地鐵隧道施工預(yù)加固技術(shù)應(yīng)用探究

1、https:/地鐵隧道施工預(yù)加固技術(shù)應(yīng)用探究地鐵隧道施工預(yù)加固技術(shù)應(yīng)用探究摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷的發(fā)展，進(jìn)而很好的促進(jìn)了地鐵工程的發(fā)展。地鐵隧道建設(shè)過(guò)程中的地層穩(wěn)定性研究是目前所存在的問(wèn)題，地鐵建設(shè)將會(huì)引起地層的沉降、周?chē)馏w失穩(wěn)，這也是地鐵設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程中所需要考慮的重要因素。本文主要是采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬所得出結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而驗(yàn)證了數(shù)值模擬的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：地鐵隧道；數(shù)值模擬；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中圖分類(lèi)號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A引言：目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，進(jìn)而使我國(guó)預(yù)加固技術(shù)已經(jīng)是達(dá)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(zhì)情況下使用還是存在著一定的區(qū)別。本文主要是對(duì)地鐵隧道施工預(yù)加固技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析研究，進(jìn)而提出了以下內(nèi)容。1.關(guān)于預(yù)支護(hù)的原理所謂的預(yù)支護(hù)主要是通過(guò)對(duì)隧道圍巖的自承力 P、支護(hù)體的承載能力 T 以及圍巖開(kāi)始挖的原始內(nèi)力 P00 發(fā)生改變之后三者之間的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行闡述，進(jìn)而建立起了一個(gè)“圍巖 支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系。從靜力學(xué)的原理可以知道，P0 主要是由“圍巖 支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系的承載力來(lái)進(jìn)行平衡。定義圍巖的預(yù)支護(hù)力為 F 等于“圍巖 支護(hù)”結(jié)構(gòu)體系的承載力。主要為：F=T+Pmax。在公式中 F 主要是表示預(yù)支護(hù)力，單位是：MPa；公式中的 T 主要是表示支護(hù)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(hù)的抗力并不相同，預(yù)支護(hù)力主要是由圍巖的極限自稱(chēng)在能力以及支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖提供的支護(hù)抗力共同組成，要想使隧道圍巖在開(kāi)挖之后依然是能夠保持一定的穩(wěn)定性，就要求圍巖的預(yù)支護(hù)力大于圍巖開(kāi)挖時(shí)對(duì)隧道的擾動(dòng)而使圍巖發(fā)生破壞的力。即 F>P0，只有這樣隧道的圍巖周?chē)拍軌蛱幵诜€(wěn)定的狀態(tài)。2.對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行有效的模擬分析在一定程度上運(yùn)用 MIDAS GTS 數(shù)值分析軟件，對(duì)某市地鐵一號(hào)線灑金橋一北大街區(qū)間的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的模擬，該工程在地表過(guò)程中的沿線建筑物相對(duì)https:/比較密集，具有著比較大的車(chē)流量，地下管網(wǎng)比較密布。工程

4、所處為比較復(fù)雜的地質(zhì)條件，圍巖級(jí)別相對(duì)來(lái)說(shuō)比較差，地應(yīng)力水平在一定程度上也是比較高的。隧道開(kāi)挖形式為馬蹄形大斷而淺埋暗挖，內(nèi)凈空為 12. 4 米 x 11. 814 米，在這樣的區(qū)段所應(yīng)用的開(kāi)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(jìn)行相應(yīng)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(zhì)的，并且地表以及土層進(jìn)一步呈水平層狀分布。二是針對(duì)初始地應(yīng)力來(lái)說(shuō)，在模型計(jì)算的過(guò)程中只對(duì)土體自重應(yīng)力進(jìn)行考慮，沒(méi)有對(duì)地下水進(jìn)行考慮和圍巖構(gòu)造過(guò)程中的應(yīng)力影響。三是假定隧道在新建隧道施工前結(jié)構(gòu)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(guò)程中，土體在一定程度上應(yīng)用的是實(shí)體單元模擬，預(yù)加固錨桿、超前小導(dǎo)管和管棚采用線單元模擬，預(yù)加固旋噴樁采用板單元模擬2. 2 模型影響過(guò)程中的范圍以及相關(guān)參數(shù)的選取經(jīng)相關(guān)研究可以知道，地下結(jié)構(gòu)物的影響范圍在一定程度上為三道五倍的結(jié)構(gòu)物尺寸，如果對(duì)此范圍進(jìn)行超過(guò)的話，位移以及應(yīng)力誤差等相對(duì)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(jìn)一步取隧道高度的八倍，即四十米 。隧道洞身內(nèi)在一定程度上有多個(gè)土層進(jìn)行分布，為第四系人工填土、黃土、粉質(zhì)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(huì)比較大，開(kāi)挖時(shí)的過(guò)程中容易出現(xiàn)坍

6、塌的現(xiàn)象。2. 3 進(jìn)行工況設(shè)計(jì)為了能夠進(jìn)一步的研究不同預(yù)支護(hù)方式，在開(kāi)挖后圍巖的沉降變形，進(jìn)一步提出以下四種工況：工況一：在對(duì)：地鐵隧道施工的過(guò)程中，沒(méi)有進(jìn)行加固措施。工況二：在進(jìn)行地鐵隧道施工中，打設(shè)中空注漿錨桿，在一定程度上應(yīng)用注漿加固措施。工況三：在對(duì)地鐵隧道施工的過(guò)程中，打設(shè)超前注漿小導(dǎo)管，并沒(méi)有打設(shè)管棚注漿加固措施。https:/工況四：地鐵隧道施工時(shí)，進(jìn)一步打設(shè)水平旋噴樁措施。3 對(duì)過(guò)程模擬進(jìn)行開(kāi)挖3. 1 建立模型本工程在一定程度上應(yīng)用的是 MIDAS GTS 有限元軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)合模擬過(guò)程只能夠的假設(shè)和工程實(shí)際建立模型，如圖 1 所示。圖 1 地鐵隧道計(jì)算過(guò)程中的模型3

7、. 2 對(duì)計(jì)算進(jìn)行有效的分析結(jié)合工程的實(shí)際情況，在一定程度上能夠得到各個(gè)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(yù)加固工況位移云圖4 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)4. 1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目以及測(cè)點(diǎn)布置為了能夠在一定程度上更好的使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)進(jìn)行施工，更好的和模擬的結(jié)果進(jìn)行有效的對(duì)比，本文在一定程度上主要是針對(duì)這三個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隧道圍巖拱頂下沉監(jiān)測(cè)、水平收斂。進(jìn)一步把隧道中心線頂點(diǎn)作為圍巖拱頂下沉監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隧道截面拱腰點(diǎn)在一定程度上作為水平收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)。4. 2 監(jiān)測(cè)過(guò)程中的結(jié)果分析第一是關(guān)于拱頂?shù)某两捣治觥纳鲜鰣D 4 5 當(dāng)中可以知道。隧道在進(jìn)行開(kāi)挖的過(guò)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(zhǎng)，并且是處在不穩(wěn)定的狀態(tài)下，在前十二天之內(nèi)拱頂?shù)某两凳亲顬槊黠@的，其累計(jì)沉降量達(dá)到了十八點(diǎn)一一毫米。在十二天到二十天的這段時(shí)間之內(nèi)，拱頂圍巖下沉是處在一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較緩和的階段，中間雖然是存在著波動(dòng)，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(dāng)中，拱頂?shù)膰鷰r變化已經(jīng)是很小了，最終沉降值將會(huì)是在二十點(diǎn)二十一毫米左右。第二是關(guān)于水平收斂位移的分析。水平收斂在前十四天之內(nèi)變化比較大，曲線是上升幅度也比較大，呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)，變化的速率比較大，在接下來(lái)的十五天到二十二天之內(nèi)，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(shì)，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(diǎn)六一毫米左右，這個(gè)時(shí)候說(shuō)明了隧道的圍巖已經(jīng)是穩(wěn)定，應(yīng)該要進(jìn)行第二次的襯砌。5.關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比https:/數(shù)值模型當(dāng)中的拱頂沉降是在二十點(diǎn)一毫米，拱腰水平收斂值是在二十點(diǎn)五毫米，然而檢測(cè)數(shù)據(jù)拱頂沉降是在二十點(diǎn)二一毫米，側(cè)壁的收斂是在十九點(diǎn)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(cè)數(shù)據(jù)基本是吻合的。這也說(shuō)明了本文所模擬的支護(hù)方案和實(shí)際工程的相符合，所選用的支護(hù)方案切實(shí)可行，也進(jìn)一步的驗(yàn)證了該地鐵隧道管棚超前支護(hù)這種施工設(shè)計(jì)方案的合理性，對(duì)類(lèi)似工程也有何很好的指導(dǎo)作用?？偨Y(jié)：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，進(jìn)而很好的促進(jìn)了地鐵隧道的