩的扰动形式和影响范围不同,盾构隧道与浅埋暗挖隧道小净距并行施工的工程难度与风险也越来越大。在现有的设计规范中,仅对隧道之间并行施工的最小净距作了规定,但在实际工程中,两隧道间的净距受客观条件的制约,可能远远小于规范的规定。因此,分析小净距隧道施工过程中后行隧道对先行隧道变形的影响,探寻需要采取加固措施的隧道间最小净距,并对加固效果进行研究具有十分迫切的现实意义。本文以济南地铁R3号线中双线盾构隧道与浅埋暗挖地铁隧道小净距并行施工工程为研究对象,采用MIDAS/GTS软件,对不同小净距下双线盾构隧道掘进时原有浅埋暗挖隧道(CD工法)的变形情况进行数值模拟,并将模拟结果与浅埋暗挖隧道安全距离判别准则进行比较分析,以求揭示后行洞施工对先行洞的变形影响规律,分析小净距隧道需采取加固措施的最小净距。同时对需采取加固措施的工况加固后进行数值模拟,分析加固效果。然后对现场监测数据进行分析,并与模拟结果进行了对比验证。本文主要研究内容及成果如下:(1)采取MIDAS/GTS软件建立有限元模型,对不同隧道净距条件下(1.2D,1.0D,0.8D,0.6D,0.4D,D为盾构隧道外径)三孔隧道施工进行数值模拟分析。结果表明:当隧道净距减小到0.8D时,左右线盾构隧道与先行浅埋暗挖隧道塑性区发生重叠,当隧道净距减小到0.6D时,浅埋暗挖隧道的拱顶沉降已接近其控制值,塑性区重叠范围进一步加大。因此,需对净距小于0.8D的工况采取加固措施。(2)通过对小净距隧道变形控制措施分析,提出两种适合本工程的小净距隧道施工加固方法,即帷幕注浆法和打设钻孔灌注桩法。通过采用MIDAS/GTS软件对两种加固方法进行分析可知,采用打设钻孔灌注桩措施能够更好地控制先行浅埋暗挖隧道的变形和位移。在打设钻孔灌注桩后,虽然随着隧道净距减小,后行盾构掘进时先行浅埋暗挖隧道变形仍略有加大,但变化不显著,远小于其变形控制值,且塑性区不再发生重叠,从而使超小净距安全施工成为可能。(3)通过施工现场实地监测获取的数据对浅埋暗挖隧道的竖向变形和水平变形规律进行分析。结果表明,对于浅埋暗挖隧道的某一个断面,当盾构逐渐掘进至该断面时,会对该断面围岩产生推挤,从而使该断面仰拱下沉,拱顶上升,同时净空会发生收敛;盾构掘进通过后对围岩的弱化作用以及应力释放作用,又会使该断面的拱顶沉降,仰拱隆起,净空也会发生扩容。将现场监测数据与数值模拟数据进行对比得知,虽然二者数据不尽相同,但是数值基本接近,误差都不是很大,所反映出的后行盾构对先行浅埋暗挖隧道的影响规律基本相同,数值模拟方法能较好地反映本工程真实施工情况。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.4;U231.3
【图文】：

隧道施工,行业规范,设计建议,净距

表 2.2 分区标准区域划分特征对策强影响区新建工程的会对原有工程产生较大影响，导致原有工程破坏。需对新建工程施工时，原的变形程度和强度变化虑，然后从施工方法上采弱影响区新建工程对原有工程的影响较为有限，不会对既有工程造成较大的破坏。在施工过程中进行监测，测数据进行实时反馈，从根据实际情况调整施工方取相应加固措施。无影响区新建工程对原有工程不会产生太大影响，可以忽略。一般不需要采取措施。般条件下，隧道掘进的影响范围如图 2.1 所示（D 为隧道的外径）为稳定岩层时，隧道施工的影响范围可以折减 20%；当隧道围岩为工的影响范围应增加 20%；当隧道围岩不稳定围岩时，隧道施工%。

固结沉降,隧道开挖,影响范围,土体

图 2.2 隧道开挖影响范围）土体的压缩和固结沉降暗挖隧道开挖前一般需要先进行排水，由于孔隙水的减少以及土体成土体产生压缩和固结。埋暗挖隧道开挖过程中，隧道围岩变形是非常复杂的。由图 2.3 可知的应力释放自上而下传递，并集中在围岩及掌子面，若土体强度小于围岩就会发生较大的变形。同时，围岩的变形将从下向上传递，过程水固结或地层压密等。

浅埋暗挖,隧道开挖,规律,固结

图 2.2 隧道开挖影响范围体的压缩和固结沉降挖隧道开挖前一般需要先进行排水，由于孔隙水的减少以及土体土体产生压缩和固结。暗挖隧道开挖过程中，隧道围岩变形是非常复杂的。由图 2.3 可知应力释放自上而下传递，并集中在围岩及掌子面，若土体强度小于就会发生较大的变形。同时，围岩的变形将从下向上传递，过程固结或地层压密等。

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