地层加固范文（精选7篇）
地层加固 第1篇
1 工程概况
某隧道是湖北省内高速公路的控制性工程, 采用分离式修建。左线里程范围为ZK34+172~ZK38+037, 长3 865m;右线里程范围为YK34+180~YK38+039, 长3 859m。左、右线进口走向方位角为125°, 出口走向方位角为143°, 均属于特长隧道, 最大埋深约为500m。
隧址位于鄂西山区, 地形呈西北高、东南低的特点, 山坡略凸, 山体岩层多为紫红色砂岩、砾岩、泥岩及白云岩, 厚层状, 层间多为非整合接触。隧址区域内地质构造复杂, 东翼有黄陵背斜, 西北向分布有F2断裂带, F2断裂带始于保康县后坪镇, 途径马良镇、通城河向南延出区域外。区域内地下水比较丰富, 岩溶发育, 分布有大量的漏斗、落水洞, 地表岩溶洼地分布较多, 隧址山谷为蜿蜒水库, 降雨丰富。该隧道为典型的强岩溶隧道, 突涌水风险较大。
2 ZK37+605软弱地层探测与加固处理
2.1 软弱地层的探测与开挖验证
采用TSP203及地质雷达对问题段进行长远距离的综合探测, 在左洞掌子面里程为ZK37+614.8下, 利用TSP203对前方120m范围内岩体进行了超前地质预报, 接收器里程为ZK37+679.4, 掌子面围岩主要为微风化或中风化灰岩, 灰黑色, 节理裂隙较发育, 局部含有软弱泥质。
根据掌子面围岩揭露情况、TSP预报的分析, 并参考隧道探测段的勘察资料综合分析。该探测段围岩较破碎, 节理裂隙极为发育, 多处夹杂软弱泥质, 岩体完整系数取为0.2~0.35。该段围岩处于岩性变化带, 且处于灰岩地层中, 岩溶呈较发育状态, 掌子面后方边墙、拱顶部位多处呈点状或面状渗水。
掌子面开挖到里程ZK37+605时, 掌子面岩体揭露显示:软弱土质、呈黄色, 较为湿润, 有一定粘度, 掌子面顶部完全土质化, 因失稳崩落, 形成直径约为3 m的近圆形的空腔, 如图2所示。
2.2 软弱地层的加固措施
参考文献[3,4,5]中案例的软弱地层的加固施工工艺的既有研究, 文中综合考虑加固、支护、开挖、监测及预报方面的措施进行建议。另外, 在隧道开挖过程中, 还应控制爆破因素, 减小爆破振动, 防止对围岩侵扰过大, 同时, 需根据围岩的实际情况, 调整支护参数, 优化支护工艺。
1) 掌子面预加固
ZK67+725掌子面围岩主要为松软泥质, 自稳能力较差, 因此在进行系统治理前需要对软弱土层进行预加固, 采用锚杆加固方式, 规格建议选为Φ25mm, 间距为1.0m, 排距为1.2m, 长度为4m, 在此基础上进行喷砼C15, 厚度为10cm。待掌子面不再出现松落掉块, 进行下一步处理措施。
2) 超前支护
为了进行正常的开挖作业, 需要对前方围岩进行超前支护, 由于掌子面岩体以松软土质为主, 且有一定的自承能力, 未出现渗水情况, 管棚支护和注浆均不需要采用, 而是采用超前小导管进行超前支护, 建议采用Φ25mm, 锚杆长4m, 间排距为0.5m×0.8m, 以15°~25°垂直面斜向上施作。待开挖进行到超前支护作用范围外, 围岩情况未有好转, 建议进行相同规格的新一轮超前小导管。
3) 初期支护
为了避免围岩变形过大, 初期支护需要及时跟进到掌子面处, 采用钢筋网+C25喷砼方式进行支护处理, 钢筋网建议规格Φ8mm, 正方网格20cm×20cm, 喷射混凝土为C25砼, 厚度为0.2~0.3m。
4) 台阶法开挖
施工方现采用二台阶法开挖, 对于此软弱地层, 建议采用三台阶法, 进一步提高了围岩的支撑力, 防止围岩松动过大变形, 在开挖经过这段软弱地层后恢复二台阶法开挖。
5) 监控量测
对于该软弱地层, 施工方需施以密集的监控量测工作, 密切关注围岩变形情况, 根据监测情况及时调整支护参数。建议对于此软弱围岩段, 每10~20m布设一个监测点, 观测频次为2次/d以上, 变化速率达到0.2mm/d即可认为达到稳定状态。
6) 超前地质预报
为了及时掌握掌子面前方围岩情况, 建议采用地质雷达进行超前地质预报, 在初步确定前方围岩的情况下, 按照要求进行开挖施工。
3 结论
a.岩溶隧道的超前地质预报在整个隧道施工过程中具有极大的作用, 可保证施工过程中及时发现地质灾害体, 有效地减少不必要的损失, 使用长短距离结合的预报方式, 预判前方灾害体的空间分布特性, 为后期的预加固提供条件。
b.在预加固、超前支护、初期支护、开挖方式等方面对软弱地层进行加固处理, 极大提高了隧道的整体稳定性, 并在监测、预报方面进行配合实施, 有效防止残余地质灾害体的二次损害, 该软弱地层的加固措施, 不具有通用性, 以期在相似工程中提供相关经验。
摘要：岩溶隧道常因地质条件复杂出现施工棘手问题, 其中软弱地层对施工的工艺及支护要求极高, 一旦加固不利, 极有可能发生塌方风险。结合某岩溶隧道的软弱地层充填案例, 在探测预报的基础上, 提出有针对性的加固措施, 有效控制隧道的结构稳定性, 并保证运营期的安全。
关键词：岩溶隧道,软弱地层,探测,加固
参考文献
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盾构法的冷冻地层加固探讨 第2篇
关键词：冷冻法,盾构地层加固,方案比选,沉降控制,经济性
0 引言
随着盾构法施工的不断推广, 盾构施工技术不断的进步, 相配套盾构施工的一些辅助措施也得到了相应的发展。例如从水中进洞理论发展而来的钢套箱接收技术、从安全气囊发展而出的高压气囊洞门密封装置、从煤炭巷洞冷冻支护而来的联络通道冷冻加固及盾构进出洞地层加固等。
这些盾构辅助施工工艺均是借鉴相关领域或不相关领域的方案成功的用于盾构施工当中, 取得了较好的效果。从上海地铁建设开始, 冷冻法地层加固得以用于盾构进出洞, 为盾构在复杂环境、复杂地层当中的安全始发、接收提供了一个很好的解决方案。
本文以郑州市轨道交通2号线广播台站至新龙路站盾构区间的盾构始发地层冷冻加固加固为例, 给水平冷冻与竖直冷冻做出对比分析, 同时提出一些自己的看法及建议猜想。
1 工程概况
郑州市轨道交通2号线一期工程01标广播台站至新龙路站盾构区间 (以下简称广~新区间) 、新龙路站至国基路站盾构区间 (以下简称新~国区间) 大体呈“L”形, 区间隧道自北向南沿花园路敷设。广~新区间右线隧道全长1401.125m, 左线隧道全长1396.480m, 区间隧道埋深为10.3m~19.1m。新~国区间左线隧道全长695.149m, 右线隧道全长793.950m, 区间隧道埋深为9.3m~13.8m。广播台站围护结构采用准1000mm@1200mm钻孔灌注桩, 采用准850mm@500mm的三轴搅拌桩做止水帷幕, 止水帷幕与围护桩之间间距为600mm。基坑采用坑内降水, 车站完成主体结构施工后降水即停止。广~新区间盾构始发端头原设计采用水泥系加固, 但后期证实加固效果不佳, 增加冷冻止水措施。
1.1 周边环境
广汽永丰店汽车展厅距盾构始发井为13.78m, 广汽永丰展厅主体高6m, 为钢结构加玻璃幕墙组合体, 其基础为条形基础, 埋深约为0.5m, 距拱顶为9.56m, 主要用途为汽车销售。
广汽永丰办公楼距盾构始发井为68.95m, 广汽永丰办公楼为民用居住、办公用途的3层砖混结构建筑, 其基础为砖混条形基础, 基础埋深0.5m。
众泰汽车展厅距盾构始发井为76.78m, 众泰汽车展厅为1层以汽车销售为主要用途的钢结构加玻璃幕墙组合体, 其基础为埋深20cm的混凝土阀板基础。
1.2 始发端头工程地质情况
根据地质勘察报告, 广播台站南端盾构区间穿越及上覆土层主要为:1-1杂填土、2-1粉土、2-3细沙、3-2粉质粘土、4-1粉土、4-2粉砂、4-3细沙层, 隧道主要穿越地层为2-3细沙、4-2粉砂。
1.3 始发端头工程水文情况
地下水类型为第四系潜水。4-2粉砂及4-3细砂为主要含水层, 4-2粉砂及4-3细砂粘粒含量较低, 富水性强, 透水性好。
地下水位埋深4.3~5.8m, 高于车站中板, 平均埋深5.25m, 平均标高为83.01m。
2 盾构出洞前地层加固措施
盾构出洞技术是盾构施工技术的关键, 标志着其施工的最终成败。因此, 在盾构出洞环节, 施工人员必须做好各阶段的质量监控工作, 并积极进行地层加固, 优化施工流程。同时, 施工人员还应该定期检查地层加固情况, 发现问题应及时反馈。
2.1 三重管旋喷桩地层加固
广播台站南端头地层加固原设计采用三重管高压旋喷桩, 三重管高压旋喷桩的设计参数为:
2.1.1 加固范围
①加固长度:9.5m;②加固宽度:12m, 即盾构隧道范围左右各3m;③加固高度:12m, 即盾构隧道范围上下各3m。
2.1.2 旋喷桩布置方式
采用三重管旋喷桩进行端头加固, 桩径准800mm, 桩距按@500mm梅花型布置, 咬合300mm。
2.1.3 水泥系加固效果
经抽芯检测, 广播台站南端地层水泥系加固抗压、抗渗强度均能满足设计规范要求, 实际平均抗压强度达到1.1MPa, 抗渗为2.43×10-8cm/s。
但经过洞门实地观测发现洞门仍有大片湿迹, 探孔至0.5m有大量泥沙涌出, 证明水泥系地层加固效果不佳。经初步分析可能的漏水通道为:①围护桩与三轴搅拌桩之间无法进行有效旋喷, 同时三轴存在缺陷导致漏水;②旋喷加固过程中可能由于地下水流速过快的原因导致加固未达到预定效果, 同时三轴存在缺陷导致漏水。如图2所示。
2.2 洞门冷冻止水加固
左线由于盾构机已下井, 导致水平冷冻孔施工有困难, 广~新区间左线洞门采用垂直冷冻加固, 右线采用水平冷冻加固。垂直冻结加固布置两排冻结孔, 冻结孔间距800mm, 排距800mm, 长度18.9m, 冻结壁厚度1.8m。垂直冻结第一排孔布置于三轴搅拌桩与围护桩之间, 第二排孔布置于三轴搅拌桩内。水平冻结加固布置三圈冻结孔, 外圈冻结孔深度6.3m, 内圈冻结孔深度3.0m, 冻结加固轴向厚度2.0m。冷冻止水加固冷冻孔布置图如图3、图4。
广~新区间左线盾构首先始发, 在达到冷冻设计天数、冷冻壁温度后, 再次对洞门进行了实地探孔, 结果下部洞门探孔发现仍有较大水头的涌水 (实测水头压力达到0.45MPa) , 洞门正中的探孔无泥水涌出, 垂直冷冻效果不理想。由于洞门探孔仅下部探孔有较大水压, 洞门中间并无泥水涌出, 通过分析发现地下水来源可能是围护桩与二衬结构之间与从结构底板下上返从围护桩之间流入洞门中。
为了解决围护桩与二衬结构之间的漏水问题, 决定在垂直冷冻管的基础上增加一圈水平冷冻管, 组成水平+垂直冻结管的冻结体系封堵侧面及围护桩与二衬结构之间的漏水问题。在洞门外圈布置33个冻结, 冻结孔间距705mm, 冻结孔深度1.8m。
施工完水平冷冻孔后, 立即开始冷冻, 积极冷冻15天后顺利实现交圈, 在进行洞门探孔则洞门情况良好, 之前存在的漏水状况得到了很好的解决。水平冷冻及垂直冷冻参数如表1。
广~新区间右线于2014年05月20日顺利始发, 未发生洞门渗漏现象。
3 基于本案例进行的分析与推想
在本案例中, 为了增强盾构法冷冻底层加固效果, 我们尝试分析不同加固方式的差异, 并比较各自的优劣利弊, 以便选出最合适的加固方法, 从而有效地提升其加固质量, 进而有目标、有重点、有针对性地进行技术改进, 提高其经济效益。
3.1 不同冷冻加固方式的差异
我们按车站常用维护结构的形式将车站结构分为:地连墙、围护桩+止水帷幕两种类型。分别对不同的围护结构形式阐述两种冷冻方式所产生的效果及利弊。
3.1.1 地连墙围护结构
①竖直冷冻。在场地条件允许的情况下, 冷冻分包单位一般愿意采用竖直冷冻的方式进行洞门加固, 竖直冷冻的主要优点有:施工方便、冷冻孔数少, 拔管方便。可以有效地阻挡洞门正面的水土压力。
竖直冷冻的冻结体有个前提要求是必须能和车站二衬结构紧密连接起来, 否则冻结体与二衬结构之间将出现漏水通道。89mm的冷冻管按照1.0m~1.2m冷冻发展半径考虑, 在距离地连墙0.8m左右位置施工第一排冷冻管是比较安全可靠的, 隧道开挖限界外的冷冻孔可以保持维护冻结。但是, 维护冻结孔也为竖直孔, 导致隧道正上方、正下方的冻结壁得不到持续的冷量供给。
②水平冷冻。水平冷冻适用于场地条件不允许施工竖直冷冻的情况, 水平冷冻的主要优点有:场地占用少、安全系数较高、维护冻结为孔深较长的冷冻管。可以很好地封堵洞门侧面的地下水。
冷冻管中心间距为550mm~700mm之间, 一般布置3圈冷冻管 (6500mm以内的洞门) 最外圈冷冻孔在洞门钢环以外, 可以保持洞门凿除过程中的维护冻结。
3.1.2 围护桩+止水帷幕围护体系
①竖直冷冻。竖直冷冻的冻结体有个前提要求是必须能和车站二衬结构紧密连接起来, 但由于围护桩施工过程中的扩径、超挖等原因, 冷冻孔往往不能紧贴围护桩边界进行。由于89mm的冷冻管按照1.0m~1.2m冷冻发展半径考虑, 在距离围护桩0.8m左右位置施工第一排冷冻管是存在漏水通道的。同样存在维护冻结时隧道正上方、正下方的冻结壁得不到持续的冷量供给的情况。
②水平冷冻。水平冻结能适应围护桩的结构方式, 只是水平冷冻孔施工过程中需要注意围护桩上冷冻孔与桩间冷冻孔的施工差异。冷冻管中心间距为550mm~700mm之间, 一般布置3圈冷冻管 (6500mm以内的洞门) 最外圈冷冻孔在洞门钢环以外, 可以保持洞门凿除过程中的维护冻结。
3.2 竖直与水平冷冻的利弊分析
由上述各种情况下的冷冻壁发展示意图分析, 可以看出水平冷冻的安全系数较高, 其主要表现在:①在积极冻结阶段, 围护桩+止水帷幕的维护体系下的竖直冻结形成的冻结壁将存在可能的漏水通道, 导致冻结失败;②在维护冻结阶段, 竖直冻结所拔出的冻结管将导致隧道正上方、正下方的冻结壁得不到持续的冷量供给。另外, 由于竖直冷冻的冻结体为均匀的类矩形体, 而水平冷冻的冻结体的“杯底”状, 中部存在收敛变形的可能, 导致竖直冻结的地表冻胀抬升及冻融沉降均表现的要比水平冻结大。但是, 确实存在竖直冻结管的施工较水平冷冻管方便、施工速度快等情况。
3.3 关于盾构始发冷冻的分析与猜想
由于盾构始发自身的高风险性, 基于上述分析, 围护桩+止水帷幕的围护结构体系不建议采用竖直冻结的方法进行冷冻加固。地连墙结构的围护结构体系, 理论上不大可能出现漏水通道, 但是由于维护冻结是隧道正上方、正下方处的冻结壁基本上得不到冷量供给, 且宽度较大 (一般地铁隧道开挖直径为6.18m~6.35m) , 容易导致隧道正下方出现冷冻壁融化过快, 导致涌水涌砂的风险。
水平冷冻法对围护结构的形式要求不高, 基本上能适应所有的围护结构, 但由于设计冻结体为“杯底”结构, 可能存在较短的冻结管处冻结壁发展不到位的情况, 此为第一点。在维护冻结阶段, 由于内侧两圈冻结管均已拔出, 除去围护结构的厚度之后, 洞门正面的冻结体厚度将只剩下1.8m左右。在洞门凿除完毕之后到盾构安全进、出洞的过程中可能存在风险, 此为第二点。这两种情况均是现场实际发生过的, 笔者在现场也曾参与过后续的抢险、修复、善后施工。
冷冻法地层加固在现阶段的盾构施工中是不可或缺的一种保证盾构安全的进、出洞方案。但由于不同地质条件下、不同地下水位、不同地下水流速情况下的冻结加固存在太大的不确定性, 同时冻结加固体的三轴抗压强度检测、抗渗检测、冻融时间评定在现场均无法进行 (以上三种实验目前仅北京国家实验室才能做出相关权威报告) , 导致了我们必须在冻结媒介种类、冷冻管布置形式等方面进行改进, 不断增大冻结法的安全系数。
在冻结管布置形式方面可以采取复合型的冻结管布置形式。例如, 在隧道掘进方向上布置两拍竖直冻结孔, 再在洞门钢环外侧布置一圈较短的水平冻结孔。可以有效地解决水平冻结前方冻结壁强度不够、竖直冻结壁维护冻结可能出现冻结体融化的风险。
随着城市轨道交通建设的不断扩展, 加入地铁的城市也越来越多, 在盾构施工过程中所遇到的地质条件、水文条件也不断被拓展。而冷冻法地层加固在盾构进、出洞加固的适用性、实用性上都将受到考验。如何在冻土性能研究还无法全面服务、保证工程实际施工的情况下确保城市轨道交通的施工安全, 提升其经济性和使用效率是一个值得长期探索、不断猜想、持续改进的课题。
参考文献
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复杂地层下联络通道加固技术的探讨 第3篇
一、工程概况
1. 工程位置及范围。
2#联络通道位于坪洲站至西乡站盾构区间中部, 在新湖路下方, 设计里程为CK30+821.91 m, 通道宽3.7 m、高3.9 m、长6.3 m、埋深11.2 m, 不含泵房。
2. 工程水文地质条件。
该通道处上覆第四系全新统人工堆积层、海积层、海冲积层和残积层, 下伏加里东期混合花岗岩及燕山期花岗岩;从上至下依次为:7 m范围内为填土层、填石层, 7~11 m为淤泥质黏土, 11~23 m为中粗沙层、砾沙层, 23 m以下为黏土层。坪西区间联络通道埋深11.2 m, 地层以沙层为主, 经抽芯检查, 发现该通道处地层互层明显, 情况复杂。
地质勘察发现, 该通道区域的地下水位埋深2.1~4.5 m, 水位高程0.36~2.37 m, 水位变幅0.5~2.0 m。填土层、黏土层以及淤泥质地层的渗透系数为0.001~0.500 m/d, 属弱透水性;海积中粗沙层、砾沙层和圆砾层为强透水性, 渗透系数为20~100 m/d。该地段地下水的总径流方向为由东北向西南。在该工程施工中, 虽然已按招标图中要求的加固方案进行处理, 但还是出现了加固效果不佳的现象, 导致这种现象的主要原因是当地复杂的水文地质条件。
二、原加固方案及变更后的处理方案
在招标图中, 2#联络通道的加固处理设计为单管旋喷, 考虑到地层的复杂性和工艺本身的特点, 施工中增加了袖阀管注浆, 但这种处理在中粗沙和砾沙层中的加固效果极差 (开挖范围内) 。专家分析, 造成这种现象的主要原因在于当地特殊的水文和工程地质条件。综合考虑安全、工期等因素, 且考虑到修改后的施工方案为原招标方案的延续, 因而后期提出变更施工方案。
1. 原加固设计方案和加固情况。
虽然已经对2#联络通道的原加固招标设计进行了完善, 但施工中还是出现了加固效果不佳的现象
(1) 2#联络通道招标设计和施工图设计情况。在招标设计中, 通道中心设计里程为CK30+821.91 m, 加固形式为密排单管旋喷 (Φ600 mm@450 mm) ;在施工图设计阶段, 通道位置维持原招标设计不变, 考虑到当地的地层特性, 因而对招标设计进行加强, 将其改为密排单管旋喷 (Φ450 mm@450 mm) +袖阀管注浆, 加固范围如图1所示。
(2) 2#联络通道原加固施工情况回顾。按施工图设计方案加固, 加固方式为单管旋喷+袖阀管注浆, 单管旋喷注浆量为250 kg/m, 压密注浆量为400 kg/m。加固完成后检查发现:7~12 m加固效果好, 岩芯呈柱状, 连续性好;12~15 m加固效果较差, 岩芯呈块状, 局部无加固体;15 m以下为原状地层, 无加固体。尔后, 又采用双管和三管旋喷进行试桩, 但效果均达不到设计要求。
2. 原变更施工方案的必要性。
不管是从安全风险方面考虑, 还是从法律法规和合同约定方面考虑, 都必须对原设计方案进行变更和完善。
(1) 安全风险方面。结合该线路中宝体公园站基坑开挖、宝坪区间暗挖隧道、18标暗挖隧道施工中出现的涌水、涌沙和塌方情况来看, 2#联络通道在原加固状态下, 即使采用洞内全断面注浆, 也无法保证达到安全开挖要求, 无法完全避免涌水、涌沙的情况。
另外, 该通道位于交通繁忙的新湖路下方, 道路两侧为麻布村的楼房和商铺。楼房高4~5层, 距隧道边线15~21 m。且隧道上方管线较多, 有路灯线、雨水管、污水管、自来水管、煤气管和电信光缆等。另外, 西乡街道管理所距左线隧道仅15 m, 且大门正对2#联络通道。经调查:西乡街道管理所的建筑为人工挖孔桩基础, 深26 m, 为摩擦桩;隧道南侧为麻布村居民楼, 高4层, 也为摩擦桩, 距隧道21 m。在这两栋房屋后方和两侧, 还有多栋居民楼, 地面环境复杂。
在采用原施工设计方案加固之后, 取芯结果证明未达到加固目标, 并且在右线挖孔桩取钻杆过程中多次出现涌水、涌沙事故, 最后不得不安放护筒才完成施工。这也进一步证实了原设计方案的欠缺和当地地下水的丰富。可如果仅靠洞内全断面注浆, 也难以控制风险。在地表环境如此复杂的地段, 如果出现不可控的涌水、涌沙, 轻则地表塌陷、管线受损、建筑物开裂, 重则将会破坏成型隧道, 造成无法估量的损失。由此, 也得出了只有先进行降水施工才能满足后续施工需要的结论。但在降水施工中, 如果采用开放式降水, 则不仅会因该通道地层的渗透系数较大而无法保证降水效果, 而且可能导致附近建筑物出现不均匀沉降, 最终造成严重的负面影响。因此, 综合考虑各方因素, 最终确定采用连续墙帷幕式降水法。
(2) 法律法规和合同方面。鉴于该联络通道特殊的地质条件和采用原设计方案的实际加固效果, 在目前的条件下, 将无法保证施工安全, 严重时可能危及施工人员的人身安全。《中华人民共和国劳动合同法》第三十二条规定, “劳动者拒绝用人单位管理人员违章指挥、强令冒险作业的, 不视为违反劳动合同劳动者对危害生命安全和身体健康的劳动条件, 有权对用人单位提出批评、检举和控告。”鉴于此, 必须对原加固设计方案进行修改和完善。
三、最终确定的加固方案
经多方咨询, 并结合该工程的水文地质条件, 最终确定选用“地下连续墙止水帷幕+深井降水”的加固施工方案。
通道围护结构为厚600 mm的地下连续墙, 采用冲桩机配合槽壁机成槽, 深入黏土层2 m。待2台盾构全部通过后, 在通道轮廓两侧施工800 mm降水井, 井底在通道底以下3 m。
四、场地分期与平面布置
受场地限制, 该连续墙的施工分两期进行, 一期主要施工原围挡范围内可施工的连续墙, 二期为一期施工剩余部分, 场地分期围挡。根据该工程的施工条件, 将连续墙的施工分为三个阶段。
1.第一阶段。
一期围挡内施工, 包括导墙、泥浆池和连续墙的施工及路面恢复。
2. 第二阶段。
在一期路面恢复并达到通车条件后, 开始二期连续墙施工。在第一与第二阶段施工过程中, 当浇筑好的混凝土强度达到70%时, 在连续墙施工接缝内侧钻3个压密注浆孔, 然后通过压密注浆进行封堵, 以加强止水效果。
3. 第三阶段。
待2台盾构机全部通过通道后, 先在洞内对连续墙与管片缝隙注浆封堵, 然后在新湖路中间占道并施工2口降水井, 待达到降水条件后, 再在洞内进行通道开挖工作。
五、结论
复杂地层中井筒马头门加固技术研究 第4篇
1 工程概况
1.1 地质状况
地层区划属华北地层区鲁西地层分区, 区内多被第四系覆盖, 基岩出露甚少。副井马头门所处的地层主要由石灰岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩等组成。其中上部为泥质胶结, 下部为矽质胶结, 且在底部为粉细砂岩互层。井田地层走向大致呈南北、倾向东的单斜构造, 发育有次一级宽缓褶曲并伴有一定数量的断层, 构造复杂程度中等。副井马头门位置所处的岩层节理裂隙较发育。经取样化验分析, 顶板岩层地开石含量为41.6%, 底板高岭石含量为67.5%, 这些矿物成分均有一定的膨胀性。
1.2 设计与施工情况
副井马头门东西长52m, 断面为直墙半圆拱形, 掘进宽度6.9m, 掘进高度从4.5m变化至8.35m。副井井筒马头门开挖后一次支护采用锚网喷联合支护, 其支护参数如下:
锚杆:采用三级螺纹钢, 直径20mm, 长度2200mm, 间排距1000mm×1000mm, 使用Z2350型树脂药卷, 用量2卷/锚杆, 设计预紧力矩400N·m;锚索:采用低松弛钢绞线制作, 直径15.24mm, 长度6000mm, 每断面1根;托盘:采用蝶形托盘, 规格250mm×250mm×16mm。
金属网:采用10号铁丝编制, 网格80mm×80mm, 规格根据断面轮廓设置。混凝土喷层:采用C20混凝土, 喷厚100mm。
2 支护加固对策
由于副井马头门是矿井重要的咽喉硐室, 必须保证工程质量的安全可靠, 为此, 巷道采用了“高强预应力让压锚杆+注浆锚杆+注浆锚索+锚杆锚索桁架”加固方案。
2.1 锚注支护提高了锚杆结构强度和锚固力
普通锚杆轴向受力和侧向剪应力过分集中于孔口端部, 当围岩发生较大变形时, 锚杆轴向力和侧表面剪应力也随之增大, 易使锚杆与围岩之间发生剪切破坏或锚杆被拉断, 锚杆在轴向力或侧表面剪应力集中部位失去支撑作用, 从而使这部分围岩因失去锚固支撑而脱落[1,2]。随着围岩变形的继续发展, 锚杆侧表面剪应力最大部位将不断向围岩深部转移, 最终导致锚杆全长丧失支撑能力。究其原因, 普通锚杆失效主要是因为其强度和变形与围岩不相适应。锚杆支护则克服这一缺陷, 锚注支护首先安设锚杆, 锚杆迅速提供锚固力, 限制围岩变形。待围岩变形达到一定值时实施锚杆注浆, 以注浆提高锚杆自身强度, 改善其受力状态, 增加锚杆的锚固作用。
2.2 注浆加固作用机理
研究表明, 宏观上沿硐室轴向围岩裂隙发育, 张开度较大, 浆液渗透性好。浆液注入岩石较大的微孔隙中, 使岩石的宏观孔隙度降低, 致密程度增加;浆液同岩石中的某些物质成分发生反应, 改变了岩石的物质组成;在岩体结构凝结后, 对结构面进行充填加固, 排除了原先存在于结构面空隙中的水分和空气, 改变了岩体中各种物相比例关系, 使破碎岩体重新胶结成整体, 改善了力学参数, 提高了岩体的完整性和抵抗力。同时, 也改善了工程岩体的物理环境和锚杆条件。
2.3 预应力锚索作用机理
预应力锚索框架加固防护是把破碎松散岩体锚固在地层深部稳固岩体上, 通过施加预应力, 使锚固范围内的松软岩体挤压紧密, 提高岩层间的正压力和摩阻力, 阻止开裂松散岩体位移, 从而达到加固目的, 通过锚索施加一定的预应力抑制岩体变形提高滑动面抗剪力, 改善岩体质量提高岩体整体稳定性。如果锚索所在的滑动面产生了错动, 锚索可根据设计预紧力在阻止岩体相对滑动的情况下适当释放部分应力, 可使锚索与岩体共同作用, 协调变形。
3 支护参数及施工工艺
3.1 高强预应力让压锚杆
马头门及连接部分一次支护宽度≥5.0m段:锚杆选用Ф25mm×3000mm, 锚杆间排距800mm, 遇梁、相贯巷, 排距可调整, 但只能小不能大;马头门及连接部分一次支护宽度<5m, >4m段:锚杆选用Ф22mm×2500mm, 锚杆间排距800mm。
3.2 注浆锚杆
注浆锚杆直径D=25 (M24) 冷轧无缝钢管, 壁厚δ=4mm-6mm;锚杆长度L=2000mm;注浆锚杆间排距为1600mm, 孔口位置在锚杆之间的三角带呈梅花形布置。
3.3 注浆锚索
在马头门及连接部分拱基线以上采用注浆锚索锚固, 注浆锚索间排距2400mm×2400mm。马头门及连接部分宽<5m>4m时, 选用Ф15.24mm×6300mm注浆锚索;马头门及连接部分宽≥5.0m时, 选用Ф17.8mm×8300mm注浆锚索, 按图1施工。
1-高强预应力让压锚杆;2-注浆锚杆;3-注浆锚索
3.4 锚杆锚索桁架
1-高强预应力让压锚杆;2-注浆锚索;3-注浆锚杆;4-锚杆锚索桁架
根据围岩状况, 如墙部围岩不稳定, 在墙高≥2600mm以上断面可采用锚杆锚索桁架支护, 规格锚杆Ф22mm×2800mm, 锚索拉杆选用Ф15.24mm钢绞线, 每墙设一组桁架, 桁架排距2.4m, 同锚索排距, 按图2施工。
4 加固效果
龙固矿井副井马头门自加固至今, 整个硐室处于稳定状态, 两帮、顶板及底板变形量很小。可见, 采用联合锚注加固方式能有效控制围岩变形, 保证围岩的整体稳定性。通过联合锚注加固技术, 大大提高了支护效果, 缩短了工期取得了良好的经济效益, 值得类似工程借鉴。
参考文献
[1]王以功, 等.锚注支护机理及参数优化研究[J].地质与勘查, 2002, 5.
地层加固 第5篇
随着城市轨道交通的发展, 盾构施工技术得到广泛的应用。端头加固是盾构始发、盾构到达的一个重要技术环节, 端头加固的成功与失败直接影响到盾构能否安全始发、到达。因此, 在盾构施工中, 应根据地质条件和施工环境, 寻求切实可行的加固方法, 确保加固方案、技术措施达到预期的目标, 以保证盾构始发与接收的安全, 最大限度降低工程风险。
本文根据苏州地铁4号线南门路站—团结桥站区间盾构接收地层加固施工的成功经验为例, 对复杂环境条件下加固方案的选取进行了分析研究, 希望能为以后在富水粉砂地层中进行盾构施工地层加固提供借鉴和指导。
2 方案选取
2.1 工程概况
该盾构接收端为团结桥站北端头井, 位于苏州市城区通往吴中区的交通要道人民路上, 为南门商业区, 人流量和车流量较大, 车站建于道路中央, 且紧邻团结桥和湄长巷河;设计图及现场实测车站围护结构距湄长巷河团结桥桥台基础最短距离约11.8 m, 施工环境复杂, 存在行人、车辆等动荷载, 安全影响因素多。
2.2 工程地质、水文地质情况
工程地质与水文地质情况见表1。
2.3 盾构接收端头加固原设计方案
由于北端头距团结桥桥台距离近, 不能满足三轴止水帷幕施工的要求, 设计方案为:在水泥搅拌加固的基础上盾构进出洞前实施水平冻结加固, 冻结加固区为环型, 纵向总长10.5 m, 环底厚2.3 m, 冻结壁厚1.2 m, 经加固的土体无侧限抗压强度不小于3.6 MPa, 抗拉强度不小于2 MPa, 抗弯强度1.6 MPa, 盾构到达前应拔出洞内冻结管 (原加固方案见图1) 。
2.4 盾构接收端头加固新施工方案
1) 新加固方案。a.端头盾构加固调整为7 m, 采用原设计φ850@600三轴搅拌桩进行加固, 7 m加固区搅拌桩水泥掺入量均采用原设计A区20%;b.原三轴止水帷幕变更为600 mm厚素砂浆浇筑施工的地下连续墙止水帷幕, 北端头距车站主体长度L=11.6 m;c.盾构区间端头加固止水帷幕采用600 mm厚素砂浆浇筑施工的地下连续墙, M5砂浆选用配合比为 (kg/m3) :水泥 (P.O42.5) ∶粉煤灰 (二级) ∶水∶中砂=270∶90∶280∶1 440;d.降水由原设计6口降水井+结合2口观测井, 优化为4口降水井结合3口观测井的降水措施, 井深同原设计图 (新加固方案见图2, 图3) 。
2) 选取理由。a.地质情况因素:根据地质详探描述团结桥南北端头盾构断面均处于 (4) 2粉砂夹粉土层 (厚度达9 m) , 该 (4) 2粉砂夹粉土层为微承压水层, 强度较高、压缩性低、渗透性好, 三轴搅拌桩止水帷幕成桩效果差, 不能有效的隔断外部水层, 盾构进出洞风险较高。b.周边环境因素:团结桥北端头井距湄长巷河较近, 地下水丰富, 冷冻施工时洞门凿除难度较大;如增加连续墙止水帷幕, 止水效果较好。c.交通疏导因素:盾构接收井位于车站北端头, 而车站建于道路中央, 受交通导改限制, 车站主体围护结构分两次施工, 主体结构采用半盖挖顺做法施工。盾构端头加固需分两期分别施工, 且临近桥台, 三轴搅拌桩止水帷幕受场地限制无法施工, 接缝处漏水隐患大。d.工期因素:由于团结桥站为半盖挖施工, 围护结构分为两期施工, 施工时间较长, 根据盾构区间隧道掘进速度和总体计划, 若采用原设计, 团结桥站施工进度将制约盾构机接收条件, 且三轴止水帷幕施工进度较慢, 如改连续墙止水帷幕, 工期可提前20 d~30 d左右。
3) 确保盾构接收辅助技术措施。a.盾构到达时加固止水帷幕共设置三道封水环箍:第一道位置:设置在掘进至距离接收端10环处, 到达止水帷幕前50 mm~100 mm位置处停机, 从聚氨酯注入孔注入聚氨酯形成封闭环, 通过隧道管片进行二次注浆, 保证第一道封水环效果;第二道位置:设置在中盾位置距离接收端6环处, 通过中盾注浆孔注入聚氨酯形成封闭环;第三道位置:设置在盾构机刀盘进入洞门时 (1环) 在4环位置处, 通过前盾注浆孔注入聚氨酯形成封闭环。b.盾构接收前破除洞门时进行“米”字形水平探孔实验, 进行少量水平注浆 (水泥水玻璃双液浆) 。c.盾构机刀盘距离车站距离接收端10环时, 保持土压0.08 MPa~0.03 MPa, 推力700 t~900 t, 速度控制在10 mm/min~20 mm/min, 同步注浆量控制在4 m3~4.5 m3。d.推进时在接收井内进行同步监控, 及时调整正面土压力设定值和掘进速度。在盾构机靠近围护结构后, 将切口正面土压力降至0, 盾构机停止推进。待确认门洞破除完毕后, 继续推进至接收架。盾构机司机在此过程应密切注意刀盘马达的动力变化, 如出现异常应放慢推进速度或停止推进。
3 原设计加固方案与新方案经济性对比
原设计盾构区间端头加固方案造价见表2, 变更后盾构区间端头加固方案造价见表3。
4 结语
盾构端头加固是盾构始发、接收技术的重要环节。洞门破除、盾构机出洞时, 端头土体暴露, 地层原受力平衡破坏, 作用荷载和应力将发生变化, 洞门坍塌涌水时有发生, 必须重视富水粉砂等软弱地层加固方案选取的合理性和经济性。
本文通过采用素 (砂浆) 地下连续墙加水泥土搅拌桩加固技术的实施, 成功对洞门后方土体进行加固, 并成功出洞, 得到以下结论:素 (砂浆) 连续墙作为止水帷幕可以解决微承压水、富水粉砂软弱地层盾构土体加固止水问题;素 (砂浆) 地下连续墙加水泥土搅拌桩加固组合能解决临近河流、桥台等复杂环境盾构接收风险大的问题, 经济性和实效性较好。
摘要：结合某地铁车站工程的地质和环境条件, 采用了素连续墙止水帷幕与水泥搅拌法组合的盾构接收地层加固方法, 并阐述了该方法的施工技术, 经实践证明, 该加固方法确保了盾构端头土体的稳定性, 优于冻结法加固的效果和经济效益。
关键词：粉砂地层,盾构接收,地层加固,止水帷幕,素连续墙
参考文献
[1]GB 50307—2012, 轨道交通岩土工程勘察规范[S].
[2]GB 50446—2008, 盾构法隧道施工与验收规范[S].
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[4]陈钦亮, 钟志全.盾构到达端头加固失效再处理技术[J].盾构工程, 2010 (7) :76-78.
地层加固 第6篇
第四纪阶段, 地球表面经受了内外地质应力的综合作用, 形成了一系列与地质构造及气候环境相联系的第四纪堆积物。砂砾地层就是第四纪沉积物中的一种具有鲜明特征的松散粗碎屑堆积层。砂卵石一般尚未固结成岩, 大多保持松散状态几渗透孔隙分布不均匀, 渗透系数分布不均匀, 渗透系数大, 渗透能力强。砂卵石地层成孔比较困难, 钻进过程中经常出现孔壁坍塌, 需要采取必要措施进行护壁和防止埋钻事故发生。由于砂卵石地层渗透系数大, 渗透能力强, 导致砂卵石地层无法有效的利用泥浆护壁。注浆技术是一门适用性强、应用范围广的工程技术。由于注浆是对岩土的原位加固并能改变岩土固有的物理力学性质, 所以应用十分广泛。注浆加固与其它加固方法相比有明显的优点:它具有施工设备简单、投资小、损耗少, 操作工人少, 工期短、见效快, 施工中产生的噪声和振动小、对环境影响小, 在狭窄的场地和矮小的空间均可施工, 加固深度可深可浅、易于控制等许多优点。所以在砂卵石地层中采用注浆加固的方法是有效可行的。
在砂卵石地层中采用渗透注浆加固是一种比较合理的方式。渗透注浆不仅没有破坏砂卵石地层的现有结构, 也没有扰动砂卵石地层中的关键块, 而且充填了砂卵石地层中的孔隙, 增加了砂卵石地层颗粒之间的粘结强度, 对加固砂卵石地层有很好的效果。通过查阅国内外大量文献资料发现, 在目前的渗透注浆理论研究中, 人们多是把浆液简化为牛顿流体, 而且没考虑浆液的时变性, 没有任何一个公式能真正准确地反映出浆液在多孔介质中的渗流规律, 这些公式各自存在着某些缺陷, 甚至与实际之间相差很大, 公式的结论多为指导性的, 因此, 大多数注浆工程报导或论文中, 只介绍注浆工艺过程和注浆效果, 很少进行注浆理论的分析研究。因缺乏完善的理论指导, 影响了注浆效果和技术经济指标的提高, 造成人力物力的许多浪费。所以, 从浆液粘度方面来优化渗透注浆理论计算公式很有必要。王雄鹰在《水泥浆液粘度随时间变化的试验研究》一文中通过试验, 得出时间、水灰比、添加剂对浆液粘度的影响。浆液的流变性是反映浆液在外力作用下的流动性。浆液的流变性按时间效应和力学特性分类如表1。本文以牛顿流体在地层中的渗透公式为基础, 来进行理论计算公式优化。
2 渗透注浆理论
渗透注浆, 是在不足以破坏地层构造的压力 (即不产生水力劈裂) 下, 把浆液注入到粒状土的孔隙中, 从而取代、排除其中的空气和水, 而基本上不改变原状土的结构和体积。代表性的渗透注浆理论有球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。本文以球形扩散理论 (Magg公式) 来进行研究。
球形扩算理论 (Magg公式) :
公式假设:
⑴浆液从钻杆底部孔注入土体, 注浆源为点源, 浆液在地层中呈球状扩散。
⑵浆液为牛顿流体, 浆液扩散模型见图1。
马格浆液渗透扩散公式如下:
根据达西定律:
式中:
根据边界条件, 由式 (1) 推导出:
已知, 同时考虑r1》r0, 即, 于是式 (2) 、 (3) 化简为:
式中:K为地层的渗透系数 (cm/s) ;Q为浆液流量 (cm3/s) ;Kg为浆液在地层中的渗透系数 (cm/s) ;β为浆液粘度与水的粘度比, A为渗透面积 (cm2) ;r, r1为浆液的扩散半径 (cm) ;h0为注浆点的地下水压力水头 (cm) ;h1为注浆压力水头 (cm) ;H为地下水水头和注浆压力水头之和 (cm) ;r0为注浆管半径 (cm) ;t为注浆时间 (s) ;n为孔隙率;μw为水的动力粘度系数 (mPas) ;μg为浆液的动力粘度系数 (mPa.s) 。
3 渗透注浆公式研究
人们在注浆工程中的计算中, 往往都忽略了浆液粘度是随时间变化这一因素, 即只按浆液的初始粘度进行计。而对于大多数浆液来说, 其粘度是随时间的延长而增加的, 这就使得计算所得的理论值比实际中浆液的扩散范围大;也就是说按照目前的理论计算结果进行注浆, 浆液实际扩散半径达不到所需的扩散半径, 很容易造成工程隐患。水泥浆液是一种粘度渐变型浆液, 粘度随时间的变化呈指数关系。所以有必要对现在经常用到的注浆扩散公式进行改进, 把粘度随时间变化的关系考虑进去, 这样计算出的结果会更加符合实际。由于在实际注浆过程中浆液粘度是不断增加的, 采用浆液各时刻段的粘度平均值作为注浆参数可以更好的反映浆液扩散的实际情况。采用浆液粘度各时段的平均值作为注浆参数的方法考虑了浆液粘度变化的影响, 更为合理。下面从这一点出发, 利用积分的方法求出浆液粘度的平均值, 进而推导出粘度渐变型浆液的注浆半径、注浆时间的计算公式。
通过积分得浆液粘度的平均值为:
式中:为浆液粘度的平均值, 单位 (mPas) ;
u-t-为浆液粘度与时将的函数关系;
t注浆时间, 单位 (s) 。
浆液的粘度u (单位:mPas) 和浆液密度ρ (单位:g/m3) 有如下关系:
式中:v为流体的运动粘度, 单位 (m2/s) 。
另外浆液粘度u (单位:mPas) 对水粘度uw (单位:mPas) 比β为:
所以有:
式中:β为浆液粘度对水的粘度比;
ρw为水的密度, 单位 (g/m3) ;vw为水的运动粘度, 单位 (m2/s) 。
球形扩散理论, 马格公式可变为:
4 结论
浆液粘度是随时间而变化的, 按浆液粘度初始值进行计算有很大的弊端, 把浆液的粘度随时间变化这一因素考虑进去, 计算结果会更接近实际。但是浆液的粘度是时间的指数函数, 指数函数是一个连续的曲线函数, 也就是说浆液粘度时时刻刻都在变化的, 而我们的注浆工程是一个持续的时间段过程, 所以把注浆时间段内浆液粘度的平均值用来进行理论公式计算更加合理。
摘要：现有注浆理论都把浆液粘度按定值考虑, 而大多数浆液粘度是随时间增加的, 按照现有理论计算就会造成工程隐患。本文在现有渗透注浆理论的基础上, 应用渗流力学和积分知识, 对浆液粘度系数的计算进行优化, 得出用浆液粘度的时间段平均值来代替初始值进行计算, 更符合浆液的实际扩散规律。
关键词：渗透注浆,砂卵石地层,粘度系数
参考文献
[1]王雄鹰.水泥浆液粘度随时将变化的试验研究.山西建筑, 2009
[2]张顺金.砂砾地层渗透注浆的可行性及应用研究.中南大学, 2007
[3]杨坪.砂卵 (砾) 石层模拟注浆试验及渗透注浆机理研究.中南大学, 2005
[4]潘志强.均匀砂层渗透注浆计算方法的研究.岩土工程界, 2003
地层加固 第7篇
近年来, 随着我国基础设施大规模建设, 新建或改建隧道工程与既有线交叉的情况越来越多。如果对下穿工程采取的工程措施不到位, 将会对既有线的正常使用产生影响, 甚至造成严重破坏。因此施工过程中采取注浆等辅助措施对保证结构施工与既有线运营的安全尤为必要。本文针对供水隧道下穿高速公路过程, 提出不同的注浆加固方案, 并将各方案对施工过程中减小路面沉降的作用进行分析。
2 工程概况
辽西北供水工程穿越沈吉高速公路段位于辽宁省清源县东2km左右, 属于浑河河谷浅埋段, 在隧洞桩号K95+835~K95+950位置穿越沈吉高速公路, 线位交角90°。穿越部位洞顶埋深12.6m, 下穿地段隧道穿越地层主要为凝灰质砂岩、凝灰岩, 弱风化为主, 局部为强风化, 岩石强度低, 为较软岩。本段洞室围岩类别以V级为主。
3 主要参数
(1) 地层参数
(2) 衬砌结构多数
隧洞开挖后对隧洞洞顶圆砾进行加固处理, 注浆范围为顶拱90°, 注浆孔直径为Φ76, 孔深一直钻入圆砾层中1m。90°范围以外采用固结灌浆对围岩进行固结, 孔深3.5m, 环向设置6个孔, 纵向间距3.0m, 梅花型布置。
隧洞开挖时采用Φ42小导管超前支护, 小导管间距0.3m。隧洞开挖采用台阶分步法开挖, 开挖的循环进尺不大于1m。初期支护采用型钢钢架HW150间距0.6m;锚杆采用Φ25L4000@1000×1000, 钢筋网采用Φ8@150×150, 喷射混凝土C30厚度200mm。
4 模拟及分析
4.1 计算模型
本文采用Midas GTS软件建立地层结构模型, 对下穿隧道施工过程进行模拟, 计算模型的边界范围是:水平方向取隧道左右4倍洞径即32m;竖直方向隧道下方取仰拱底部30m范围, 隧道上方覆土按照实际埋深取12.6m, 既有线按照4m高土层等效替代, 即地层结构模型尺寸为70m×56m (宽×深) 。模型中各地层及结构材料参数参照表1、表2选取。
4.2 计算假定
(1) 采用弹塑性计算模型;
(2) 采用均一地层, 岩土体的变形是各向同性的;
(3) 隧道的受力和变形是平面应变问题;
(4) 不考虑地下水的影响;
(5) 路面上部施加车道荷载, 车道荷载的均布荷载标准值为qk=12k N/m。
4.3 模拟说明
计算中采用隧道与地层共同作用的受力模式模拟分析隧道结构的受力。初期支护采用梁单元, 围岩采用二维平面单元模拟。从偏于安全的方面考虑, 隧道上台阶开挖后, 初期支护承受40%的围岩压力, 隧道下台阶开挖后, 初期支护承受全部的围岩压力, 二衬作为安全储备, 不在施工模拟计算中考虑。本次计算共对三种工况进行模拟。
工况一:不对地层进行注浆加固, 直接开挖;
工况二:按照原设计采用洞内注浆加固地层, 再进行开挖作业;
工况三:采用地表注浆方式对地层加固, 再进行开挖作业。
4.4 模拟结果
(1) 工况一
在不对地层进行加固处理的情况下开挖隧道。计算结果如图2~图6。
根据计算结果显示, 路面最大沉降量为24.3mm, 初期支护最大轴力627.25k N, 最大弯矩64.01k N·m。
(2) 工况二
按照原设计在隧道内对地层采用注浆加固, 注浆范围深入圆砾层1m, 计算结果如图7~图11。
根据计算结果显示, 路面最大沉降量为21.2mm, 初期支护最大轴力515.64k N, 最大弯矩64.70k N·m。
(3) 工况三
采用地表注浆方式对地层进行加固, 加固范围为隧道跨度2倍范围内, 计算结果如图12~图16。
根据计算结果显示, 路面最大沉降量为15.3mm, 初期支护最大轴力626.01k N, 最大弯矩45.45k N·m。
4.5 模拟结果分析
根据路面沉降槽曲线, 隧道中轴线两侧0~20m范围为路面沉降区域, 20~35m范围由于沉降区地层向侧向挤压产生轻微隆起。对比曲线可见, 对隧道上方地层进行加固可有效控制地表沉降, 采用地面加固措施, 加固范围较大, 对控制地表沉降效果最明显。
比三种工况的计算结果, 采用注浆方式对地层进行加固可一定程度上减小隧道开挖引起的地层沉降, 其中洞内注浆可减小沉降量3.1mm, 约占沉降量的12.8%, 地表注浆可减小沉降量9mm, 约占沉降量的37%。根据初期支护结构内力计算结果, 对地层加固后可以减小结构内力, 洞内注浆可使初期支护最大轴力减小17.8%, 地表注浆可使初期支护最大弯矩减小29%。
5 结语
(1) 洞内注浆和地表注浆的方式可有效控制隧道开挖引起路面沉降量, 但无法减小沉降范围。
(2) 本工程隧道施工前, 需从地表对地层进行注浆加固。下穿公路施工前隧道需打设大管棚, 及时对周边围岩注浆加固, 以减小隧道施工导致的土体固结沉降, 降低路基及路面的影响程度。
(3) 供水隧道穿越高速公路施工期间, 需对高速公路进行交通管制, 尽可能避免重车直接行驶在没有施作二衬的隧道顶部对应路面上, 确保施工及行车安全。
摘要：基于数值模拟, 对供水隧道下穿高速公路施工时, 不同地层加固措施对上方公路沉降产生的影响进行分析, 对沉降模拟结果进行比对, 选择最优方案, 降低施工风险, 保证高速公路正常运营。
关键词：供水隧道,下穿高速公路,加固,数值模拟,沉降
参考文献
[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2003.
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