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1、浅埋小间距隧道开挖围岩变形及控制对策论文.freel,长189m,主要包括车站两端双层段、过既有地铁站单层段、车站两端双层风道、四条出入口通道及与既有车站进行换乘的四条换乘通道。车站断面见图2。横穿车站的地下构筑物主要有盖板河(其底板距车站双层断面顶部净距为1.77m)和既有环线车站(其底板与车站单层断面顶部净距为1.9m)。由于距离近,车站暗挖施工时应采取可靠措施确保地下构筑物的正常使用和车站的施工安全。本站施工范围内热力、电力、上水、下水、煤气、电信等各种地下管线89条,均位于车站主体上方,进行暗挖作业时,需采取可靠措施控制沉降,保证环境安全。3数值计
2、算模型及结果分析3.1计算模型及物理参数模拟计算中土体采用Mohr-Coulomb模型,计算模型及网络划分见图3。3.2隧道开挖布置隧道开挖布置如图4所示,施工开挖方案1施工顺序为1、2、3、4、5、6、7、8,施工开挖对比方案2顺序为4、1、3、7、6、8、2、5。3.3计算结果(1)不同施工方案引起的地表沉降曲线如图5、图6所示。从图5、6可以看出,由于开挖部位的不同,引起的地表变形存在明显的不同,如第一步开挖,方案1沉降槽中心约在-15m左右,而方案2沉降槽在5m左右。施工顺序不一样,开挖引起的地表累计沉降量也不一样,方案1累计沉降量为36mm,而方
3、案2累计沉降量为32mm。(2)方案1、2开挖引起围岩位移对比见表2。如表2所示,隧道在开挖之后,不同方案随着开挖的进行,在隧道围岩中产生的位移场呈现非均匀、局部集中化状态。隧道底板两侧的部位围岩变形位移较大,在隧道顶、底板及两帮产生的位移量差异较大。由于受围岩的影响,伴随着隧道围岩岩性的非均匀变化,在围岩中产生的位移场呈现非均匀分布、非线性变化。隧道位移曲线呈现明显的各向异性变化特征。在隧道开挖后,隧道围岩中卸压范围也即释放应变能的范围较大,同样反映出隧道围岩的变形能主要是沿着围岩局部弱化的部位扩展释放的。由表2中各图可以看出,开挖顺序不同,围岩的影响范
4、围和影响幅度不相同,方案1引起的围岩变形幅度大而且影响范围大。3.4实测结果在实际施工中,优选采用了方案2,实际量测的沉降结果如图7、图8、图9所示。图7为一横向主断面分步累计沉降图,其中以每个小导洞通过该断面作为一步。图8为8个小导洞全部通过后的5条纵向主体地表的累计沉降分布曲线。图9为典型测点累计沉降历时曲线图。由图7、图8、图9的实际量测结果综合分析可以得出地表沉降的如下特点:①导洞施工阶段,车站上方地表累计沉降平均为35mm左右,累计沉降最大为46.91mm。位于车站K7+780右中导洞上方,受导洞开挖影响,地表沉降速率最大时为-3.8mm/d,导
5、洞全部开挖完成后地表沉降已趋于稳定。②根据地表纵向累计沉降图,施工通道及盖板河上方附近区域地表沉降较小,车站里程K7+765～+785、K7+800～+825段地表沉降较大。主要原因为施工通道部位土质主要为粘土层,自稳能力较好,而沉降较大的两个区域主要为粉质沙土层,自稳能力差,且该段地层内管线分布较多,局部渗水较严重。K7+800～+825段更是位于导洞扩大段,且其上部土层主要为人工杂填土,空洞较多。③根据地表横向分步累计沉降图,导洞施工导致地表沉降的范围为车站中线左右25m范围之内,导洞沉降主要发生在导洞正上方,车站中线12m外,地表累计沉降即迅速减小。
6、④根据地表测点累计沉降历时曲线图,测点累计沉降主要发生在导洞开挖通过测点的阶段;洞内挖孔桩施工对地层变位影响较小,期间地表沉降速率约为0.1mm/d,但持续时间较长。4施工控制对策4.1超前注浆预加固由于该隧道处于细砂及砂卵石层中,导洞开挖之前,必须对导洞拱部进行注浆加固。注浆采用酸性水玻璃,施工时注意酸性水玻璃凝固的时效性。4.2超前大管棚上导洞处于砂层,采用φ121大管棚进行超前支护。大管棚采用夯管锤夯进,先夯后取土,并预留注浆孔,注水泥浆对地层加固。下导洞处于砂卵石层中,采用超前小导管注浆加固。4.3控制施工步序①拱部环形开挖预留核心土,上台阶控制3
7、m左右,下台阶紧跟,及时封闭成环。②初支成环后及时背后注浆回填,减少岩层二维应力持续时间,缩短三维应力形成时间。尽快达到新的应力平衡。③相邻上下导洞间错开15m左右距离,减小相互间因开挖而造成的影响程度。4.4信息化动态施工以往的理论研究和施工实践均表明,在地下工程施工过程中,地层应力状态的改变将直接导致结构产生位移和变形,同时也会对地表及周边环境造成一定的影响。当这种位移和影响超出一定范围,必然对结构产生破坏,并影响到上方地表和临近建筑的安全使用。充分发挥监测的指导作用,根据监控量测数据的变化情况,及时调整施工组织及工序,使施工处于安全状态。5结语①隧道
8、施工导致隧道初期支护、主体结构和围岩的力学状态为不可逆的非线性演化
