城市地铁喇叭口过渡段隧道施工技术研究及数值模拟分析.pdf

第23卷第15期
岩石力学与工程学报
2.3(15):2528~-253
urna/ of Rock Meche
Aug.,2004
城市地铁喇叭口过渡段隧道施工技术研究
及数值模拟分析
丁春林孟祥兵2陈、力
(同济大学道路与交通工程教育部重点试验室上海20031)(で2中铁四局集お有限公司合肥230023)
摘要某城市轨道交通三号线喇叭口过渡段隧道位于左线与联络线交叉处,隧道断面大,断面变化点多,且隧道
顶部离30楼桩基很近。为了减少暗挖施工对地层的扰动和控制地表沉降,采用合理的工法施工显得很有必要。针
对区间喇叭口隧道特点,提出用眼镜工法和辅助工法施工,并采用弾塑性有限单元法对工法按施工步进行分步模
拟计算,为施工、设计提供依据。
关键词隧道工程,地铁,喇叭口隧道,眼镜工法,辅助工法,数值模拟
分类号U455,O241
文献标识码A
文章编号1000-6915(2004)15-2528-06
NUMERICAL SIMULATION AND CONSTRUCTION TECHNIQUES OF
IRANSINIONALTRUMIPEILLIKE TUNNEL OF MIETRO
Ding Chunlin, Meng Xiangbing, Chcn Li
(Education Ministry Key Lab of Road and Tratfic Engineering, Tongji University, Shanghai 200331 China)
(China Tiesiju Civil Engineering Group Co Ltd, Ilefei 230023 China)
Abstract The transitional trumpct-likc tunncl in Linc No.3 of Rail Transit Systcm of a givcn city lics at thc
intersection between the left line and the connection line. The cross section of the tunnel is large and has many
variation points, and the top of the tunnel is close to the pile foundation of Buildin No 30. In order to reduce the
disturbance induced by the embedded excavation on stratum and control the ground settlement, it is necessary to
adopt reasonable execution techniques. Based on characteristics of the trumpet-like tunnel, spectacle and auxiliar,
techniques are proposed, and the elastoplastic finite element method is used to simulate the process in the
construction sequences
Key words tunneling engineering,, metro, trumpet-like tunnel, spectacle technique, auxiliary technique
mumerical simulation
式。各种断面交错分布,转换频繁,区间隧道结构
形式异常复杂。在左线与联络线交义处存在一喇叨
口过渡段隧道,隧道断面大,埋深浅,断面变化点
某城市轨道交通三号线试验段,因区间多功能多,且隧道顶部离30°楼桩基很近。初步设计方案
的需要,有单线、双线和三线,有联络线、渡线和米用浅埋暗挖法施工.,复合式树砌,利用2座竖并
存车线,有10种不同的隧道断面和10多种衬砌形作为隧道施工的运输通道
2002年1月22口收到初稿,2002年4月3口收到修改褊。
作者丁春林简介:男,1968生,1996年于西南交通大学获工学硕士学位,现为博土研究生、讲师,主要从事隧道与地下结构、结构工程以及工程
数伯计算等方面的教学和研究工作。E-mail:chunli((sina.com。
第23卷第15期
丁春林等.域市地铁喇叭口过渡段隧道施工技术研究及数值模拟分析
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由于隧道拱顶围岩位于强风化层中,且地表沉工,其施工示意图如图1所示。
降要求严格,因此,有必要对喇叭口过渡段隧道的
施工方法进行研究。针对区间啊叭口过渡段隧道的
特点,提出采用眼镜工法即双侧导坑法+輔助工
法施工,并米用弹塑性有限单元法对工法按施工步
进行分步模拟计算,为施工、设计提供依据。
中隔二
2施工方法
位于左线与联络线交又处的喇叭口过渡段隧
道,隧道断面大,埋深浅(17.0m左石),断面变化
①-⑨,X,Ⅺ表示施工步
点多,其中,G,1型断面设计尺寸分别为14.34m
图1限镜工法施工示意图
10,993m和15.7mx1.406m(按国际隧协的隧道
Fig. I Construction diagram o[ glasses proccss
断面划分均为超大断面),且隧道处于围岩分类为V
开挖和支护施工顺序如下
类的强风化泥钙质粉砂岩和粉砂质泥岩中,隧道顶
(1)第①步施工:超前小导管注浆、土体开挖
部离30”楼桩基很近,在这种地质和环境条件下施
初喷泥凝士3~5cm,打径向锚杆,支立格钢架,
工,施工的安全性、可操作性、连续性、经济性和挂钢筋劇,复喷混凝上至设计厚度,循环进尺0.75
工期是选用施工方法应考虑的基本原则,特别是施
1.0m;
工的安全性,必须要确保施工中地面环境稳定和地
2)第②步施工(步骤同(1),第①步超前第②步
ド管网正常运营,而且应确保因开挖支护引起的地
2.0~3.0m;
面最大沉降量不超过3.0cm。通过刈浅埋暗挖各种
(3)第③步施工(步骤同(1),第②步超前第③步
施工方法的特点、适用条件以及工.期造价进行比选、
2.0-3.0m
研究,确定采用眼镜工法即双侧导坑法施工,并
(4)第①步施工(步骤同(1),第①步超前第④步
加强超前注浆加固、径向锚杆和工字钠横撑、立杜8.0~10.0m:
等铺助工法措施ψ。
(5)第⑤步施工(步骤可(1),第④步超前第⑤步
2.1注浆小导管超前支护
2.0~-3.0m
为了减少眼镜工法施工引起的地层移动,通过
(0)第⑥步施工(步骤同(1),第⑥步超前第⑥步
在隧道拱部(120°范围内)超前打入带孔眼的小导
2.0~3.0m
管,小导管长4.5m,环向间距3根/m,纵向间距
(7)第⑦步施工:上体开挖,初喷混凝上4~5
3.0m,小导管外插角14,将适反不同地层的浆液cm,打径向村,支立格枬钢架、立料,挂钢筋网
注入,渗透到地层的有效范围内,以达到改变地层复喷混凝上至设计厚度,第④步超前第⑦步15,0
参数、提高地层自承能力的日的,虽然小导管本身20.0m:
刚度不大,但可起到加固岩层和支撑纵向梁的超前
(8)第③步施工:土体开挖,先拆除