长春地铁1号线南繁区间暗挖浅覆土大断面隧道施工方法研究

发布时间：2020-07-22 22:07

【摘要】：地下隧道施工过程中,对于地层的扰动,原有土体的状态失去平衡、对隧道的沉降与收敛造成影响。对区间隧道在施工中必须以严格控制沉降、防止坍塌为目的。若遇覆土较浅地带、稳定性较差土质,开挖极易造成塌方、涌水、地表沉降等情况,造成地面塌陷。确保浅覆土地带施工的安全稳定,核心是拱顶围岩的固结控制。通常采用井点降水或洞内预加固堵水等措施,为隧道施工提供良好的条件。本文结合南繁区间浅覆土、大断面、管线众多等特殊施工环境,根据工程特点和难点,采取工程类比、理论分析、数据模拟以及监控量测等方法,对工程施工进行研究,得到如下结论:1、根据工程地质条件、水文地质条件和工程自身的风险源分析,确定大断面浅覆土、地下管线、对邻近标准段的影响为该项工程的主要风险源;2、通过施工方法的工程类比、数值模拟分析研究,确定大断面开挖选用双侧壁导洞法开挖施工,针对断面大浅覆土风险源,采取断面拱部管棚进行加固,管棚直径180mm,拱部150°范围打设,管棚间距40mm,外插角1°,管棚分3段,每段长度60m左右;3、针对地下管线众多的风险源,依据现场现有技术条件及工程类似经验,确定采取管线下方深孔注浆的加固措施,环向加固拱部150°范围,超前深孔注浆单个循环长度5m或10m(参照管线类型),浆液选用水泥-水玻璃双液浆,注浆孔扩散半径0.8m;4、在施工过程中,开展了地表沉降、管线沉降、拱顶沉降及断面收敛等监测项目,通过监测数据分析,施工方法处于安全稳定状态,建立完善的监控量测体系,及时反馈监测数据,用以指导施工;5、在施工过程中,通过监测数据反馈K23+155段突发地表异常沉降、变形超标,立即采取封闭掌子面,暂停施工,增加监测频率,同时进行洞内相应位置工字钢支撑加固,并且进行径向注浆等措施,变形异常得到有效控制,数据稳定后,再次组织施工;本工程针对自身存在的各种风险因素进行研究,确定了各风险因素的控制措施,制定了施工参数,确保结构及周边环境的安全稳定,进度、安全、质量得到了保证。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U231.3;U455.4
【图文】：

南湖大路站～繁荣路站区间隧道线路沿人民大街敷设，隧道线路呈南北走向，出南湖大路站后向南延伸与繁荣路站相接。区间主体结构位于人民大街快速路下方，路面交通非常繁忙，路面下方埋设的管线种类繁多（管线交叉或平行于线路），沿线地面建筑物较为密集杂乱，主要构筑物有长春皮肤泌尿专科医院、空军航空大学招待所、万利驾校物贸分校、新文化报、国盛大酒店、吉林省教育学院、吉林省学位考试咨询服务中心、吉林省广播电视大学、肯德基物贸餐厅、物贸大酒店、东方火锅物贸店以及若干高层民商两用楼等，但水平距离较远，多在 20m以上。区间附属设施包括 1 号施工竖井及横通道兼联络通道（里程 K22+732.000），2 号施工竖井及横通道结构（里程 K23+096.000），区间人防段（左线里程K22+440.366、右线里程 K22+440.017），此外区间在右线里程 K23+62.562～K23+301.200 范围内设有停车线。如图 2.1 所示：

但该方法开挖单个导洞封闭成环，每个导洞跨度为隧道断面跨度的 1/3,开挖扰动影响范围小，对控制地表沉降非常有利，特别是本工程对于地表沉降还有严格要求，而且本工程隧道线路长，多个导洞断面施工有利于增加人力投入，双侧壁导洞法较为适合本工程。3.1.2 施工方法数值模拟分析1、计算模型及计算工况选取应用 MIDAS GTS NX 对浅覆土大断面地铁隧道不同施工方法进行研究。选取某标准断面，建立只考虑大断面隧道的计算模型，如图 3.4 所示。模型隧道覆盖层厚度 6.7m，模型宽度为 70m，高 40m。其中模型左右边界施加水平约束，底部边界施加水平和方向约束。假设开挖后二衬承受全部荷载，并将超前导管注浆作用转化为加固区来考虑其对周围土体的加固作用。本次主要对台阶法、CD 法和双侧壁导洞法三种方法进行研究，其施工步骤如图 3.5 所示：

A 台阶法 B CD 法 C 双侧壁导洞法图 3.5 各工法施工顺序示意图2、计算参数采用如下的物理力学指标进行计算，如表 3.1 所示：表 3.1 围岩支护材料参数3、结果分析本次研究对象为浅覆土大断面地铁隧道，在城市环境条件下，地表沉降会对名称重度 r（kN/m3）压缩模量E/MPa泊松比 u粘聚力 c（kPa）内摩擦角φ/°本构关系杂填土 18 10 0.3 10 10 弹塑性粘土 19.8 80 0.29 48 13 弹塑性全风化泥岩 19.7 200 0.26 70 18 弹塑性加固区 22 20000 0.24 200 30 弹塑性二衬 25 30000 0.2 — — 弹性

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