隧道下穿既有管廊不同施工方式影响对比分析_陈明建.pdf
《隧道下穿既有管廊不同施工方式影响对比分析_陈明建.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《隧道下穿既有管廊不同施工方式影响对比分析_陈明建.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、福建交通科技2023年第1期我国地下铁道起步较晚,但发展较快1。地下铁道难免下穿既有结构,施工方式不当将引起既有结构的破坏,给社会和人民带来不便甚至更大影响。因此地铁在修建时要选择合理的施工方式。国内外学者对地铁隧道下穿既有结构施工做了大量理论数值模拟及试验研究,20世纪60年代,Peck2收集了大量工程监测资料,首次提出了地表变形预测公式,此后国内外学者也提出了很多开挖引起土体位移的计算方法。黄宏伟等3采用3D数值分析方法模拟了顶管施工,考虑了机头正面推力、地层的损失、注浆作用以及共同作用。黄吉龙等4分析了管土接触面上的大变形相对滑动对分析结果的影响。闫治国等5通过三维弹塑性数值模拟,考虑了
2、多种因素对施工过程2个方向顶管同步顶进的影响。刘波等6建立了顶管通道近穿下覆隧道三维有限元模型,结果显示顶管施工期间隧道及地表变形经历了下覆隧道竖向位移先后下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段等。孙钧等7模拟了交叠隧道土层位移以及地表沉降曲面在盾构推进中的发展变化,得出了地面最大沉降量在上行隧道推进后将出现大幅度增长,且在推进前期沉降增幅最为显著的结论。朱逢斌等8探究了盾构隧道对邻近桩基的影响,得出结论:开挖导致群桩中前排桩变形及内力均大于后排桩。徐干成等9得出结论:通过对下穿段一定范围内的土体进行注浆加固可以有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向沉降及不均匀沉降等。张治国等10结合上海工程
3、实践,运用简化理论、三维数值模及现场监测的方法揭示软土城区土压平衡盾构机上下交叠穿越地铁隧道的变形规律。邓皇适等11研究了盾构隧道曲线段掘进引发邻近地下管线变形分析。苗晨阳等12研究了地裂缝场地盾构隧道下穿施工对既有管廊的影响。综上所述,现有研究主要对盾构法施工和顶管法施工分别做了相应研究,而针对2种方法施工对既有管廊的影响分析进行量化的研究成果并不多见。本文结合厦门轨道交通6号线工程,采用有限元软件ABAQUS分析了盾构法施工和顶管法施工对既有管廊的影响,将地表沉降经验公式和三维有限元数值模拟结果进行了对比分析,以验证数值计算模型及参数取值的有效性,为隧道下穿既有管廊施工提供参考。1工程概况
4、本区间为厦门市轨道交通6号线集美创业园站华侨大学站区间。其中区间隧道右线长度为1387.187 m,左线长度为1403.138 m。隧道与管廊平面位置如图1所示。图1区间下穿管廊平面图摘要采用大型通用有限元软件ABAQUS建立盾构法施工及顶管法施工下穿既有管廊的三维数值模型,对2种施工方法造成的地表沉降、管廊沉降及横向位移进行分析。结果表明:顶管法施工造成的地表沉降、管廊沉降及横向位移均大于盾构法施工。研究结果可为隧道下穿既有管廊施工提供参考。关键词盾构法顶管法ABAQUS地表沉降管廊沉降横向位移隧道下穿既有管廊不同施工方式影响对比分析陈明建(厦门市政管廊投资管理有限公司,厦门361000)6
5、7FUJIANJIAOTONGKEJI福建交通科技2023年第1期比较盾构法施工和顶管法施工对既有管廊的影响,并不考虑顶管机尺寸是否符合实际情况,隧道垂直下穿既有管廊,取隧道下穿集美大道管廊进行对比。取区间左右线下穿电力顶管,竖向净距为3.5 m,盾构机尺寸、隧道尺寸、埋深、间距、管廊尺寸均按实际取值,如表1所示。穿越过程中隧道上方地层由上往下依此是杂填土、中粗砂、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、隧道底部以下地层为散体状花岗岩。土体密度为水土合算密度,土体物理力学参数如表2所示。表1结构尺寸表2土体物理力学参数2三维有限元模型及土层材料参数的确定2.1有关假定及计算前提有关假定及计算前提如下:(
6、1)假设土体各层呈均匀水平分布;(2)计算中不考虑每环管片之间连接影响;(3)盾构每推进步长即每环衬砌步长,均等于管片宽度即1.2 m;(4)采用不同特性材料模拟盾尾空隙,以反映注浆材料各时期的不同强度;(5)不考虑地下水渗流影响。2.2计算模型及参数选取本文采用大型有限元软件ABAQUS对不同方式施工下穿既有管廊进行分析,盾构法和顶管法均采用土压平衡式。考虑开挖对土体扰动及其影响范围以及边界效应的影响,基于圣维南原理取大于35倍开挖跨度,三维计算模型尺寸取80 m24 m50 m,每环管片取实际宽度1.2 m。模型地表为自由面,底部全约束,各侧面约束法向。本构模型采用摩尔库伦本构,物理力学参
7、数如表2所示。盾构机、隧道管片结构、电力顶管均采用线弹性模型,如表3所示。盾构过程为反应隧道管片周围由于盾尾空隙闭合、注浆填充作用,设置等代层13进行模拟。物理力学参数如表3所示。实际中每环管片由6片管片用高强螺栓连接,根据前人研究经验14,管片刚度需折减,折减系数取0.8。2种方法采用相同条件进行模拟,顶管法施工隧道是一个顶进的过程,本文采取施加位移边界条件方式来实现,盾构过程采取“生死单元”法进行模拟。盾构及顶管隧道计算模型三维网格如图2所示。表3结构物理力学参数(a)盾构法计算模型三维网格(b)顶管法计算模型三维网格图2数值模拟计算网格2.3施工过程模拟将盾构推进作为一个非连续过程。盾构
8、动态施工过程采用“生死单元”法进行模拟。根据文献将注结构内径/m外径/m轴线埋深/m间距/m隧道5.506.2017.1014.00电力顶管3.003.608.45-盾构机-6.48-顶管机-6.40-土层容重/(kN/m3)粘聚力c/kPa摩擦角/弹性模量E/MPa泊松比砂质粘土18.528.018.013.00.30全风化黄岗岩18.830.022.025.00.30散体状花岗岩18.820.028.040.00.25结构密度/(kg/m3)弹性模量E/GPa泊松比盾构机7850200.00.3顶管机7850200.00.3盾构隧道管片250027.60.2顶管隧道管片250034.50.
9、2电力顶管250032.50.2桥隧工程68福建交通科技2023年第1期浆硬化过程中弹性模量的变化设置为3种状态,盾构机注浆压力为0.20.25 MPa10,通过土压平衡计算得土仓压力取0.16 MPa,注浆压力选取0.2 MPa。针对顶管法施工的过程,通过在每一步顶管隧道一端施加一环管片位移来实现顶管隧道的向前推进,土仓压力选择与盾构机相同数值,即0.16 MPa。顶管法施工主要计算步骤如表4所示。表4顶管法施工主要计算步骤3数值模拟分析3.1数值模型及参数验证有限元模拟共推进40环隧道管片,每环按照实际盾构管片宽度取值1.2 m,为表述方便,盾构和顶管初始推进设定为第一环,穿越既有管廊为第
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隧道 既有 不同 施工 方式 影响 对比 分析 陈明建
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。