北京地鐵暗挖區(qū)間隧道地表沉降控制方案研究

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1、從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果北京地鐵暗挖區(qū)間隧道地表沉降控制方案研究摘　要:結(jié)合具體工程的概況,分析了區(qū)間隧道施工對樓群的不利影響,采用有限元方法進(jìn)行模擬,對可行的幾種加固方案進(jìn)行比較,從而選擇出最優(yōu)加固方案,以指導(dǎo)施工。關(guān)鍵詞:區(qū)間隧道,加固方案,地表沉降,監(jiān)控量測引言北京地鐵10號線勁松站至終點(diǎn)站區(qū)間隧道周圍條件極為復(fù)雜,尤其是要近距離穿越幾棟居民樓,最高的有16層、最低的有3層,在復(fù)雜的地質(zhì)條件下施工必須確保居民樓的絕對安全,而且做到施工期間不擾民,因此,安

2、全保障措施必須絕對可靠,決定對靠近居民樓的區(qū)間隧道采用人工挖孔樁加固,以下就幾種加固方案的加固效果進(jìn)行研究,選取最優(yōu)加固方案。1工程概況工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實(shí)驗條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果該區(qū)間隧道穿越地段地表主要為東三環(huán)東側(cè)輔道路面,沿線的建筑物主要有農(nóng)光里小區(qū)(3棟永6,1棟永3)、內(nèi)燃機(jī)廠農(nóng)光里宿舍(1棟永6,1棟永5,1棟永15)、龍輝大廈(永16

3、),高層建筑距地鐵最近距離為ｍ～ｍ,受地鐵影響大。區(qū)間線路均在第四紀(jì)地層中穿過,隧道頂部覆土厚度為13ｍ～17ｍ。該區(qū)間主要由人工堆積層、第四紀(jì)全新世沖洪積層、第四紀(jì)晚世沖洪積層組成。區(qū)間線路均在第四紀(jì)地層中穿過,隧道洞身主要穿過地層為中粗砂、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)中砂。勘測深度范圍內(nèi)測量到三層地下水,第一層為上層滯水,水位埋深ｍ;第二層為潛水,水位埋深ｍ～ｍ;第三層為層間潛水,水位埋深ｍ～ｍ。1.周圍環(huán)境狀況勁終區(qū)間靠近居民樓段隧道為一大跨隧道和小段面隧道兩條隧道,其中居民樓在大段面隧道一側(cè),小段面隧道施工采用臺階法,大段面隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。典型段面開挖寬度為

4、ｍ,開挖高度為ｍ,支護(hù)形式為復(fù)合式襯砌。區(qū)間隧道施工對樓群的不利影響由于暗挖隧道開挖跨度達(dá)14ｍ,覆土僅為1倍洞徑左右(13ｍ～17ｍ),上覆地層難以形成承載拱,上覆土柱荷載較大。區(qū)間隧道施工對高層居民樓安全是不利的,主要表現(xiàn)在[1]:1)課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實(shí)驗條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果區(qū)間隧道跨度大,采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工[1],施工步驟多加之需降水,造成對樓房基礎(chǔ)地層的多

5、次擾動,如沒有穩(wěn)妥可靠的技術(shù)措施保證,疊加后可能產(chǎn)生超量的不均勻沉降,給樓房的安全帶來致命的危害。2)區(qū)間隧道,在初支施工過程中隨著開挖在樓房靜載作用下土層應(yīng)力釋放,引起的土體水平位移,使樓房基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降[3]。加固方案為了控制開挖引起的地表沉降,避免對附近的居民樓造成影響,決定采取以下三種方案進(jìn)行加固,為了研究各方案的加固效果,決定采用有限元進(jìn)行模擬,找出最佳加固方案,并提出建議。1)在靠近房屋一側(cè)施作直徑ｍ,間距ｍ的隔離樁。2)在靠近房屋一側(cè)施作直徑1ｍ,間距ｍ的隔離樁。3)在靠近房屋一側(cè)施作直徑1ｍ,間距ｍ的隔離樁,并對左右線隧道之間的土體進(jìn)行注漿加固改良

6、(水泥漿或水泥砂漿),同時對靠近住宅一側(cè)的土體進(jìn)行注漿加固改良。加固方案的數(shù)值模擬計算模型課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實(shí)驗條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果采用平面三角形單元,隔離樁用梁單元模擬,其他均采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬,小導(dǎo)管加固地層,加固厚度取20ｃｍ,地面活載和房屋荷載均取20ｋＮ,計算范圍兩邊均取兩隧道最外側(cè)距離的3倍,隧道底部取隧道高度的5倍距離,拱頂以上取到地表。加固挖孔樁位置

7、在右側(cè)隧道邊墻外ｍ處,樁長取隧道底部以下ｍ,房屋位置設(shè)想隧道邊墻外4ｍ處。采用同濟(jì)曙光有限元計算軟件進(jìn)行分析。計算參數(shù)取值如表1所示。4.計算結(jié)果計算時先采用臺階法開挖右洞,然后采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖左洞。共設(shè)6個開挖步,15個增量步。4.結(jié)果分析1)不加固從計算結(jié)果可以得出,加固前房屋所處位置處地表位移(節(jié)點(diǎn)113,357,770,1174,1415,1697)豎直位移最大值為-ｍｍ(節(jié)點(diǎn)1174),最小值為-ｍｍ(節(jié)點(diǎn)113),高差為ｍｍ,平均值為-ｍｍ,最大水平位移為16ｍｍ(節(jié)點(diǎn)113),樓房前點(diǎn)豎直位移超過了30ｍｍ,產(chǎn)生了不均勻沉降,可能危