地表偏压荷载对隧道开挖稳定性影响.pdf

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1、２０１６年第１６期（总第１９３期）江西建材交通工程地表偏压荷载对隧道开挖稳定性影响张超，朱庆文，李承胜山东科技大学土木工程与建筑学院，山东青岛２６６５９０摘要：针对复杂地质条件下区间隧道穿越高层建筑的情况，利用数值模拟手段隧道顶部沉降最大值达到了－４ｍｍ，而在没有荷载影响到的范围内，隧分析了隧道穿越建筑物时围岩应力、位移变化情况，发现在靠近偏压荷道围岩最大沉降值仅为－２ｍｍ；在隧道周围，位移沉降规律没有对称特载的一侧围岩应力、位移值都较大，并以此提出了建筑物的加固措施和点，在隧道底部位置沉降量为－２ｍｍ，未出现底板鼓起现象。应重点加隧道的加固措施，对

2、同类工程的建设具有指导意义。固隧道靠近偏压荷载方向的岩土体的移动，控制关键位置的位移沉降，关键词：地表偏压荷载数值模拟稳定性加固措施必要时采用围岩周围注浆或者加厚二衬的尺寸。现代社会发展速度越来越快，当代经济带动城市迅速发展，导致城［１］市交通满足不了人们的需求。在城市中修建地铁会不可避免的下［２－３］穿既有建筑物，如何采用有效的措施保证在穿越建筑物时保证隧道的稳定性是首要考虑的问题。１工程概况青岛市某区间隧道在施工时，在地表处距离隧道中心线一定距离存在居民楼。楼高１５层，地下３层，基础形式采用０．８－１．０ｍ的独立柱筏板基础，建筑物为框架剪力墙结构

3、。隧道顶板距离地表１２ｍ，隧道断面形状为三心曲墙拱形，采用复合衬砌暗挖结构，施工时采用矿山法图２竖向应力云图施工。在隧道穿越建筑物区域，地质概况较为复杂，地层由上到下依次为杂填土、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。建筑物基础中心在水平方向上距离隧道中心线１６ｍ。２数值模拟计算及分析２．１数值模型建立将上部建筑结构荷载经过计算以条带式荷载的形式施加于地面，荷载沿隧道纵向方向均匀布置，荷载值为４０Ｇｐａ。利用有限差分软件［４－５］ＦＬＡＣ３Ｄ建立数值模型（图１），根据空洞开挖对围岩的扰动范围建立数值模型尺寸为：长×宽×高＝５０ｍ×５０ｍ×５０ｍ。

4、模型总共３３２００个单元，９６３００个节点，模型边界条件为：图３竖向位移云图上部带有局部条形荷载的自由３加固措施面，两边是固定形式为水平链杆工程建设中，重要的指标之一是不均匀沉降值，如何将建筑结构包约束，下部为固定约束。地层材括隧道及建筑物的不均匀沉降控制在安全范围之内是首要考虑的。隧料按照勘察地质资料概化为五道在开挖中，由于初始地应力的改变，隧道周围的地层发生变形，对埋层，均服从摩尔库伦破坏准则。深较浅的隧道来说，隧道周围地层的变形将会传递到地表，从而引起上２．２开挖顺序模拟部建筑物的变形。按照隧道实际施工顺序，确３．１建筑物加固措施图１３Ｄ数值模

5、型定了模拟中隧道的施工方法为：（１）建筑物的跟踪注浆，跟踪注浆是指在隧道施工中根据现场监控隧道分上下台阶开挖，每循环进尺０．５ｍ，每开挖４ｍ为一个计算时步，量测结果，当建筑物倾斜超过警戒值时，对建筑物基础底部土体进行注施工步序为：隧道开挖１ｍ，喷射混凝土，打锚杆，架设临时支撑→隧道浆加固。跟踪注浆法多用于建筑物是条形基础或者柱下独立基础，依开挖４ｍ后，浇筑初衬→隧道开挖６ｍ后，浇筑二衬，以此循环开挖穿过据监测建筑物的倾斜值，对建筑物的基础下进行分层注浆加固，以调整建筑物。建筑物的不均匀沉降并减少沉降量。（２）建筑物基础托换，基础托换是２．３开挖结果分

6、析指对建筑物基础进行钻孔灌注桩、人工挖孔桩或树根桩加固，将建筑物在垂直应力方面（图２）：在地表处可以看出，建筑物均布荷载分布荷载传至地层深处刚度较大的地基或隧道底部隧道开挖影响以外的地的地方出现了应力集中，并且应力有向两边扩散的趋势，应力集中值最层，以减小基础沉降幅度。大值为４０Ｇｐａ，与计算的建筑无荷载大小相同；在隧道靠近偏压荷载的３．２隧道加固一侧，应力值明显增加，说明在隧道开挖时建筑物荷载影响了围压的应（１）建筑物与隧道之间进行旋喷桩加固，工艺流程：管线探测一定力分布状态；偏压荷载应力在下部传递时并不是沿建筑物基础的中心位孔一钻孔一放置喷浆管一

7、制浆一喷射浆液一提升旋转一成桩结束一线呈对称分布的，说明隧道开挖形式扰动了应力传递路径，表现出应力移至新孔位。施工时，首先依据设计要求制备浆液，根据浆液的密度调传递的不确定性；有隧道支护锚杆的受力情况来看，靠近偏压荷载的一整水泥的用量。喷射浆液时，选择合适的喷射压力，喷射后逐渐提升注侧，锚杆出现了压应力，说明上部荷载的传递使隧道左侧岩体向隧道内浆管，如果在喷射过程中发生故障时及时停止喷射，检查故障，若发现部涌动，对锚杆造成挤压；隧道顶部的锚杆全部为受拉状态，即顶部围浆液不足而导致成桩直径不够时，应进行复喷。（２）地面锚杆预支护加岩下沉，锚杆起到加固作

8、用。应在靠近偏压荷载的一侧，重点对打设的固，暗挖法进行隧道施工时，由于隧道两侧受到建筑物荷载不对称而产锚杆加