地鐵隧道施工預加固技術應用探究

1、https:/地鐵隧道施工預加固技術應用探究地鐵隧道施工預加固技術應用探究摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷的發(fā)展，進而很好的促進了地鐵工程的發(fā)展。地鐵隧道建設過程中的地層穩(wěn)定性研究是目前所存在的問題，地鐵建設將會引起地層的沉降、周圍土體失穩(wěn)，這也是地鐵設計以及施工過程中所需要考慮的重要因素。本文主要是采用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值模擬相結合的方法，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬所得出結果進行對比，進而驗證了數(shù)值模擬的實用性。關鍵詞：地鐵隧道；數(shù)值模擬；現(xiàn)場監(jiān)測中圖分類號：U45 文獻標識碼： A引言：目前隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，進而使我國預加固技術已經(jīng)是達到了一定水平，經(jīng)常所使用的方法比較多，但是在不同的

2、地質情況下使用還是存在著一定的區(qū)別。本文主要是對地鐵隧道施工預加固技術應用進行分析研究，進而提出了以下內容。1.關于預支護的原理所謂的預支護主要是通過對隧道圍巖的自承力 P、支護體的承載能力 T 以及圍巖開始挖的原始內力 P00 發(fā)生改變之后三者之間的力學關系進行闡述，進而建立起了一個“圍巖 支護”結構體系。從靜力學的原理可以知道，P0 主要是由“圍巖 支護”結構體系的承載力來進行平衡。定義圍巖的預支護力為 F 等于“圍巖 支護”結構體系的承載力。主要為：F=T+Pmax。在公式中 F 主要是表示預支護力，單位是：MPa；公式中的 T 主要是表示支護抗力，單位是 MPa；公式中的 Pmax 主

3、要是表示極限自承載力，單位是 MPa；從上述公式中可以看出，圍巖以及支護的抗力并不相同，預支護力主要是由圍巖的極限自稱在能力以及支護結構對圍巖提供的支護抗力共同組成，要想使隧道圍巖在開挖之后依然是能夠保持一定的穩(wěn)定性，就要求圍巖的預支護力大于圍巖開挖時對隧道的擾動而使圍巖發(fā)生破壞的力。即 F>P0，只有這樣隧道的圍巖周圍才能夠處在穩(wěn)定的狀態(tài)。2.對工程實例進行有效的模擬分析在一定程度上運用 MIDAS GTS 數(shù)值分析軟件，對某市地鐵一號線灑金橋一北大街區(qū)間的數(shù)值進行相應的模擬，該工程在地表過程中的沿線建筑物相對https:/比較密集，具有著比較大的車流量，地下管網(wǎng)比較密布。工程

4、所處為比較復雜的地質條件，圍巖級別相對來說比較差，地應力水平在一定程度上也是比較高的。隧道開挖形式為馬蹄形大斷而淺埋暗挖，內凈空為 12. 4 米 x 11. 814 米，在這樣的區(qū)段所應用的開挖方法為 CRD 法，地鐵隧道埋深度在一定程度上為九米。2. 1 進行相應的模擬假定一是所有土層在一定程度上為各向同性和均質的，并且地表以及土層進一步呈水平層狀分布。二是針對初始地應力來說，在模型計算的過程中只對土體自重應力進行考慮，沒有對地下水進行考慮和圍巖構造過程中的應力影響。三是假定隧道在新建隧道施工前結構在一定程度上處于良好狀態(tài)。四是由于模型底部的約束，即底部 Z 軸方向位移為 0，模型頂部邊界

5、為自由邊界，不約束。五是模型的初始處理的過程中，土體在一定程度上應用的是實體單元模擬，預加固錨桿、超前小導管和管棚采用線單元模擬，預加固旋噴樁采用板單元模擬2. 2 模型影響過程中的范圍以及相關參數(shù)的選取經(jīng)相關研究可以知道，地下結構物的影響范圍在一定程度上為三道五倍的結構物尺寸，如果對此范圍進行超過的話，位移以及應力誤差等相對比較小，所以，模型的寬度在一定程度上取隧道寬度的八倍，即九十六米，高度也進一步取隧道高度的八倍，即四十米 。隧道洞身內在一定程度上有多個土層進行分布，為第四系人工填土、黃土、粉質勤土等，并且大多數(shù)都處于地下水位以下，所以隧道受地下水的影響會比較大，開挖時的過程中容易出現(xiàn)坍

6、塌的現(xiàn)象。2. 3 進行工況設計為了能夠進一步的研究不同預支護方式，在開挖后圍巖的沉降變形，進一步提出以下四種工況：工況一：在對：地鐵隧道施工的過程中，沒有進行加固措施。工況二：在進行地鐵隧道施工中，打設中空注漿錨桿，在一定程度上應用注漿加固措施。工況三：在對地鐵隧道施工的過程中，打設超前注漿小導管，并沒有打設管棚注漿加固措施。https:/工況四：地鐵隧道施工時，進一步打設水平旋噴樁措施。3 對過程模擬進行開挖3. 1 建立模型本工程在一定程度上應用的是 MIDAS GTS 有限元軟件進行模擬計算。結合模擬過程只能夠的假設和工程實際建立模型，如圖 1 所示。圖 1 地鐵隧道計算過程中的模型3

7、. 2 對計算進行有效的分析結合工程的實際情況，在一定程度上能夠得到各個工況下的豎向位移云圖，其中工況三的位移云圖如圖 3 所示（其他工況略）。圖 3 不同預加固工況位移云圖4 對現(xiàn)場施工過程進行有效的監(jiān)測4. 1 監(jiān)測項目以及測點布置為了能夠在一定程度上更好的使監(jiān)測數(shù)據(jù)指導進行施工，更好的和模擬的結果進行有效的對比，本文在一定程度上主要是針對這三個項目進行監(jiān)測，隧道圍巖拱頂下沉監(jiān)測、水平收斂。進一步把隧道中心線頂點作為圍巖拱頂下沉監(jiān)測點，隧道截面拱腰點在一定程度上作為水平收斂監(jiān)測點。4. 2 監(jiān)測過程中的結果分析第一是關于拱頂?shù)某两捣治?。從上述圖 4 5 當中可以知道。隧道在進行開挖的過程中

8、，拱頂出現(xiàn)的下沉現(xiàn)象比較明顯，主要是呈現(xiàn)著直線增長，并且是處在不穩(wěn)定的狀態(tài)下，在前十二天之內拱頂?shù)某两凳亲顬槊黠@的，其累計沉降量達到了十八點一一毫米。在十二天到二十天的這段時間之內，拱頂圍巖下沉是處在一個相對來說比較緩和的階段，中間雖然是存在著波動，但是整體上是呈現(xiàn)著逐步穩(wěn)定的狀態(tài)。在這之后的十天當中，拱頂?shù)膰鷰r變化已經(jīng)是很小了，最終沉降值將會是在二十點二十一毫米左右。第二是關于水平收斂位移的分析。水平收斂在前十四天之內變化比較大，曲線是上升幅度也比較大，呈現(xiàn)線性增長，變化的速率比較大，在接下來的十五天到二十二天之內，水平的收斂值逐步的趨于穩(wěn)定，呈現(xiàn)著比較小的態(tài)勢，變化的速率維持比較小，在二十

9、二天之后，水平的收斂變化很小，基本上已經(jīng)是呈現(xiàn)了水平直線的狀態(tài)，水平收斂的變化速率幾乎是為零，最終拱腰水平收斂是在十九點六一毫米左右，這個時候說明了隧道的圍巖已經(jīng)是穩(wěn)定，應該要進行第二次的襯砌。5.關于現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)以及有限元計算結果對比https:/數(shù)值模型當中的拱頂沉降是在二十點一毫米，拱腰水平收斂值是在二十點五毫米，然而檢測數(shù)據(jù)拱頂沉降是在二十點二一毫米，側壁的收斂是在十九點六一毫米，誤差全部都小于百分之五，模擬數(shù)據(jù)以及監(jiān)測數(shù)據(jù)基本是吻合的。這也說明了本文所模擬的支護方案和實際工程的相符合，所選用的支護方案切實可行，也進一步的驗證了該地鐵隧道管棚超前支護這種施工設計方案的合理性，對類似工程也有何很好的指導作用。總結：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，進而很好的促進了地鐵隧道的