垂直重叠地铁隧道施工力学行为分析.pdf
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- 垂直 重叠 地铁 隧道 施工 力学 行为 分析
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双洞垂直重叠地铁隧道施工力学行为分析
时亚听,钱亮
成都地铁有限责任公司,四川成都610031)
摘要】通过建立有限元模型,对复杂地质条件下双洞重叠地铁隧道的施工过程迸行数值模拟,研究
了懸道各施工阶段的稳定性和支护结构安全性。结果表明,上洞下台阶施エ对下洞結构内力影响較大,且上
洞上台阶施工,对地表位移影响较大。
【关键词】双洞重叠;地铁廢道;有限元;施工力学
【中图分类号】U452.2
文試标识码】A
1前言
由于浅埋软岩中重叠隧道施工时的相互影响严重,其力
目前世界上采用暗挖法修建重叠隧道并不多见,在日本学行为将不同于单个隧道,再加上这方面的经验很少,因此
仅有一例是一座双层重叠隧道。此外俄罗斯有采用盾构法该区间地铁隧道设计施工风险很大,是整个地铁一期工程中
修建的双洞双层8车道隧道的事例。国内有些隧道局部出的难点和重点之一。为了安全、可靠、经济地设计施工重叠
现重叠的情况,如福厦高速公路与泉厦高速公路的交叉段。
隧道,通过对垂直重叠隧道施工中的力学行为进行了有限元
深圳地铁一期工程罗湖站至大剧院站区间隧道,所穿越数值模拟计算,分析了每一施工步支护的内力变化规律及安
的地层条件复杂,固岩极其软弱,隧址地下水位高,隧道拱顶全系数和洞周位移变化规律等,确定了经济、安全、有效的施
标高在地下水位以下。区间内隧道埋深在10~15m,属于浅工方法。为地铁重叠隧道的设计施工提供足够的技术支持,
埋隧道。隧道沿线高大建筑物密布,为了避开桩基,YSK为深圳地铁的顺利施工提供了保障。
(ZK)2+3835~YSK(2SK)2+430段上下线共长2计算条件
4165m,需采用垂直重叠暗挖法施工隧道通过,其中上洞围
岩主要为Ⅳ级,下洞围岩主要为Ⅱ级。
2.1断面形式
双洞垂直重叠地铁隧道断面如图1所示
次42摘法奖小导
2.2围岩的物理力学指标
本次计算中围岩物理力学指标如表1所列。
表1计算选取的力学参数表
2梂
围岩「变形模量
重度
级别E(GPa)
「C(MPa)(
(KN.m,
级20
Ⅵ级
0.5
0.450.0520
17
2.3支护参数
u
支护参数列于表2。
表2隧道支护参数
初期支
格栅
铺杆
次树砌
护厚度间距长度间距C2S钢筋混凝土
cm
o
30
0,8
〈早枉
2.4施工过程模拟
该段重叠隧道采用台阶法施工,计算中模拟了10个施
工步骤,具体施工过程如下:开挖之前,先进行拱部预加固
施工。①开挖下洞上半部围岩;②施作下洞拱部初期支护;
收稿日期]2006-06-15
作者简介]时亚听(1973~),博士,工程师,主要从事
地下工程科研及施工管理工作。
图1重叠道断面图
四川建筑第27卷2期2007.04
方数据
③开挖下洞下半部围岩;④施规定的量值范围之内。
作下洞下半部初期支护;⑤施3.2初期支护内力及安全性
作下洞防水层和二次衬砌;
初期支护的内力及安全系数变化绘于图5~图8。
22开挖上洞上半部圃岩;⑦施作
800
いー最大矩最小
153
k23上润拱部初期支护;③开挖上
28
234下半部施作上洞下半部
初期支护;⑨施作上洞防水层
和二次衬砌
2.5计算范国与计算边界
本次计算范围选取为:上
す386,8
26
6部至地表,下部取至隧道仰拱
施_步
7以下40m左右。左右各取50
图6下洞初期支护弯矩随开挖步变化
149
98m左右。计算域左右有水平约
1800
→州力、业
東,下部有垂直约東,地表为自
1500
由边界。计算中,用实体单元
1200
模拟围岩、初期支护和二次衬
图2计算选取的拉制点砌,用杆单元模拟锚杆。
2.6计算控制点
计算选取的控制点如图2所示。
3计算结果
施工步
31隧道洞周位移
图7上洞初期支护轴力随开挖步变化
该段隧道洞周位移随施工步变化规律如图3、图4所示。
最大弯矩一一最小奪矩
20
⊥.5
1.0
345678
施步
施〖步
图8下洞初期支护弯矩随开挖步变化
图3下周边位移随施工步变化
由图5~图8可以看出
下洞初期支护最大轴力为1744kN,最大弯矩为70.4
N·m,最小安全系数为1.5。上洞初期支护最大轴力为1493
E-2017k-29题
kN,最大弯矩为19.9kN?m,最小安全系数为2.9。在绝大多
数施工步中,初期支护系抗压控制,安全性比较高。
3.3下洞二次衬劢内力及安全性
由于上洞施工对下洞二次衬砌的影响较大,计算得到下
图4上洞周边位移随施工步变化
洞二次衬砌内力及安全系数随开挖步变化情况绘于图9、图
10.
く、べ一人力二最小
1500
100
最大轴カ最小轴
200
101
柂J步
施J步
图5下洞初期支护轴力随开挖步变化
图9下洞二次衬劢轴力随开挖步变化
由图3、图4可知、上洞拱顶最大位移为10.8mm,仰拱最大
由图9、图10可知
位移为0.6m,边墙最大位移为0.4mm。下洞拱顶最大位
下洞二次树砌最大轴力为1493kN,最大弯矩为19.9
移为1.7m,仰拱最大位移为0.7mm,边墙最大位移kNm,最小安全系数为4.9,二次衬砌截面均系抗压强度控
为0.2mm。拱顶位移达到了规范规定,但水平收敛在规范制,安全储备比较高
四川建筑第27卷2期2007.04
141
万方数据
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