地铁浅埋暗挖快速施工可行性验证的数值分析研究.pdf

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1、2014年第5期北方交通一1O9一文章编号：1673—6052(2014)05—0109—03中图分类号：U231文献标识码：B地铁浅埋暗挖快速施工可行性验证的数值分析研究郑继强(四川建筑职业技术学院德阳市618000)摘要：针对砂土地层中浅埋暗挖隧道施工进行研究，利用有限元软件对所研究项目隧道建模，然后从位移和应力两个方面做分析对比，来验证隧道快速开挖在砂土层中是可行的，为同类工程提供参考。关键词：浅埋暗挖；快速施工；可行性验证；数值分析I概述明显的沉积韵律，厚度较大。粘性土层逐渐变薄，地浅埋暗挖法的快速施工方法核心原理是新层颗粒由南向北逐渐变粗。地层结构由第四纪全新奥法：

2、在浅埋暗挖施工中，利用辅助施工措施加固围统人工堆积层、冲洪积扇地层、晚更新世冲洪积扇地岩，以此调动围岩的自承载能力。同时，隧道土体开层组成。本项目的工程地质状况，根据《铁路隧道挖后及时进行初期支护施工，使其形成封闭环，则初设计规范》中围岩级别的划分规定，其属于V类期支护与围岩能够共同作用形成复合支护体系，从围岩，根据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规而有效控制隧道围岩的过大变形。在初期支护变形范》的划分，其属于Ⅱ类围岩。根据实际工程地稳定之后，再进行二次支护施工，从而完成整个隧道质勘察图纸可知，本隧道平均埋置深度为12m。断面的施工。快速开挖既可缩短工程工期，又能降3计算方案

3、低工程造价，通过采取施工辅助措施来加快施工速(i)隧道模拟方案度，保证了工程项目的经济合理性。本文针对砂土计算模型为单洞马蹄形三维模型，采用摩地层中浅埋暗挖隧道施工进行研究，利用有限元软尔一库伦准则。采用和实际工程现场台阶长度和开件对该项目隧道建模，然后从位移和应力两个方面挖循环步骤一致的开挖方案，开挖进尺是本方案主做分析对比，来验证隧道快速开挖在砂土层中是否要研究的影响因素，分别计算了2m、2．5m、3m开挖可行。循环进尺的隧道围岩应力场和位移场。2工程概况(2)模型边界条件2．I工程范围概况计算模型主要为了分析开挖过程对围岩土体的本开挖段为线形带状结构，沿黄河北大街向北扰

4、动影响范围，不同的开挖进尺因扰动围岩而引起至医学院站，所经施工段涉及管线众多、周边建的隧道拱顶沉降和隧道水平收敛位移的不同变化趋(构)筑物密布，环境复杂。工程场地范围内主要为势，反映到土体表面就是地表的沉降规律]。根道路，两侧为现有企事业单位。施工要求采取措施，据本工程的实际情况，选取30m区间隧道(K0+确保车辆通行，减少环境影响，在施工过程中需进行140．6805～K0+170．6805)作为计算模型的范围。改迁管线、疏导交通、多次围挡，组织施工部署困难。对平行隧道模型前进方向的两侧面施加滑动约束，2．2工程地质概况限制水平位移，对模型下部底面施加固定约束，限制本项目施工

5、合同段从南向北沿隧道轴线穿越浑水平和竖向位移，为了计算地层的沉降位移，地表设河冲洪积扇，表层为广泛发育的第四系地层，有比较为自由边界。北方交通2014年第5期(3)隧道模型网格和单元类型开挖面10m时，达到了沉降的最大值，当研究断面在隧道模型中，围岩中土体和衬砌全都选用距离开挖面10～15m时，拱顶沉降减小，这和隧道C3D8R单元(C3D8R单元为线性缩减积分单元)，土体开挖后的应力重分布有关，当研究断面在15～此单元可以控制位移结果的精确度；隧道模型中，利20m时拱顶沉降逐渐趋于稳定。由表1数据的发展用扫掠网格技术模拟被挖掉的土体和衬砌，其它部态势来看，围岩土体拱顶沉降在开

6、挖步由2m加快分采用结构网格技术J，在划分网格时选用中性轴到2．5m时将提高7．5％，在开挖步由2．5m加快到算法和最小化网格过度，目的在于提高网格的质量，3m时将提高3％左右，如果开挖步由2m直接加快计算模型网格划分见图1[57。到3m时，拱顶沉降有可能提高11％左右，这种施工方案存在很大的安全隐患。可见，在采取相关措施的条件下，对于3m开挖步的快速施工循环进尺在砂土质地层中是否可行，有待进一步验证。对于有严格工期要求的项目来说，可采取超前加固措施，来满足施工中拱顶沉降位移的要求。4．2隧道开挖洞周围岩水平收敛计算结果分析表2隧道开挖洞周围岩收敛位移计算结果表(K0+150

7、．6805)图1隧道模型图示4隧道开挖围岩位移结果分析该市地铁隧道处于砂土地层中，对于此隧道施工开挖方法，一般采用台阶法和分部开挖法，对于土质隧道来说，隧道开挖进尺对围岩土体和地表的沉降具有相当大的影响。因本施工标段是在降水条件表2中“+”表示向洞外变形，“一”表示向洞内下进行的，所以隧道模拟过程中只考虑了自重应力，变形，H表示研究断面与开挖面的间距。由表2中对于开挖施工中的其他荷载，比如超前注浆的压应计算数据可知，对比三个不同的开挖步，可以总结出力均不再考虑进来。不同的水平位移变化特征如下：上拱处，当