浅埋隧道下穿高速公路施工方法比选

浅埋隧道下穿高速公路施工方法比选

摘要:伴随着我国社会和经济突飞猛进的发展与进步,我国的城市化建设进程也在不断加快,这在一定程度上推动了地铁隧道工程的开展,这其中不可避免地将会对下穿高速公路施工方法进行应用,浅埋地铁隧道下穿高速公路施工方法比选就显得极为重要。

关键词:浅埋隧道;施工方法;隧道开挖

1地铁随道工程概况

地铁隧道工程线路设计属于单洞双线,其中下穿高速公路路堤及涵洞出口的隧道长110多米,隧道和高速公路的相交位置夹角为50度。浅埋隧道下穿高速公路处往往地址条件较差,根据岩土勘查报告表明,页岩与第四系土层属于主要的下穿段地质,岩石存在较大的破碎,属于V级围岩的范畴,高速公路路面与下穿地铁隧道拱顶,二者之间的距离高度为23m,涵洞属于拱涵形式,洞口孔径为4m,洞口高度为5m,由于受到地质条件的限制,翼墙露出地表处的高度为2~5m,高速公路路堤位于翼墙墙背后,该段下穿地铁隧道具备比较浅的埋深,其和涵洞处最小水平只有2.2m的距离,在涵洞出口位置处,下穿隧道最小埋深仅仅为0.8m,由于涵洞属于通向拌合厂的出口,不能对该路段进行封闭,只有这样,才能使地铁隧道工程的施工进度得到保障。

2建立模型

下穿地铁隧道线路方向和既有高速公路斜交为50度角,利用对隧道三维几何模型的建构,能够将隧道和高速公路具体位置的关联,体现出来。与此同时,关于隧道施工工程对高速公路地面所造成的影响方面,通过隧道三维几何模型的建构,也有助于科学高效分析工作的开展,由于现场地质条件比较繁琐复杂,利用所建构的模型,针对土层和建筑材料,能够开展相关的简化工作,将隧道围岩和土体均看作各向同性体,关于屈服准则方面,对Mohr-Column准则进行了运用,能够通过3D实体单元,开展模拟工作,相关地质勘查报告属于土体参数来源,在进行具体施工工作的过程中,通过钢筋对锚杆进行制作。主要运用钢筋拱架和混凝土进行初次支护与二次衬砌,因此屈服准则具有一定弹性,通过2D单元进行划分,通过模拟法将初期支护的等效弹性模量计算出来。在通过模拟软件对模型进行建造的过程中,为了能最大限度减少所生成的尺寸效应,实现模型边界约束影响的降低,提升软件计算分析过程中的精确度,将地铁隧道跨度的3~5倍确定为模型边界。

3浅埋地铁隧道下穿高速公路施工方法比选

3.1垂直方向位移

针对四种不同的施工工法而言,由隧道施工到相同地点的过程中,通过比较隧道四周所有观测点竖向位移的监测数据,可以得知在四种施工工法中,最小的当属所有监测点的沉降值,CRD法与CD法紧随其后,通过对八个监测点的沉降值进行比较,这两种工法的沉降值大体相同,沉降值最大的就是台阶法。针对左右边墙处的竖向位移值而言,这四种工法间所存在的差别非常小,左边墙位移值大约为1cm,右边墙位移大约为-0.2cm,关于隧道底部的情况方面,其和拱顶大致相同,在利用台阶法进行施工,则能够实现隧道拱底最大隆起值的保证。利用相关比较工作可以得出,能取得最为良好施工效果的就是双侧壁导坑法,CRD法与CD法紧随其后,由于施工工作比较繁琐复杂,为了有效对相关成本费用进行控制,可以对CRD法进行运用。

3.2水平方向位移

利用监测点水平位移具体数值对比工作的开展,可以得出相比较于双侧壁导坑法,台阶法、CD法与CRD法的相关数值都比较小,通过对这三种施工方法进行系统对比,在这四种功法中,所引起的水平位移值最小的就是CRD法,其次就是CD法。关于隧道水平收敛的控制方面,控制效果不够理想的,就是双侧壁导坑法与台阶法,CD法和CRD法的控制效果所存在的差别不大,由此可见,关于隧道水平位移控制工作方面,利用这两种方法,能够取得比较良好的效果。

3.3地表沉降

通过观察四种开挖工法的沉降曲线,并对各种施工方法进行比较与分析,出现沉降最大的当属台阶法。与台阶法相比较,其他三种工法监测点处的地表沉降值出现了不同程度的减小情况。关于高速公路地表沉降的控制工作方面,控制地标沉降效果最为突出的当属双侧壁导坑法,CRD法与CD法紧随其后,关于二者的对比方面,沉降值更小的就是CRD法,关于相同监测点上的沉降值方面,这两种工法和双侧壁导坑法具有特别小的差距,效果最不理想的就是台阶法。在下穿施工工作中,其重点内容之一就是对地表沉降进行控制。通过相关模拟结果可以得出,双侧壁导坑法是最优的施工方法,出于对现场施工进度与工程造价的考量,与现场具体情况相符合,并且能够取得良好施工效果的就是CRD法。

4结语

在开展浅埋地铁隧道下穿高速公路施工工作的过程中,应当分布开展小断面的开挖工作,这样能够实现掌子面开挖面积的缩减,进而实现施工对隧道附近土体扰动的减少,在进行地表沉降控制工作的过程中,通过科学方式方法的运用,能够促使地面沉降工作得到高效控制,加快推动地铁隧道下穿高速公路施工工作的顺利开展,为后续工作的顺利进行,创造良好条件。

参考文献

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作者:韩永祥 单位:中铁十一局集团第一工程有限公司