城市地下公路隧道浅埋暗挖施工方法优化及应用研究
- 格式:doc
- 大小:189.00 KB
- 文档页数:6
探讨城市隧道施工中浅埋暗挖法的应用摘要:本文主要介绍浅埋暗挖法的工作原理和相关内容,并介绍了其在城市的隧道施工方面的应用,同时介绍了这种方法对于施工安全风险方面的重要作用,为相关的隧道建设工作提出一点建议和借鉴。
关键词:浅埋暗挖;隧道施工;应用探讨随着我国经济的腾飞和社会的进步,城市化进程的不断加快,我国的土地资源也逐渐面临挑战和考研,由于对于土地的需求量与日俱增,让我们必须合理而有效的利用每一寸地下空间,这些地下空间的使用已经逐渐在一些城市开展并利用,在城市建设的过程当中,城市隧道已经逐渐的被用到电力、地铁、水务、公交等各个方面,尤其是在地铁的运用当中,目前状况下已经取得了突破性的进展,为地铁建设提供了关键性的技术。
而浅埋暗挖作为主要的城市隧道施工方法之一,相关的技术已经逐渐的变的更加成熟和完善,浅埋暗挖法首次被用到是在北京复兴门折返线上,而且在西部大开发的过程中,这种方法也被广泛的应用。
一.浅埋暗挖施工方法简介浅埋暗挖法是依据新奥法的基本原理,在隧道开挖时采用多种辅助施工措施稳定围岩,与围岩共同作用形成有效支护,及时抑制围岩变形并进行实时监测的一种软土地层隧道施工技术。
浅埋暗挖的隧道施工方法最早是被用在北京地铁工程,后来经验成熟之后陆续被应用和推广,在电力、热力和水务等工程上都得到了应用,这种施工方法在建设工程当中发挥了较大的优势,对一些疑难问题能够进行有效的解决,例如:土层的稳定性较差、埋置的深度太浅、地下管线比较复杂等等。
二.浅埋暗挖在隧道施工中的应用1.浅埋暗挖施工方法的原则首先,必须遵守“管超前、“管超前、短开挖、快封闭、严注浆、强支护、亲测量”这18字的方针;其次,在工程施工之前和过程中要做好有关地质和水文的监测工作;再者,在隧道进行挖进的过程中一定要保证无水,一旦发现有地下水,多半采用排水的方式解决,排水时需看排水是否泥沙代出若有必须采用滤网封口避免,泥沙流失过多造成局部孔洞,从而造成部分塌方。
浅埋暗挖法隧道施工技术的控制要点摘要:隧道工程在施工中易受到不良地下环境以及地质条件的影响,多采用浅埋暗挖法,控制工程建设安全。
隧道工程建设中实施浅埋暗挖法,需要加强对其工艺特性以及施工工艺的研究。
关键词:浅埋暗挖法;隧道;施工技术引言随着我国经济发展和社会进步,城市建设规模不断扩大,其中城市地下管道、隧道等地下工程的建设也随城市发展的要求不断增多。
由于城市施工环境复杂,如地下水较丰富、地下管网复杂、地上交通繁忙、建(构)筑物特别是高层建(构)筑物较多等,大部分地下管道、隧道都不具备明挖施工的条件,而是采用浅埋暗挖的形式,而浅埋暗挖工程往往会穿越重大的风险源,比如公路、铁路、桥梁等,因此,穿越施工中的浅埋暗挖法技术控制起着重要的作用。
1 施工工艺的应用优势浅埋暗挖法在技术研究持续深入以及工程实践活动逐步开展的情况下已经取得突出的发展成果,其施工技术日益成熟,常应用于城市轨道等工程的建设中。
初期支护用于承受基本荷载,并修筑合适规格的二次衬砌,增强支护效果。
在应用浅埋暗挖法时,常辅以超前支护等相关方法,用于加固围岩,连同支护结构共同受力。
在及时支护、尽快封闭成环的施工方法下,构成完整的联合支护体系。
实际施工中,依托于全方位的监控量测手段,及时掌握施工现场的实际情况,采取针对性的控制措施,以免发生塌方、沉降等异常情况,或是将突发事件造成的影响降到最低。
相比于明挖施工方法,浅埋暗挖施工具有更为突出的应用优势,主要体现在如下几方面。
1)穿越现状道路以及桥梁时,不会造成明显的扰动性影响,地面车辆能够正常通行,规避施工期间的地面交通拥堵问题。
2)土方开挖量相对较小,减轻员工的工作强度,通常仅需完成竖井和隧道断面两部分的开挖即可。
3)地表和管线得到有效的防护,可避免异常沉降、受损等情况。
4)对于埋深较大的隧道,应用浅埋暗挖法后具有更为突出的经济效益优势。
2浅埋暗挖法应用到隧道施工的具体情况2.1地表加固地表加固是保证结构强度和稳定性的关键,主要的应用方式就是地表注浆。
浅埋暗挖法在隧道工程中的应用探讨摘要:浅埋暗挖法因其造价低、拆迁少、不影响地面交通和建筑物等特点,现已在城市地下工程及铁路、公路隧道进出口软土段得到推广应用并取得了显著的效果。
本文结合隧道施工实例,分析了浅埋暗挖法施工方法及质量控制。
关键词:浅埋暗挖法;隧道工程;施工方法;质量控制浅埋暗挖法的应用1987年北京地铁首次采用暗挖法建成了复兴门车站折返线工程,由于其灵活多变、适用复杂多变的地层及隧道断面结构、设备简单、不干扰交通及周边环境等众多优点,“隧道及地铁浅埋暗挖工法”在全国广泛推广应用。
目前已成功应用于北京、广州、南京和深圳等已建成或在建地铁工程,同时也广泛适用过街道、污水处理管道及铁路、公路浅埋隧道工程。
本文结合工程施工实例和工作经验,对浅埋暗挖法的施工方法及质量控制等方面作一总结和分析。
一、浅埋暗挖的施工工法现行的浅埋暗挖法常用的工法基本可分为全断面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案。
实践证明,选择合理的施工方法,可以安全地建设隧道,并将地表沉降控制在设计要求范围内。
因此,选择一种合理的施工方法是工程成败的关键。
从国内外现有工程实绩和实验研究的情况来看,基于经济性及工期考虑,其工法选择的顺序为:正台阶法——上台阶设临时仰拱闭合法——cd工法——crd工法——眼镜工法。
从安全性角度考虑,顺序正好相反。
在工程实践中,应根据地质条件、断面大小、地面环境等因素从工法的可实现性、工期、安全性、适应性、技术性和经济性六个方面综合考虑,选择合适的施工方法。
二、浅埋暗挖法基本原理浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理:采用复合衬砌,初期支护承担全部基本荷载,二衬作为安全储备,初支、二衬共同承担特殊荷载;采用多种辅助工法,超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩自承能力;采用不同开挖方法及时支护封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系;采用信息化设计与施工。
浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程,围岩自承能力很差,为控制地表沉降,初期支护刚度要大、要及时。
浅谈穿越富水砂卵层的浅埋暗挖隧道地下水治理施工技术研究摘要:西安地铁5号线西安东站站(5、21号线)项目后配线区间暗挖隧道拱顶穿越富水砂卵层,存在围岩易塌落、隧道底部起鼓和涌水涌砂、拱顶上方土体沉降坍塌,影响道路和民房安全等施工风险,并且不易钻孔注浆,工效较低。
针对以上问题,改进了小导管设计参数和注浆参数,止水效果较好。
文章介绍了注浆参数优化等,提出了地下水治理的方法。
关键词:地铁隧道、砂卵层、地层注浆加固、浅埋暗挖法施工技术1.工程背景1.1工程概况西安东站~终点区间为西安东站站后配线区间,区间下穿霸临公路、神鹿坊村。
区间起讫里程为YDK47+135.152~YDK47+313.824,区间线路总长178.672m。
区间平面为直线段,采用双侧壁导坑法施工。
暗挖隧道断面尺寸为13.4*11.493m (宽*高),初支厚度350mm,二衬厚度700mm。
1.2工程特征根据地质详细勘察报告,后配线区间隧道开挖施工的地层主要为中砂(1.10~1.10m厚)、粗砂层(2.80~2.80m厚)、砂卵层(1.20~5.00m厚)、粉质黏土层(15.80~23.1m厚)。
根据实际施工情况,隧道拱顶部位开挖时出现砂卵层,卵石一般粒径20~50mm,最大粒径200mm,卵石空隙较大,富含第四系孔隙潜水。
1.3 工程风险(1)隧道结构开挖主要位于粉质黏土层,拱顶为2~5m砂卵层,结构位于水位线以下。
断面开挖高度尺寸为13.4×11.49m,采用双侧壁导坑法施工,大断面开挖自身风险大。
后配线区间暗挖进洞时,暗挖断面13.4m*11.49m,竖井及泄压井马头门破除期间容易发生掌子面失稳风险。
洞身黄土地质遇水软化,失稳坍塌。
(2)施工竖井以南下穿灞临公路,与隧道垂直距离15.7m,隧道全断面位于砂岩地层中,一旦施工不当,可能对路基造成影响,导致路面沉降开裂、坍塌,将会造成极大影响。
(3)隧道南部端头下穿神鹿坊村部分民房,浅基础,基础埋深约0.5~1m,区间隧道侧穿,竖向距离约15.7m。
下穿既有道路浅埋暗挖隧道施工技术研究苏杰发布时间:2021-05-14T09:39:38.883Z 来源:《基层建设》2020年第30期作者:苏杰[导读] 摘要:新建铁路穿越既有公路线路和铁路线路是隧道施工的技术难点之一。
中铁六局集团有限公司长沙路桥分公司摘要:新建铁路穿越既有公路线路和铁路线路是隧道施工的技术难点之一。
施工不当造成的路面变形甚至坍塌会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。
以某隧道为背景,结合隧道工程特点,利用有限元软件对该段开挖进行数值模拟,分析研究隧道开挖穿越既有道路的相互影响。
提出了三种施工方案。
建立了三维数值模型,并对施工方案进行了详细的比较和优化。
通过对比分析现场监测数据和数值计算的沉降值,可以看出路面沉降值基本符合沉降规律,数值计算和现场监测的沉降值略有不同,但基本一致。
进一步验证了数值计算的可靠性和推荐方案的合理性。
关键词:隧道施工;下穿公路;数值分析;监控量测1工程概况1.1现有道路施工方案下隧道段DK188+485-DK188+525通过某道路下,隧道拱顶最小覆土为7.71m,由于隧道开挖跨度大,穿越段围岩较差,道路交通量大,交通量大,如果直接通过,施工过程中地表沉降和路基沉降难以控制,施工风险高。
因此,综合考虑后,制定以下三个方案进行深入研究。
1.2有限元模型根据上一节的描述,隧道穿越这条道路所选择的三种方案各有优点,但也有一些缺点。
通过三维有限元模拟,分析不同施工方案下隧道开挖与道路的相互影响,通过综合分析比较确定施工方案。
(1)模型介绍隧道开挖最大跨度为15m,埋深约7.7m,隧道与路面呈斜角。
根据1:1全尺寸考虑建立数值模拟模型。
考虑数值计算的边界效应,模型总体尺寸为X方向156米,Y方向140米,60米。
在Z方向。
为了保证计算精度,在人脸中心进行网格细化加密。
隧道支护形式:采用板单元模拟一次支护和二次衬砌,根据等抗弯刚度(EI)原则将钢拱架强度转换为一次支护。
城市地下通道浅埋暗挖施工技术研究【摘要】当前,浅埋暗挖法施工已成为城市地下通道所采用普遍方法。
本文结合某工程实例,就该施工技术进行简要论述,为类似工程施工提供经验。
【关键词】浅埋暗挖;城市地下通道;施工当前,城市地下工程日趋普遍并呈增加趋势,地下通道施工不可避免对周边环境产生不利影响,严重者可能影响地面建构筑物和地下管线的正常使用。
因此,选择合适的施工方法,减小环境效应意义深远。
其中,浅埋暗挖法因可保证修建过程中不中断交通,因此成为修建城市地下过街通道的首选施工方法。
本文结合工程实例,就浅埋暗挖施工技术进行分析介绍。
1.浅埋暗挖法优点分析城市人行地道施工方法分明挖法和暗挖法两大类。
早期多采明挖法,近年来,随着地面交通流量逐年增长及及人们环保意识的提高,暗挖法逐渐取代明挖法成为城市地下工程施工方法。
暗挖法又分盾构法、顶管法、浅埋暗挖法等。
其中,浅埋暗挖法是近二十年发展起来的一种新方法,是以管棚作为主要的超前支护手段,并辅之以格栅支撑、注浆止水等其他支护措施进行地下工程开挖作业的工法。
与明挖法相比,具有对周边环境影响小、不干扰交通、不进行管线拆迁、改建工程小等优点。
与盾构法和顶管法相比,具有可以适应隧道断面变化、开挖的隧道长度不大时工程造价低廉等有点。
因此,浅理暗挖法是城市修建地下工程的较好的施工方法,经济效益和发展前景客观。
2.工程概况某单位新老厂区被一交通主干道所隔,主干道地面行车多,交通繁忙,因此为方便新老厂区间的管线架设及人员通行,决定修建一条人行地下通道。
地下通道由隧道及u型槽组成,隧道结构含暗挖隧道及明洞,u型槽长度1.6m,暗挖隧道长度25m,明洞长度7.0m,总长116.15m,通道中部设设备用房一处。
该工程自上而下地质层状况如下:素填土、粘土、淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粘土、粉土、粉土混粉沙、碎石混粉质粘土。
厂区地下水类型为第四系孔隙潜水,以蒸发和地表径流排泄为主。
地下水位埋深2.5~3.0m。
作者简介:张铭海(1968—),男,本科,工程师,研究方向:隧道施工及质量控制。
隧道工程浅埋暗挖法施工要点及发展方向张铭海(北京热力市政工程建设有限公司,北京 100078)摘 要:随着经济的快速发展,城市化建设速度持续加快,建筑行业发展规模不断壮大,发展速度持续提升,有关项目建设的施工技术也日益进步。
为了缓解建筑空间与建筑功能需求之间的矛盾,地下工程项目建设的重要性开始突显出来。
在当前多数地下隧道工程项目建设中,实施浅埋暗挖法施工技术有着非常独特的优势与价值。
文章在探讨隧道工程浅埋暗挖法施工原理、工艺技术特点的基础之上,对该方法施工实践中的技术要点以及地表沉降控制的关键措施进行分析与探讨,最后简要展望了浅埋暗挖法在未来隧道工程应用中的发展方向,仅供参考。
关键词:隧道;浅埋暗挖;施工要点;发展方向中图分类号:U455.4;P642.26 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2020)05-0070-02浅埋暗挖法在工程项目施工实践中的应用能够很好地满足软弱地层环境条件下的施工要求,基于浅埋条件改造软弱地层底下环境条件,通过对一系列施工技术与手段的综合应用,科学控制地表沉降,并配合对格栅、喷锚等钢结构构件的综合应用,形成与工程项目实际需求相适宜的初期防护结构体系。
与其他施工技术方法相比,浅埋暗挖法具有突出的技术优势与应用价值,尤其在地铁、公路、铁路隧道工程建设中有着非常广阔的发展前景。
文章围绕隧道工程浅埋暗挖法的施工要点以及未来发展方向进行分析与探讨。
1 浅埋暗挖法技术概述1.1 基本原理隧道工程项目开挖初期通过复合衬砌支护结构形式的方式承担基本荷载作用力,二次支护作为安全储备支护体系,特殊荷载作用力由初期复合衬砌支护结构与二次内层衬砌支护结构共同承担。
在此基础之上通过辅助工法超前支护,起到加固围岩结构的目的,发挥其自身承载作用力,并借助于多种开挖方法的综合应用,与周边围岩结构形成联合支护作用体系,整个操作过程中基于信息化技术完成设计施工作业。
浅埋暗挖法施工技术研究摘要:地下工程浅埋暗挖法是于20世纪80年代中期创立的,并在北京市地铁工程中首次应用成功。
经过近20多年的应用与实践,浅埋暗挖法从基本理论到适用范围及施工方法、工艺均有了进一步的拓展。
本文阐述了浅埋暗挖法的基本原理及适用范围,指出了浅埋暗挖法的施工要求和施工原则,对浅埋暗挖各施工方法的施工要点、适用范围及优缺点进行了介绍和比较,并对浅埋暗挖法辅助施工方法的工艺原理及施工工艺加以分析研究,同时阐述了监控量测的目的和主要任务,总结了监控量测方法以及信息反馈技术,还通过工程实例对浅埋暗挖法施工技术进行了解析,最后对浅埋暗挖法施工技术的发展方向提出了完善之处。
关键词:地下工程;浅埋暗挖法;施工方法;辅助工法;监控量测;信息反馈目录第一章绪论 (1)1。
1概述 (1)1.2地下工程常见施工技术 (2)1。
2.1明挖法 (2)1.2。
2暗挖法 (3)1.2。
3地下工程常见施工方法优缺点比较 (4)1。
3浅埋暗挖法施工技术 (6)1.3.1浅埋暗挖法施工原理 (6)1.3.2浅埋暗挖法适用范围 (7)1。
3.3浅埋暗挖法施工方法 (7)1。
4存在问题 (10)1。
5本文研究内容 (10)第二章浅埋暗挖法施工技术 (11)2.1概述 (11)2。
1.1浅埋暗挖法施工要求 (12)2.1.2浅埋暗挖法施工原则 (12)2.2施工方法 (13)2。
2。
1全断面开挖法施工 (13)2.2。
2台阶法施工 (15)2。
2。
3 分部开挖法 (18)2。
2.4特大断面施工方法 (26)2。
3本章小结 (30)第三章浅埋暗挖法辅助施工方法 (31)3.1概述 (31)3.2超前锚杆或超前小导管支护施工 (32)3。
2.1超前锚杆或超前小导管的布设 (33)3.2.2参数选择 (36)3.2.3超前锚杆或超前小导管的施工 (36)3。
3注浆加固地层施工 (37)3.3.1小导管超前周边注浆加固围岩施工 (37)3。
城市地下公路隧道浅埋暗挖施工方法优化及应用研究
作者:张家胜
来源:《中国房地产业·中旬》2018年第11期
摘要:文章以某城市地下公路浅埋暗挖隧道为研究对象,采用有限元方法对CRD法及中隔壁台阶法进行三维动态开挖数值模拟,对比分析两种工法隧道围岩与支护结构变形及受力特征,依据数值计算结果对中隔壁台阶法进行优化,结合现场应用情况及监测数据反馈信息,比较两种工法在施工安全、质量、进度及造价方面的优劣势。
研究及工程实践表明:两种工法均满足围岩及支护结构稳定性的要求,中隔壁台阶法在施工进度及造价方面明显优于CRD法,实际应用中取得了较好的工程效益,能够对类似工程的建设提供借鉴与指导。
关键词:城市地下公路隧道;浅埋暗挖;CRD法;中隔壁台阶法
一、工程概况
(一)工程简介
杭州市某隧道全长14.4km,是全国最长的城市公路隧道。
其中土建工程第Ⅵ标段起讫里程为K12+700~K14+140,全长1440m,分为U型槽段、明挖段及暗挖段,暗挖隧道设计为双线双向四车道,东线设计里程为K13+569.1~K12+700,西线里程为K13+587.1~K12+710。
浅埋暗挖隧道段下穿紫金港路、天目山路等城市主要交通道路,车流量大,地下管线众多,且濒临国家5A级景区。
(二)工程地质水文条件
浅埋暗挖段隧道穿越v级围岩。
本文以东线K13+437~K13+497区段为主要研究对象,隧道埋深约为9~10.9m,隧道穿越地层为粉质粘土混碎石。
东线K13+467断面地质剖面如图1所示。
(三)施工方法
前期采用CRD工法施工时存在施工进度慢、沉降控制不太理想的情况,因此,从东线
K13+467及西线K13+482起计划采用中隔壁台阶法。
CRD法与中隔壁台阶法的施工步序见图2,支护结构设计参数见表1。
二、数值分析
由于中隔壁台阶法在实际工程中运用较少,为了解工法的施工效果及确保工法的可靠性,在采用中隔壁台阶法施工前,以东线隧道K13+467~K13+437区间地质条件为原型,分别对两种工法进行了三维动态开挖支护数值模拟,对比分析两种工法围岩及支护结构受力、变形特征,为施工方法的转换提供依据,同时基于数值分析结果对中隔壁台阶法进行局部的优化调整以确保实际施工的安全性。
(一)数值模型建立
模型横向为90m,竖向上部取至地表面,下部取至地勘钻孔底部,竖向总高度为50m,隧道纵向深度为45m,数值模型如图3所示。
(二)计算参数确定
隧道支护结构和围岩均采用实体单元来进行模拟,单元类型为三维8节点减缩积分实体单元,锚杆采用杆单元,利用em-bedded命令嵌入围岩中。
初期支护、临时支护采用混凝土材料,通过刚度等效原则,确定初期支护及临时支撑参数。
围岩采用摩尔-库伦本构模型。
超前小导管注浆区域模拟过程中采用改变该区域材料属性来实现超前注浆。
围岩物理力学参数参考工程地质勘察资料选取。
围岩及支护结构物理力学参数见表2。
(三)数值模拟结果分析
重点对比分析两种工法施工引起的拱顶、地表沉降及初期支护应力。
两种工法的数值计算结果对比如表3所示。
由数值计算结果可知,在变形控制方面,CRD工法优于中隔壁台阶法,由于中隔壁台阶法取消了下台阶临时中隔壁,导致仰拱隆起值较大。
支护结构受力状态方面,中隔壁台阶法在上台阶拱脚、下台阶拱脚位置应力值大于CRD法,拱顶、临时支护、仰拱位置应力值小于CRD法,产生此现象主要是因为中隔壁台阶法没有下台阶临时中隔壁,导致初期支护与临时支护承担荷载分配的比重重新调整,初期支护承受荷载增大而临时支护承担荷载减小。
三、中隔壁台阶法优化
基于上述数值计算结果的分析,对中隔壁台阶法进行了以下几个方面的优化。
(1)数值计算结果显示,临时中隔壁与临时仰拱连接处存在应力集中现象,因此将临时支护由直变曲,以减轻应力集中影响;
(2)下台阶土体开挖后临时支护在一段时间内将处于悬空状态,因此在临时支护悬空段间隔3m设置φ159钢管柱作为临时支撑,优化后中隔壁台阶法示意如图4所示;
(3)数值计算结果显示,中隔壁台阶法初期支护承受荷载增加。
为了提高初期支护承载能力,在原有拱架纵向连接筋的基础上在上下台阶拱脚处对应增加2根斜向45°连接筋,提高初期支护的纵向刚度,具体优化设计如图5所示;
(4)中隔壁台阶法拱腰及拱脚位置处承载能力强弱对支护结构稳定极为关键,轻此优化原设计φ42×4、L=4.5m锁脚锚管,增设锁脚、锁腰锚管,每榀增加16根,同时优化锁脚、锁腰锚管与拱架有效连接措施,增加φ22、L=60cm的U型筋并进行焊接加固,具体优化设计如图6所示。