双线交叠隧道施工结构及地表变形研究.pdf

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1、２０１６年第１７期（总第１９４期）江西建材交通工程双线交叠隧道施工结构及地表变形研究■张超，李承胜，朱庆文■山东科技大学土木工程与建筑学院，山东青岛２６６５９０摘要：根据青岛某区间隧道在复杂的地质条件下，下穿既有区间隧道的情况，降相一致。将四条区间隧道的二衬结构单独拿出并分析结构的竖向位使用ＦＬＡＣ３Ｄ软件分析了隧道在原开挖支护参数下的围岩及隧道二衬移变化，发现在两条隧道交叠的位置、隧道两端处结构位移沉降值最结构的位移变化规律，并以此提出了相应的改进措施，结合改进后的围大。隧道两端由于边界效应导致沉降较大，可以忽略不计，

2、主要是在交岩塑性区云图和下部隧道关键部位位移变化规律证实了加固措施的可叠区，隧道沉降都较大。说明下部隧道开挖对上部结构扰动较为明显，行性，对类似工程具有借鉴意义。但上部隧道结构的沉降值较下部隧道拱顶沉降值较小，说明上部隧道关键词：双线隧道交叠隧道数值模拟变形规律结构的加固作用起到效果。当今时代，很多城市开始兴建地铁，掀起了一场地铁建设高潮。在［１－２］城市地铁修建时，会不可避免的遇到地铁隧道上下交叠的情况。交叠的情况有两种，一是待建隧道下穿既有隧道，二是在已有的隧道上部修建新的隧道。其中，前者情况对工程施工带来严峻的问题

3、，特别是在围岩情况较差时，如果不采取相应的加固方法，会对上部已有的隧道［３］结构造成扰动，影响隧道的结构安全。１工程概况图２围岩及隧道二衬结构位移云图青岛某待建的区间隧道下穿既有区间隧道，待建的隧道直径为３加固措施改进及效果分析６５ｍ，已有隧道直径为６２ｍ。上部区间隧道顶板距离地面３０ｍ，底板（１）支护参数改进。由隧道围岩及隧道二衬结构的位移变化规律，埋深３６２ｍ。地质条件复杂，在计算范围内，地层由上到下依次为粘性为了更好地控制围岩的沉降，将原来的支护参数进行了改变。减小拱土、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗

4、岩。上下线隧道两者的顶处的超前注浆小导管的间距，由原来的０５ｍ减少至０３ｍ；拱顶处的二衬的最小净距为７５０ｍｍ～８５０ｍｍ，相应的初期支护净距为２２０ｍｍ～注浆锚杆间排距由１０ｍ×１０ｍ调整为０８ｍ×０８ｍ，两肩位置处的锚２７０ｍｍ。待建的区间隧道支护方式及支护参数为：在隧道掌子面位置杆间距减少至１０ｍ×１０ｍ。并将初喷混凝土和二衬混凝土的标号各上部布设超前管棚；在拱顶处打设长度３ｍ，间排距为１０ｍ×１０ｍ梅提高一个等级。花形布置的注浆锚杆；在拱肩位置打设长度为２５ｍ，间排距为１２ｍ×（２）支护方

5、案效果分析。将改变后的隧道支护参数重新运用于数１２ｍ梅花形布置的注浆锚杆；初期支护混凝土平均厚度为２００ｍｍ，二值模拟中，导出围压的塑性区云图（图３），可知，塑性区范围均小于支衬厚度按设计定为８００ｍｍ。护锚杆的长度，下部隧道拱顶处塑性区扩展深度较大，而两边塑性区扩２数值模型分析展深度较小，底板塑性区范围也较小，说明改进后的支护方案能较好的（１）模型建立。为了全面分析隧道开挖对围岩及上部结构造成的控制围岩塑性区。扰动，应将隧道开挖可能对围岩造成影响范围之内的围岩全部计算在［４－５］内。建立三维数值模型尺寸为：长×宽×高

6、＝８０ｍ×５０ｍ×６０ｍ，并将地层按照地质勘查资料概化为四层，材料破坏准侧服从摩尔库伦破坏准侧。模型上部为自由边界，四周为限制水平移动的链杆约束，下部为全面限制位移的固定端。数值模型如图１所示。图３方案优化后围岩塑性云图（２）施工模拟。按照原设计施工方案，同时施工下部左右两线隧在隧道的拱顶及拱肩位置处布设位移沉降监测点，在模拟中记录道，在模拟中以开挖０５ｍ为循环进尺。具体的施工顺序为：左右两线两处位置的沉降变化。最终，优化后的拱顶沉降比原来减少了３８ｍｍ，隧道同时施工超前管棚→左右两线开挖０５ｍ→喷射混凝土→打设锚

7、同时拱肩沉降量比原来减少了１８ｍｍ。支护措施的效果由关键位置的杆→再开挖０５ｍ→喷射混凝护→打设锚杆。开挖支护６ｍ之后，左右沉降变化量便可以反映出，因此，改进后的支护参数能保证隧道施工的隧道同时施做６ｍ二衬，然后循环以上步骤，直至穿越既有隧道。安全。（３）模拟结果分析。图２为双线区间隧道施工完成后的竖向位移４结束语云图，由云图可以读出：下部区间隧道最大沉降值为－１００ｍｍ，发生在针对青岛某双线区间隧道下穿既有双线区间隧道的实例，利用数隧道的拱顶位置，并且在隧道的拱肩位置，沉降开始发生改变。在拱肩值模拟的手段分析了隧

8、道隧道开挖对围岩及二衬沉降的影响，并以此的上部，隧道围岩发生下沉，而在拱肩的下部范围，围岩出现底鼓。因提出了改进措施，从塑性区分布和关键位置沉降变化量上验证了改进隧道开挖引起的沉降扩展至地表，沉降值为－４ｍｍ，并且沉降扩展宽度措施的有效性，指导了现场施工。较大，地表沉降槽达到了４０ｍｍ。而隧道底板围岩由于岩体的受力状