深圳地鐵重疊隧道結(jié)構(gòu)受力及地表沉降分析論文

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1、深圳地鐵重疊隧道結(jié)構(gòu)受力及地表沉降分析論文.freelx80m的范圍，邊界條件均采用位移邊界條件，上邊界取地面，為自由面，兩側(cè)面、底面均受法向約束。對于重疊隧道的施工，按先施工上層后施工下層進(jìn)行，具體步驟如下：①圍巖自重應(yīng)力場計算；②超前支護(hù)，開挖上臺階；③上臺階錨噴支護(hù)并施作臨時仰拱；④下臺階進(jìn)行超前支護(hù)并開挖；⑤下臺階錨噴支護(hù)并施作；6～9、開挖下層，同上2～5。2．2計算結(jié)果分析2．2．1襯砌內(nèi)力上層結(jié)構(gòu)見表1。2．2．2地表沉降通過計算，地表位移較小，最大值僅6．7mm，不會對地表產(chǎn)生大的破壞。計算結(jié)果見圖1。本文還對從下向上的工況進(jìn)行了計算分析，先開挖下

2、洞時，地表沉降量約為地表總沉降量的50％，但從下向上開挖地表總沉降量要大于從上向下開挖，因此單洞雙層隧道施工中采用從上向下的開挖方法，對拱部進(jìn)行預(yù)支護(hù)形成支撐拱，在其保護(hù)下進(jìn)行下部開挖是比較科學(xué)、合理的。圖1單洞雙層隧道橫截面施工地表沉陷量變化3．1平面模型試驗簡介平面模型的幾何相似比取為10。平面試驗?zāi)Ｐ透鶕?jù)隧道斷面尺寸及埋深，考慮邊界效應(yīng)，模型槽的尺寸為3．40m(寬)x3．70m(高)x0．48m(厚)。試驗嚴(yán)格模擬施工過程，單洞雙層結(jié)構(gòu)的開挖采用正臺階施工法。3．2平面模型試驗結(jié)果分析3．2．1襯砌內(nèi)力襯砌彎矩和襯砌軸力的試驗結(jié)果見圖2、圖3。圖中模型彎矩

3、單位為N·m，厲型彎矩單位為kN·m，模型軸力單位為N，原型軸力單位為kN。圖2彎距圖圖3軸力圖通過內(nèi)力分析，可以看到：先上后下施工能較好地發(fā)揮拱部加固圈和上洞襯砌的作用，雖然使上洞襯砌內(nèi)力的影響比先下后上施工要大，卻能使上洞襯砌在軟弱圍巖中充分發(fā)揮作用，保護(hù)下洞的開挖。單洞雙層結(jié)構(gòu)先上后下施工時應(yīng)加寬墻腳，防止出現(xiàn)過大拉力。3．2．2地表沉降地表沉降曲線如圖4所示(圖中括號內(nèi)為原型值）。試驗結(jié)果表明，單洞雙層第一步開挖沉降占總值絕大部分，后續(xù)開挖幾乎沒有疊加，效果十分明顯。4現(xiàn)場量測分析4.1圍巖壓力圖4地表沉降曲線(單洞雙層，先上后下）圍巖壓力的變化規(guī)律比較明

4、顯。隨著緊鄰臺階的推進(jìn)開挖圍巖進(jìn)一步擾動松弛，拱頂、拱腳兩處圍巖壓力一直是增大的，但是增大速率較小，這與拱頂下沉的速率基本上同步。隨著開挖面向前推進(jìn)，該斷面地表下沉及拱頂下沉、內(nèi)空變位趨于收斂，圍巖壓力也趨于穩(wěn)定，拱頂處圍巖壓力為0．13MPa，如果按淺埋隧道上覆土壓力計算值為0．29MPa，這說明加固圈的“拱效應(yīng)”是很明顯的。拱腳處同巖壓力為0．23MPa。變形穩(wěn)定后整個斷面各測點處的圍巖壓力大小及分布狀況見圖5，其值范圍為0．15～0．23MPa，由此可見結(jié)構(gòu)是具有一定安全度的。4．2地表下沉在施工各階段的沉降量占總下沉的比例分別為：超前下沉量17％，上臺階開

5、挖34％，二臺階開挖29％，三臺階開挖13％，四臺階開挖7％。根據(jù)地表布置的13個測點的情況來看，隧道開挖在橫斷面地表沉降的影響范圍距隧道中線約為1．5D左右。各臺階開挖時引起的橫斷方向沉降分布見圖6。雖然實際量測的地表沉降值大于計算、試驗及設(shè)計基準(zhǔn)值(30mm)，但其上洞開挖引起沉降占大多而下洞疊加很小的規(guī)律與試驗和計算一致，體現(xiàn)了先上后下的好處。圖6橫斷面方向沉降分布5結(jié)論及建議(1)對于重疊隧道通過數(shù)值模擬分析，優(yōu)化了工序，建議采用先上后下工法以減小地表沉降；(2)通過模型試驗和現(xiàn)場量測對數(shù)值分析進(jìn)行了驗證，重疊隧道上洞開挖引起沉降占大多而下洞疊加很小的規(guī)律

6、與數(shù)值計算一致，上洞襯砌的“護(hù)拱效應(yīng)”明顯，體現(xiàn)了先上后下的好處；(3)在現(xiàn)場量測到的地表沉降值大于計算、試驗值，這是因為降水、臺階、圍巖及施工封閉時間等不同引起的。