饱和软黄土地铁隧道矿山法施工工艺研究
发布时间：2020-12-30 09:17
随着我国城市轨道交通的不断发展,饱和软黄土地层地铁隧道逐渐增多,地铁隧道矿山法施工引起的地表沉降及其对临近建筑物的影响问题尤为重要。本文以西安地铁某号线区间隧道工程为背景工程,在综合分析工程地质和地层条件基础上,通过理论分析、现场监测和有限元数值模拟,研究饱和软黄土地铁隧道矿山法施工引起的地表沉降及其对周边建筑物的影响,提出背景工程条件下控制地表沉降的具体措施和矿山法施工的合理工艺。主要结论如下:(1)对于矿山法施工饱和软黄土地层地铁隧道,应首先进行降水处理,饱和软黄土层经降水后地层干燥、状态较好,工程性质得到改善,利于施工;(2)饱和软黄土地层降水后会产生较大沉降,沉降的主要影响范围在降水井周围20m左右,为减小对周边建筑物的影响,可采用WSS全断面注浆施工工艺对其进行止水,改善地层环境,加固地层;(3)当饱和软黄土地层较大时,采用WSS全断面注浆施工工艺,其合理的注浆范围为隧道开挖轮廓线外2.5～3m(本文背景工程该地层厚度约为8.10～14.60m,实际施工中采用的注浆半径为3m);(4)为控制隧道施工对临近建筑物的影响,可采用打设隔离桩的方式,在相邻地层产生差异沉降时,隔离桩可...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西安市城市轨道交通规划示意图
西安科技大学全日制工程硕士学位论文2实固结并遇水浸湿后，极有可能在周围水体一定区域内形成较大范围的饱和软黄土。饱和软黄土的工程性质较差，非常不利于施工的进行。作为地基土遇水时较为敏感，容易产生沉降，且沉降量显著。由于该土层这种特殊的工程性质，给地铁的施工带来了很多困难。当在实际隧道工程施工时遇到饱和软黄土地层，最首要的处理方法就是对饱和软黄土所在区域进行施工降水，往往引起地铁隧道周围的岩土层发生大变形及地表沉陷，造成对临近建筑物的破坏，如图1.2所示。图1.2建筑物裂缝及围墙开裂1.1.2研究意义本文以西安某穿越饱和软黄土层区间隧道为工程背景，对其施工过程中对地下水处理的方法与措施进行了跟踪分析，通过有限元分析软件对三种不同的工况下隧道施工进行模拟，并采用解析计算对模拟的结果进行验证，从而提出了对饱和软黄土这种特殊地层的加固处理方法，以及避免隧道周边建筑物发生沉降变形的建议措施，对饱和软黄土特殊地层条件下采用矿山法进行隧道施工具有一定的指导意义。1.2国内外研究现状1.2.1饱和软黄土工程特性研究饱和软黄土地层是一种具有特殊物理性质的地层，且广泛分布于西安地区，它的分布与形成和西安地区丰富的地下水资源以及较多的湖泊、河流的分布有关。饱和软黄土地基类型属于软弱地基，其承载力较低，且一般处于地下水以下位置。但通过已有地铁施工及现场经验可知，在对其进行降水处理后工程性质可以得到很大改善，强度也会得到提高，这一点与分布于我国武汉、上海等沿江沿海地区的软土特性有所差异。当在饱和软黄土地层进行隧道施工时，若对该土层处理不当或隧道支护结构不能满足要求时，就会引发地面沉降不均匀、建筑物出现裂缝、管线造成破坏等问题。目前，已有多条地铁线路在
3隧道工程概况及施工工艺分析173隧道工程概况及施工工艺分析3.1工程概况及地质条件3.1.1工程概况1.区间概况本区间矿山法隧道，起迄里程为左线ZDK37+066.423~ZDK37+262.455，右线YDK37+049.835~YDK37+279.835。该区间隧道穿越f6地裂缝，且相继穿过龙槐茶舍、生活垃圾压缩站、南二环兴庆路立交桥等多个建（构）筑物，左、右线隧道设计长度215.000m（兼长链18.968m）、230.000m，隧道拱顶处埋深约为16.8m~20.5m，左右线隧道间距约为15.0m。2.临近建构、筑物情况区间主要位于友谊东路（双向六车道）下方，道路交通较为繁忙，隧道两侧建、构筑物较为密集。临近的主要建筑物为北侧的某校青年教师公寓以及隧道南侧的某校学生公寓。青年教师公寓为7层（局部8层）框架结构，桩筏基础，桩的长度为22.5m，距离矿山法隧道左线的最小净距约4.1m。学生公寓为框架结构，3层，条形基础，基础深度约为2.0m，地基采用三七灰土换填，距离矿山法隧道右线的最小水平距离约29.1m。隧道北侧教师公寓、南侧学生公寓与本区段隧道的位置关系如图3.1所示。隧道距离其他建筑物较远，均对地铁施工无影响，但宜做好相应的监控量测工作。图3.1隧道与临近建筑位置关系图
【参考文献】：
期刊论文
[1]饱和软黄土地层降水及引起周边环境沉降特点——以西安地铁5号线为例[J]. 刘建伟,李冀伟,卢致强,何伟,唐凯. 科学技术与工程. 2019(25)
[2]饱和软黄土降水效果对比分析研究[J]. 高翔,宁波,高涵. 科技创新导报. 2019(18)
[3]站在从交通大国迈向交通强国的新起点[J]. 郑言实. 中国水运. 2017(12)
[4]饱和软黄土浅埋大坡度暗挖施工工法研究[J]. 王正伟. 绿色环保建材. 2017(02)
[5]隧道穿越饱和软黄土合理注浆半径范围研究[J]. 王小林,高海通,孟敏强,王磊. 城市轨道交通研究. 2017(01)
[6]青岛地铁穿越富水弱胶结地层支护方案优化研究[J]. 张为社,王渭明,贺广良,吕显州. 铁道标准设计. 2016(10)
[7]地铁隧道盾构施工地表变形影响因素分析[J]. 廖利钊,郭谱,杨俊. 土木建筑工程信息技术. 2016(02)
[8]地铁隧道下穿高速公路的围岩变形机理研究[J]. 周建伟. 四川水力发电. 2015(06)
[9]矿山法隧道下穿铁路施工的控制措施研究[J]. 何艳平,潘永玉,沈宇鹏. 市政技术. 2015(06)
[10]全断面富水砂层盾构穿越铁路施工参数的设定[J]. 李家春,陆金龙,徐佩. 市政技术. 2015(06)
博士论文
[1]饱和软黄土地铁隧道施工地表沉降特性及其控制技术[D]. 杨锋.西安科技大学 2017
[2]大断面黄土隧道初支作用机理及变形控制技术研究[D]. 李健.北京交通大学 2012
硕士论文
[1]西安兴庆湖周边饱和软黄土的工程地质特性及穿越方案研究[D]. 何武旗.西安科技大学 2018
[2]深厚饱和软黄土地层地铁隧道暗挖安全保障技术研究[D]. 刘洋.长安大学 2018
[3]饱和软黄土地铁隧道盾构施工控制技术[D]. 孟敏强.西安科技大学 2016
本文编号：2947399
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西安市城市轨道交通规划示意图
西安科技大学全日制工程硕士学位论文2实固结并遇水浸湿后，极有可能在周围水体一定区域内形成较大范围的饱和软黄土。饱和软黄土的工程性质较差，非常不利于施工的进行。作为地基土遇水时较为敏感，容易产生沉降，且沉降量显著。由于该土层这种特殊的工程性质，给地铁的施工带来了很多困难。当在实际隧道工程施工时遇到饱和软黄土地层，最首要的处理方法就是对饱和软黄土所在区域进行施工降水，往往引起地铁隧道周围的岩土层发生大变形及地表沉陷，造成对临近建筑物的破坏，如图1.2所示。图1.2建筑物裂缝及围墙开裂1.1.2研究意义本文以西安某穿越饱和软黄土层区间隧道为工程背景，对其施工过程中对地下水处理的方法与措施进行了跟踪分析，通过有限元分析软件对三种不同的工况下隧道施工进行模拟，并采用解析计算对模拟的结果进行验证，从而提出了对饱和软黄土这种特殊地层的加固处理方法，以及避免隧道周边建筑物发生沉降变形的建议措施，对饱和软黄土特殊地层条件下采用矿山法进行隧道施工具有一定的指导意义。1.2国内外研究现状1.2.1饱和软黄土工程特性研究饱和软黄土地层是一种具有特殊物理性质的地层，且广泛分布于西安地区，它的分布与形成和西安地区丰富的地下水资源以及较多的湖泊、河流的分布有关。饱和软黄土地基类型属于软弱地基，其承载力较低，且一般处于地下水以下位置。但通过已有地铁施工及现场经验可知，在对其进行降水处理后工程性质可以得到很大改善，强度也会得到提高，这一点与分布于我国武汉、上海等沿江沿海地区的软土特性有所差异。当在饱和软黄土地层进行隧道施工时，若对该土层处理不当或隧道支护结构不能满足要求时，就会引发地面沉降不均匀、建筑物出现裂缝、管线造成破坏等问题。目前，已有多条地铁线路在
3隧道工程概况及施工工艺分析173隧道工程概况及施工工艺分析3.1工程概况及地质条件3.1.1工程概况1.区间概况本区间矿山法隧道，起迄里程为左线ZDK37+066.423~ZDK37+262.455，右线YDK37+049.835~YDK37+279.835。该区间隧道穿越f6地裂缝，且相继穿过龙槐茶舍、生活垃圾压缩站、南二环兴庆路立交桥等多个建（构）筑物，左、右线隧道设计长度215.000m（兼长链18.968m）、230.000m，隧道拱顶处埋深约为16.8m~20.5m，左右线隧道间距约为15.0m。2.临近建构、筑物情况区间主要位于友谊东路（双向六车道）下方，道路交通较为繁忙，隧道两侧建、构筑物较为密集。临近的主要建筑物为北侧的某校青年教师公寓以及隧道南侧的某校学生公寓。青年教师公寓为7层（局部8层）框架结构，桩筏基础，桩的长度为22.5m，距离矿山法隧道左线的最小净距约4.1m。学生公寓为框架结构，3层，条形基础，基础深度约为2.0m，地基采用三七灰土换填，距离矿山法隧道右线的最小水平距离约29.1m。隧道北侧教师公寓、南侧学生公寓与本区段隧道的位置关系如图3.1所示。隧道距离其他建筑物较远，均对地铁施工无影响，但宜做好相应的监控量测工作。图3.1隧道与临近建筑位置关系图
【参考文献】：
期刊论文
[1]饱和软黄土地层降水及引起周边环境沉降特点——以西安地铁5号线为例[J]. 刘建伟,李冀伟,卢致强,何伟,唐凯. 科学技术与工程. 2019(25)
[2]饱和软黄土降水效果对比分析研究[J]. 高翔,宁波,高涵. 科技创新导报. 2019(18)
[3]站在从交通大国迈向交通强国的新起点[J]. 郑言实. 中国水运. 2017(12)
[4]饱和软黄土浅埋大坡度暗挖施工工法研究[J]. 王正伟. 绿色环保建材. 2017(02)
[5]隧道穿越饱和软黄土合理注浆半径范围研究[J]. 王小林,高海通,孟敏强,王磊. 城市轨道交通研究. 2017(01)
[6]青岛地铁穿越富水弱胶结地层支护方案优化研究[J]. 张为社,王渭明,贺广良,吕显州. 铁道标准设计. 2016(10)
[7]地铁隧道盾构施工地表变形影响因素分析[J]. 廖利钊,郭谱,杨俊. 土木建筑工程信息技术. 2016(02)
[8]地铁隧道下穿高速公路的围岩变形机理研究[J]. 周建伟. 四川水力发电. 2015(06)
[9]矿山法隧道下穿铁路施工的控制措施研究[J]. 何艳平,潘永玉,沈宇鹏. 市政技术. 2015(06)
[10]全断面富水砂层盾构穿越铁路施工参数的设定[J]. 李家春,陆金龙,徐佩. 市政技术. 2015(06)
博士论文
[1]饱和软黄土地铁隧道施工地表沉降特性及其控制技术[D]. 杨锋.西安科技大学 2017
[2]大断面黄土隧道初支作用机理及变形控制技术研究[D]. 李健.北京交通大学 2012
硕士论文
[1]西安兴庆湖周边饱和软黄土的工程地质特性及穿越方案研究[D]. 何武旗.西安科技大学 2018
[2]深厚饱和软黄土地层地铁隧道暗挖安全保障技术研究[D]. 刘洋.长安大学 2018
[3]饱和软黄土地铁隧道盾构施工控制技术[D]. 孟敏强.西安科技大学 2016
本文编号：2947399
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