文摘
在道路下的隧道施工,隧道深度浅,地表沉降的影响就越大。因此,分析隧道施工引起的地面沉降下超微距离,这项研究是基于隧道在太阳,使用数值模拟和测量分析地面沉降和加固措施的效果。这项研究得出了以下的结论。的超距离隧道在公路建设、管棚和先进的组合小管灌浆加固措施抑制地表沉降。先进的小管加固后,地表沉降值下降了约25%,并增加后的强化效果更明显的大型管棚。地表沉降值下降了约60%。开挖引起的地表沉降的圆形土约占总数的-60% 50%结算值,对整个建筑。关键过程,涉及的组合强化措施,集中在抑制开挖引起的地表沉降的圆形的土壤。加固措施后,沉降槽宽度的变化不明显,但沉降槽的曲率和峰值明显降低。
1。介绍
在隧道下通过高速公路建设,现有的道路路面容易受到灾害,如沉降、开裂、和崩溃引起的隧道开挖的扰动,影响正常运行现有的交通线(1]。ultraclose距离下的人行道上灾难的风险更高。特别在施工过程中必须采取加固措施来控制地面损失,避免损害现有的道路。
国内外大量学者开展了相应的研究,旨在避免现有公路隧道引起的地下通道建设,取得了一定的成果。歌等。2),基于随机介质理论的基本思想,改进了帕克的方法获得一个简单而精确的地表沉降预测方法,这是更适合浅的隧道。陈等人。3)建立了三维有限元计算模型,研究隧道开挖的控制效果在不同开挖方法,不同的画面,不同的支持计划。得出结论,在浅的隧道的施工,开挖方法应该选为双面标题的方法,和预加固措施是采用双层大管道屋顶加固。李(4]分析了开挖方法的影响,保留板凳长度、先进的支持,和隧道埋深在基于哈尔滨地铁隧道地面沉降。Zhang et al。5]用三维有限差分模型模拟盾构隧道的超前灌浆和灌浆加固,并与现场测量数据分析横向,纵向沉降和水平位移。结果表明,横向沉降发生在开挖直径的1.5倍。阮和太阳6)依赖于路基的变形和地面在武汉地铁的盾构施工过程和得出结论,一定的地面沉降和埋藏深度之间的关系存在。上述研究得出结论,隧道埋深较浅,对地面沉降的影响就越大。因此,隧道施工的超距离下通过高速公路,风险较高,和当前的研究主要集中在地下通道建设浅的隧道。几项研究已经集中在地下通道建设ultrashallow埋隧道。因此,地面沉降引起的超距离地下通道建设有待进一步的研究。
分析造成的地面沉降法隧道的超距离在公路建设基于太阳岭隧道工程。使用方法,结合数值模拟和现场测量,隧道的超小距离的影响下公路建设进行了分析。表面得到解决,采取强化措施的加固效果验证。通过研究、施工经验,为隧道施工提供了技术指导下通过高速公路超距离。
2。项目概述
2.1。工程地质
隧道现场位于太阳,山西。隧道的总长度是3471米,开挖高度为9.24米,跨度为11.8米。这是一个超长使用单个隧道公路隧道和双向驱动。隧道地下通道K48 + 697的108国道和地下通道角约为80°。详细的布局图1。隧道的埋深在地下通道的位置只有9米,小于1倍隧道直径。这是一个超小的地下通道和一个浅的隧道。108年国家路基下隧道的宽度是8.5米。隧道的围岩隧道砂质页岩、泥质结构,页岩结构,岩体破碎,风化关节,发达的裂缝,围岩稳定性差。这是V级围岩。隧道的纵向剖面地质如图2。
2.2。隧道设计
隧道拱采用传统的组合强化先进的小管灌浆和特殊的大型管棚加固控制地表沉降,提高围岩的稳定性。先进的小管的直径42毫米,长度是多少l= 5米,安装角是7°,圆周间隔是0.4米。小管完成后,混凝土浆倒。大型管棚采用φ89毫米×6毫米长度的钢管30 m和外部插入2°角。
预留核心土方法用于构造下面的隧道现有公路,如图4。在挖掘隧道之前,一个大型管屋顶和先进的小管灌浆用于先进的强化。随后,上环土壤被发掘,然后核心土壤被发掘,最后,较低的步骤被发掘。核心土开挖3 m环土开挖后,和较低的长椅上开挖后进行5 m的核心土开挖。最初的支持将每个部分的开挖完成后实现的。在最初的支持是封闭的环10米,第二排构造。
3所示。地表沉陷的数值分析
地面扰动影响的隧道开挖施工过程中,结算控制是困难的,因为超小地下通道的隧道。在这方面,加强了隧道拱结合先进的小管灌浆和管棚。分析加固措施的影响,数值模拟方法用于研究地表沉降法在三个条件:无强化措施,先进的小管灌浆加固,和先进的小管灌浆结合大型管棚加固。
3.1。数值模型和计算参数
FlAC3.0用于建立数值模型。路基,衬砌和围岩的固体元素。模型的大小是65×50 m×20 m。水平约束强加在front-posterior左右边界,和垂直约束对底部边界距离,如图5。
预固结控制地面沉降是一个关键环节(7,8]。为此,隧道的数值模型的重点是预固结。大型管棚采用桩单元和小管采用梁单元模拟,如图6和7。
屋顶和注浆管的等效弹性模量小管等价转换根据钢管混凝土: 在哪里E等效弹性模量,E1和E2水泥砂浆的弹性模量和管棚(小管),分别和我1和我2水泥浆的惯性矩和管棚(小管),分别。
针对摩尔-库仑定律,围岩符合和弹性支承结构符合理论假设(9,10]。围岩和支护结构的计算参数如表所示2。
高速公路下的隧道部分使用土壤提供的核心方法。管棚是竖立一个时间隧道开挖,和先进的小管灌浆逐渐安装之前每个开挖。在隧道、上环土壤挖掘第一,并预留核心土开挖滞后环土开挖3 m。较低的长椅上开挖预留核心土开挖落后于5米,每开挖长度是1米,如图8。每一步开挖后,最初的应用支持,第二排是10米下台阶开挖后的应用。
3.2。数值计算的表面沉降
数值模拟是用来分析隧道开挖引起的地表沉降法在三个工作条件:没有强化措施,先进的小管注浆加固和大型管屋顶和先进的小管灌浆加固。首先,计算结果的最大累积沉降的三组环形开挖后的工作条件,预留核心土开挖,和更低的长椅上开挖图所示9。
比较三个工作条件下的最大地表沉降值表明,加固措施后的最大地表沉降值显著降低。采用先进的小管强化后,最大地表沉降值相比减少约25%最大地表沉降值没有加固措施。最大地表沉降值是24.1毫米,仍然超过报警值24毫米(11]。采用大型管道的综合加固措施后屋顶和先进的小管灌浆,最大地表沉降值相比减少约60%最大地表沉降值没有加固措施。最大地表沉降值是12.2毫米,满足安全性能要求。而先进的小管灌浆加固,加固效果更明显的大型管棚后补充道。
每个开挖阶段造成的地表沉陷值进行比较和分析表中列出3。
上面的表显示,在隧道开挖过程中,表面沉降幅度最大的阶段是当环形土壤挖掘。钢筋和未加固地层,开挖引起的地表沉降的环形土壤相对较大,而且减少约50%至60%的总沉降值。它是一个整个构建阶段的关键过程,和关键监测应在施工过程中进行的。核心的挖掘土壤和较低的长椅上造成相对较小的表面定居点,并各自下降约占23%到35%和15%到20%的总沉降值。
相比下的每个进程造成的地表沉降值的综合强化管棚和先进的小管与地表沉降值的价值没有加固措施开挖完成后,综合加固措施的地面沉降是18.5毫米低于地面沉降没有加固措施。环形开挖后的土壤,结合加固措施的地面沉降是减少12.7毫米与地面沉降相比没有加固措施。因此,合并后的加固措施集中在抑制开挖引起的地表沉降值环形的土壤。
每个施工过程引起的上表面沉降槽的三个工作条件比较,比较结果如图10和11。
数据10- - - - - -12表明,该隧道是逐步发掘,上表面沉降槽增加到一定程度上,但宽度增加不明显。因为浅埋深的隧道,隧道开挖引起的沉降槽宽度很小在隧道的埋深三倍。然而,曲率和沉降槽的峰值相对较大,这类型的隧道施工很容易崩溃。不改变沉降槽宽度明显与各种加固措施的实现。然而,曲率和沉降罐的高峰值显著降低。管顶的综合加固措施和先进的小管灌浆可以显著降低最大沉降值,从而减少隧道崩溃的可能性。
4所示。地表沉陷监测站点
隧道在公路施工期间,现场地面沉降监测,表面测量的位置如图13。增加挖掘素材,解决现场测量如表所示4历史和时间的地面沉降曲线隧道开挖和地面沉降槽的分布,如图14和15。
数据显示,地面沉降的现场监测数据是接近法律提出的数值模拟结果,验证数值模拟的结果可以有效地提供支持的决心强化措施,隧道地下通道建设。在整个施工过程中,最大地表沉降值是13.11毫米,小于30米的安全控制标准的规范。在管棚加固措施和使用先进的小管灌浆,地表沉陷引起的隧道降至低水平以满足安全需求。超小隧道在公路的建设,强化措施的管棚和领先的小管灌浆对控制地表沉降的影响。
5。结论
隧道埋深较浅,越大对地表沉降的影响。公路灾害的风险更高,浅的隧道,穿过高速公路很近的距离。因此,分析法律下的隧道施工引起的地表沉降的道路通过超微距离,研究人员称,这项研究是靠太阳岭隧道,使用数值模拟和现场测量相结合的方法来分析施工引起的地面沉降的规律在公路隧道的超小的距离。管棚的强化效果和先进的小导管注浆进行了探讨。研究得出以下结论:(1)后采用管棚的综合加固措施和先进的小管灌浆,地表沉降引起的隧道是在一个相对较低的水平,满足安全要求。超小隧道在公路的建设,强化措施的管棚和领先的小管灌浆对控制地表沉降的影响。(2)采用先进的小管强化后,最大地表沉降值相比,减少了约25%没有加固措施。采用大型的综合加固措施后管棚和先进的小管灌浆,最大地表沉降值相比,减少了约60%没有加固措施。而先进的小管灌浆加固,加固效果更明显的大型管棚后补充道。(3)环土开挖引起的地表沉降约占50%到60%的总沉降值,土壤和地表沉降造成的核心和更低的长椅上开挖占23%到35%和15%到20%的总沉降值,分别。环形开挖是一个关键的过程在整个施工阶段。(4)合并后的加固措施后,最终表面解决降低了18.5毫米与强化措施的缺失。环形开挖后的土壤、地表沉降的综合加固措施降低了12.7毫米与地表沉降加固措施。合并后的加固措施侧重于抑制环形开挖引起的地表沉降的土壤。(5)的沉降槽宽度由开挖引起的超距离隧道下面很小,和隧道开挖的增加不明显。然而,曲率和沉降槽的峰值大,容易崩溃。加固措施后,沉降槽宽度没有明显变化,但沉降槽的曲率和峰值显著下降。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。
确认
作者感谢金融支持通用中国山东省自然科学基金项目(批准号ZR2020ME096)。