新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制措施

以贵阳立体交通枢纽工程龙洞堡机场隧道工程为背景,综合运用现场测试、模型试验及数值计算方法,对超厚新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制对策进行研究。基于实测的隧道拱顶沉降,根据既有的计算方法计算拱顶全部沉降;通过室内模型试验和三维数值模拟得到因地层损失引起的地表沉降占拱顶全部沉降的比率;根据拱顶全部沉降和比率计算得到隧道施工导致的地表沉降;再根据实测的地表总沉降,确定隧道施工和土体自身固结分别导致的地表沉降占地表总沉降的比例。结果表明:隧道施工导致的地表沉降是拱顶沉降的35%~36%,占地表总沉降的20%~34%,土体固结导致的地表沉降占地表总沉降的66%~80%,可见土体固结是导致地表沉降的主要因素。由此提出控制地表沉降的主要对策:通过地表钢管桩注浆加固,对土层进行改良;对拱部进行中管棚超前支护;采用大拱脚弧形导坑预留核心土台阶法开挖隧道;设置H175型钢钢架加强初期支护,二次衬砌尽可能地紧跟初期支护施作。     

构筑物基坑开挖地表沉降控制技术探讨

在地质较为软弱的区域进行构筑物施工和基坑开挖易造成周边支护变形,从而引起基坑周边地表沉降,影响工程的质量和进度。为此,文章分析影响地表沉降的诸多因素,针对一些基坑开挖沉降控制的难点工程,介绍几种优良的基坑支护和沉降控制方法,并对各种控制方法的施工要点和优势进行阐述,以期能够提高类似工程的施工效率及安全性。     

大跨地铁风道导洞开挖的地表沉降分布规律研究

北京地铁8号线大红门桥站-和义站区间附属风道为跨度16.2 m的单跨结构,采用暗挖洞桩法(PBA工法)施工。为有效控制导洞开挖引起的地表沉降,必须合理安排导洞施工顺序。基于三维数值模拟方法对不同的导洞开挖方案地表沉降分布规律进行研究,并与地表沉降监测结果进行比较分析。结果表明:不同的导洞开挖顺序的地表沉降发展路径差别显著,但最终的沉降值基本一致;随着导洞的开挖,地表沉降槽宽度增加并不明显,但是由于导洞开挖的群洞效应,地表沉降速度发展较快。因此在后续的拱部开挖支护中,必须通过调整支护措施和开挖方案来严格控制地层沉降。     

重庆地铁素填土中浅埋暗挖施工方案比选

以重庆地铁工程为例,运用Midas—GTS程序对施工斜井通过素填土层整个施工过程进行数值模拟,就台阶法和CRD法在开挖过程中对地表沉降影响、支护结构变形及应力分布等方面进行了分析。研究表明,在素填土层中采取CRD法施工更能有效地控制地表沉降、确保施工安全,为类似工程提供了较好的示范作用。     

考虑水-土耦合的盾构隧道地表沉降试验研究

考虑水-土耦合情况,进行不同隧道埋深、支护压力和掘进速度条件下盾构隧道施工致地表沉降的大型三维物理模型试验,总结不同条件下的地表沉降规律,分析孔隙水压力和围岩压力的变化特性,归纳不同条件下的地表沉降曲线;探讨隧道埋深、支护压力和掘进速度以及孔隙水压力对地表沉降值的影响,推导地表横断面沉降槽计算的经验公式,并将研究成果应用于北京地铁10号线部分区间的地表沉降预测.结果表明:随着隧道埋深增加,地表沉降值减小,地表横向沉降槽影响范围加宽;沉降值随支护超压比增加而增大;掘进速度变化对地表沉降的影响程度较小;施工扰动围岩及孔隙水压力消敞对地表沉降值有较大影响;基于物理模型试验的经验公式预测值与FLAC~(3D)数值模拟预测值、现场实测值均较为吻合.     

超前加固和初期支护对浅埋隧道地表沉降控制的贡献率分析

为研究浅埋软岩隧道不同支护方式对地表沉降的影响,以硅藻土地层飞凤山隧道斜井试验段为依托,采用数值模拟和现场监测手段,研究超前加固和初期支护对浅埋硅藻土隧道地表沉降控制的贡献率差异。研究结果表明:初期支护与无支护工况相比,地表测点位移变化为:掌子面前方测点减少31.7%,后方测点减少77.2%,可见初期支护对地表沉降控制贡献显著;超前加固与无支护工况相比,地表测点位移变化为:掌子面前方测点减少55.5%,后方测点几乎无变化,可见超前加固(掌子面约束)对其前方地表沉降控制贡献相对显著,但对其后方沉降控制贡献低;此外值得注意的是掌子面挤出位移减少了80.4%,改善作用明显;同时实施初期支护和超前加固可近似认为是仅初期支护和仅超前加固的叠加结果。研究成果可为依托工程及今后类似浅埋隧道提供参考。     

水平旋喷桩技术在莞惠城际铁路浅埋暗挖隧道工程中的应用

以东莞至惠州城际铁路GZH-4标下穿砂层不良地质地段为例,根据现场具体工程地质条件建立数值模型,模拟对比分析了单排旋喷桩、双排旋喷桩和小导管注浆三种超前支护技术对浅埋暗挖隧道地表沉降的影响,结果表明采用单排水平旋喷桩超前支护效果更好。对单排水平旋喷桩超前支护技术在此工程应用中的施作范围、施工参数选取及施工组织要求等予以分析,并把实际监测数据与数值模拟结果进行了对比,实践证明水平旋喷桩能有效控制浅埋暗挖隧道因施工开挖引起的地表沉降。     

矿山法施工地铁隧道地表沉降分步控制研究

在矿山法隧道施工中,开挖工作面前3倍洞径处、上台阶开挖、支护完成、下台阶开挖、初期支护成环5个不同施工阶段对应的地表沉降量贡献率不同。利用某地铁隧道施工过程中的地表沉降数据,分析得出该隧道上台阶开挖、下台阶开挖阶段产生的地表沉降量分别占整体沉降量的34%和31%,两者之和约占整体沉降量的65%,而其他三个阶段约占整体沉降量的35%。为保证隧道施工正常进行,提出一种矿山法隧道施工地表沉降分步控制的方法。在施工过程中,设置各施工阶段地表沉降控制值,根据各阶段地表沉降量的变化趋势,及时调整施工方法,以保证施工安全进行。经工程验证,该方法安全可行,可为同类型地铁隧道施工提供参考。     

隧道管棚加预注浆超前支护数值模拟分析

管棚、超前预注浆加固作为隧道施工中的重要辅助工法,在防止隧道塌方、控制地表沉降、抑制地层位移等方面发挥了重大的作用。因此,2种预加固方法在我国被广泛应用。采用FLAC3D有限差分法软件,建立了管棚加预注浆超前支护、仅采用管棚支护、仅采用预注浆以及无任何支护作用下的四种开挖模型进行数值模拟分析,研究在控制隧道的应力、位移以及地表沉降方面的作用效应。     

地铁连拱隧道变形及地面沉降控制研究

结合深圳地铁7号线工程实践,通过数值模拟和现场实测相结合的方法,对地铁连拱隧道关键点的位移和应力分布进行研究。建立三维数值计算模型,对双侧壁法各施工步序进行逐步模拟,模拟结果显示:对于隧道变形,施工中先期开挖上拱为最不利工况;对于地面沉降,主要沉降区域为离左右线中心线对应地表点左右60 m的区域。为对隧道的受力和变形进行动态反馈预测,布设了施工监测点,主要监测项目有隧道收敛和拱顶下沉、地表沉降、钢架及衬砌应力。为保障隧道安全,可采取超前大管棚支护和设置横向支撑等主动措施及袖阀管补偿注浆等被动措施。实践证明,中隔墙加设临时侧向支撑有利于控制初支变形,大管棚更有利于控制地表沉降,地面跟踪注浆可在沉降超限的情况下采用。