人防隧道双侧扩挖对地表的影响.pdf

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1、第18卷第4期垲』贝J.子

2、子报Vo1.18NO.42012年12月JOURNALOFCEOMECHANICSDec.2012文章编号:1006~616(2012)04-0451-06人防隧道双侧扩挖对地表的影响苏仲杰,赵松,杨逾,周小科,刘晶晶(辽宁工程技术大学土木与交通学院,辽宁阜新123000)摘要:在监测数据的基础上,运用Matlab等软件,结合矿业开采沉陷理论,针对隧道双侧扩挖对地表的影响进行了初步研究,得到了隧道双侧扩挖对地表的影响范围。提出了沉降曲线拐点的概念及其特征,区分了沉降变化的低速区和高速区,为今后既有隧道扩挖的施工和监测设计提供了依据。关键词:既有隧道;

3、双侧扩挖;Matlab软件;开采沉陷;拐点中图分类号:U452文献标识码:A0引言城市交通压力不断增加,地铁已经成为给城市减负的重要措施,而各地复杂的地质和施工环境无疑是地铁施工的严峻挑战。国内外学者对此做了大量的研究,包括工程建设对既有隧道的影响、不同工况对围岩及地表变形的影响以及隧道变形的监测技术等“。但是对人防隧道改造为地铁隧道的分析较少,杨峥基于数值模拟进行了单边扩挖支护结构的应力分析,但缺少对围岩和地表实际变形的系统分析。人防隧道改造为地铁隧道工程分为单侧扩挖法(CD工法)和双侧扩挖法(CRD工法)。本文基于哈尔滨7381人防隧道改造为地铁隧道的双侧扩挖段工程实例,通

4、过对地表变形的系统监测,利用Matlab等软件,结合矿业开采沉陷理论,得到了相应的变形规律,为隧道支护、施工组织、位移监测和周围建筑物的保护积累了经验。1工程概况哈尔滨地铁一期土建工程七标位于该市南岗区,从铁路局站至工程大学站,共3站4区间。其中大部分为7381人防隧道改造段,包括单侧扩挖段和双侧扩挖段。烟厂站至工程大学站区间双侧扩挖段最长,扩挖里程为SK12+688.979至SK12+890.542,共201.563in。隧道主要穿过粉质黏土层、粉砂层、粉土层等。围岩级别均为Ⅵ级,土石可挖等级均为Ⅱ级。结构顶板附近为粉质粘土层,侧墙附近为粉砂层、粉质粘土层等。地下水位于结构底

5、板附近,水位低于结构底板。为了充分利用既有7381结构,设计方收稿日期:2012.05.12基金项目:国家自然科学青年基金(50804020)作者简介:苏仲杰(1960一),男,辽宁阜新人,教授,博士后,主要从事测量工程、岩土工程等领域研究。E-mailsuzhong—jie@163.Com联系作者:赵松(1985-),男,河北晋州人,硕士研究生,岩土工程新技术专业。E-mail:zhaosong2010@yeah.et452地质力学学报案将既有7381结构线位横向偏移400~600mm,轨顶面下移300~400mm。新隧道高7.4m,宽9.5m。2隧道扩挖方案隧道扩挖施工严格

6、遵循“强支护、快封闭、勤量测”的技术要求。施工工序:①破除既有支护仰拱部分砼并及时施作初衬;②完成仰拱初衬8m后,模筑6m二衬仰拱砼;③凿除单侧顶拱砼,施作初衬,及时架设临时支撑及斜撑;④凿除另一侧顶拱砼,及时施作初衬,架设横向临时支撑,拆除斜撑;⑤破除一侧边墙砼并及时施作初衬;⑥破除另一侧边墙砼并及时施作初衬封闭成环;⑦拆除支撑,浇筑仰拱回填砼,模筑二衬拱墙钢筋砼(采用9m模版台车立模)。部分工序如图1。‘.支撑、(/>、、~一一——.-I.i;;匠需破除的仰拱部分砼嘲初期支护需破除的单侧拱部砼初期支护rv7二衬砼(a)第一步(b)第三步(c)第七步图1部分施工工序原有隧道扩

7、挖作业采用跳槽法,每槽段长1m,间距15m。结构破除及土方开挖过程中,超前预报和监控测量同时进行,实时分析反馈,从而确保安全施工。3隧道扩挖的监测方案由于目前隧道扩挖经验较少,隧道扩挖过程中的监测至关重要。该工程重点监测地表变形及其对建(构)筑物的影响、围岩与支护结构的稳定性等,内容主要包括地表沉降、建筑物沉降、围岩压力、隧道拱顶下沉、隧道两侧水平收敛等,本文重点分析地表沉降。高程控制网属精密水准网,其精度在二、三等水准测量之间,平差后精度满足相应规范要求。监测频率:初期支护施作完成前每天1次,初衬完成后每2天1次。每一工序沉降累计从该工序开始时刻至下一工序开始时刻。4监测数据

8、分析地质雷达探测发现,里程SK12+800至SK12+880间的隧道周围土体无明显异常。本文结合跳槽法的施工方法,取SK12+830至SK12+880间的50m为分析对象,扩挖面位于SK12+855,相邻槽段尚未扩挖。监测点布置如图2,为使地表变形更明显,各监测点间距加密为5m。第4期苏仲杰等:人防隧道双侧扩挖对地表的影响453目量逝螗图2监测点布置Fig.2Arrangementofthemonitoringpoints从断面2和断面5的沉降曲线图(见图3、图4)中可以看出,总沉降最大值发

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