突變大斷面地鐵隧道施工的數(shù)值模擬.doc

突變大斷面地鐵隧道施工的數(shù)值模擬 ，希望對(duì)大家有所幫助。
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突變大斷面地鐵隧道施工的數(shù)值模擬 摘　要　根據(jù)施工過程動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)化原理,以地表沉降作為目標(biāo)函數(shù),建立地鐵隧道突變大斷面施工過程的數(shù)學(xué)模型,尋找最優(yōu)施工方法。
以北京地鐵五號(hào)線突變大斷面為例進(jìn)行研究,結(jié)果表明,數(shù)值模擬計(jì)算的地表沉降在可控范圍之內(nèi),對(duì)施工起到了超前預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)作用。
研究結(jié)果為控制地表沉降及圍巖變形采用有效的施工措施提供了可靠的依據(jù)。
關(guān)鍵詞　地鐵隧道　突變大斷面　施工方法　數(shù)值模擬 引言 突變大斷面隧道在城市地鐵中較為常見,一般出現(xiàn)在相同區(qū)間兩條平行地鐵線之間的渡線處和不同地鐵線之間的聯(lián)絡(luò)線處,其特點(diǎn)是開挖寬度大,接口變換頻繁,結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。
城市地鐵一般埋深較淺,通常位于軟弱、破碎、自穩(wěn)時(shí)間極短的圍巖中,如果施工方法不妥,極易發(fā)生巖體塌方或地表有害沉降。
在綜合考慮進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)和安全等因素下,對(duì)于不同的截面,應(yīng)采用不同的施工方法和支護(hù)措施。
1工程及地質(zhì)和水文概況 北京地鐵五號(hào)線和平西橋站~北土城東路站區(qū)間隧道在豎井橫通道K15+060往大里程方向設(shè)置有兩處大斷面,其斷面類型有D型、B型、E型、F型、G型、H型及J型,斷面之間采用突變轉(zhuǎn)換,每一斷面長(zhǎng)度基本為12m,即每隔12m要進(jìn)行一次突變斷面轉(zhuǎn)換,左線與右線中心距14.8~18.8m,平面見圖1。
區(qū)間隧道自南向北橫穿永定河沖洪積扇,地層由上至下依次為人工堆積層、
第四紀(jì)全新世沖洪積層和
第四紀(jì)晚更新世沖洪積層。
本區(qū)段地下水主要為上層滯水、潛水及承壓水。
2隧道施工方法分析 由于突變大斷面隧道在左線和右線具有相似性,建立模型時(shí)只選取左線隧道。
本文重點(diǎn)研究F型斷面、G型斷面和H型斷面的施工方法。
2.1施工方法 根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)資料[1],初步確定F型斷面和G型斷面采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,H型斷面采用三導(dǎo)洞法(中洞法)或兩導(dǎo)洞法。
2.2突變斷面過渡施工技術(shù) 區(qū)間左線隧道從豎井往大里程方向開挖后,須直接從小斷面過渡到大斷面,斷面間相互錯(cuò)臺(tái)達(dá)1.6m以上。
為保證土體穩(wěn)定及施工安全,采取從小斷面以1:2坡度喇叭口方式擴(kuò)挖至大斷面,以D型斷面過渡到B型斷面為例,一側(cè)錯(cuò)臺(tái)尺寸為1.8m,最大錯(cuò)臺(tái)為1.9m。
開挖方式由短臺(tái)階法過渡為CD法,設(shè)計(jì)為超前小導(dǎo)管支護(hù),為保證安全過渡到大斷面,采取超前護(hù)頂穩(wěn)扎穩(wěn)打,步步成環(huán)的可靠施工方法。
斷面錯(cuò)臺(tái)采取喇叭口擴(kuò)寬順接方式,順接長(zhǎng)度以最大錯(cuò)臺(tái)長(zhǎng)度為準(zhǔn)按1:2坡度順接,順擴(kuò)地段設(shè)在小斷面(即D型斷面)內(nèi)完成。
待施作二次襯砌時(shí),擴(kuò)挖部分用同級(jí)二襯混凝土回填。
二次襯砌內(nèi)輪廓仍按臺(tái)階過渡。
其橫斷面示意圖、縱斷面示意圖分別見圖
2、圖3。
2.3雙連拱隧道轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)斷面施工技術(shù) 2.3.1雙連拱隧道原設(shè)計(jì)施工方案 左線隧道在H型截面施工時(shí)需要進(jìn)行工法轉(zhuǎn)換,由雙連拱隧道轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)斷面。
采用三洞法施工,首先施工中洞,然后施工左右側(cè)隧道洞室,將其中心混凝土柱作為兩側(cè)隧道邊墻的一部份。
其施工斷面見圖4。
該種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是混凝土柱有足夠的寬度,開挖兩側(cè)隧道時(shí)較穩(wěn)定;缺點(diǎn)