土木在线论坛 \ 道路桥梁 \ 隧道工程 \ 软土地区隧道明挖法的典型断面结构受力及围护结构变形分析

软土地区隧道明挖法的典型断面结构受力及围护结构变形分析

发布于:2015-06-20 17:29:20 来自:道路桥梁/隧道工程 [复制转发]
城市隧道的施工方式一般分为明挖法和暗挖法,在场地和周边环境允许的情况下,明挖法具有施工方便、造价低的特点。明挖法中的基坑工程部分具有较多的风险和不确定因素,从而主导并控制着这类施工方法的安全性。本文以杭州紫金港隧道为工程背景,对明挖法隧道结构受力进行计算,并对典型断面的深层土体侧向位移监测结果进行了分析。

1工程概况
杭州紫金港隧道工程全长2.65km,其中文一西路北侧约0.5km为地面道路,其他为下穿隧道,长2.16km。隧道为双向四车道,中间隔断,等级为城市主干道。整个隧道设有3个匝道,其中A匝道和B匝道位于余杭塘河附近,隧道下穿余杭塘河。根据隧道开挖深度及考虑到规划中的轨交5号线与紫金港隧道斜交,其竖向围护结构采用钻孔咬合桩(其中桩间止水采用素混凝土桩)、地下连续墙(壁厚有800mm和1000mm)和SMW工法桩。内支撑为混凝土内支撑和钢管内支撑的单独及混合组合模式。
本隧道2个典型位置剖面分别为SMW工法桩和地下连续墙断面,其施工顺序为先施工三轴水泥搅拌桩、打入型钢、施工围檩和前后H型钢的连系梁。采用3道钢筋混凝土支撑,挖深为15.20m,位于K3+841.72~K3+883.0里程桩号。在挖深最深断面(挖深为18.5m),采用壁厚为1000mm的地下连续墙,设有3道钢筋混凝土支撑和3道钢支撑。紫金港隧道位于杭州的城西,分布在软土区域,土层的主要物理力学性能参数见表1所示。
表1 土层主要物理力学性能参数


2隧道主体结构受力及围护结构深层侧向位移分布
2.1隧道结构弯矩分布
图1为紫金港隧道围护结构和主体结构典型断面图,我们采用地层结构法对SMW工法桩断面和隧道埋置最深断面进行全过程施工分析,可得到隧道主体结构的弯矩(kN·m/m)分布,分别见图2和图3所示,由于隧道侧墙和中墙对顶板的约束作用,受到顶板上覆土重和地面荷载传递的作用,顶板弯矩呈W形分布。而对于底板,上部填土覆重和隧道结构自重主要通过中墙传递至底板,底板下部受到坑底地基土体的抗力,而底板侧墙转角处变形受到地下连续墙的约束作用,因此隧道底板在中墙处竖向位移最大,隧道底板结构最大弯矩出现在隧道中墙对应的底板处。但当隧道埋深较浅时,隧道底板弯矩呈W形分布(SMW工法桩断面),当隧道埋深较深时,底板弯矩呈V形分布,底板两侧弯矩内侧受弯。这与地层结构法计算结构相反,经分析,这是由于围护结构的侧向约束造成的,这对隧道结构进行配筋计算时尤为重要,否则可能导致隧道底板外侧开裂。
1434797009.jpg

图1 隧道围护结构及隧道主体结构

1434797012.jpg

图2 SMW工法桩处隧道

1434797035.jpg

图3 隧道埋深最深处隧道结构弯矩分布结构弯矩分布

2.2围护结构深层侧向位移分布
SMW工法桩断面基坑挖深15.50m,采用2道混凝土支撑,桩长28m,因轨交5号线与紫金港隧道斜交,因此,与隧道轴线垂直的断面两侧围护结构型式不同,一侧为SMW工法桩,另外一侧为地下连续墙,整个施工过程围护结构侧向位移监测结果见图4,SMW工法桩侧的最大侧向位移为27.6mm,发生在深12m附近,最大侧向位移为基坑挖深的1.78‰;地下连续墙侧的最大侧向位移为25.3mm,发生的位置与理论计算较接近,均在深10m位置附近,最大侧向位移为基坑挖深的1.63‰。
在采用地下连续墙基坑挖深的最深断面,挖深为18.5m,地下连续墙长度为36.50m,该断面施工过程中侧向变形见图5所示,最大侧向位移的实测值为44.8mm,发生的位置较为接近,大约在15m深处,最大侧向位移为基坑挖深的2.42‰。

图4 SMW工法桩断面竖向围护结构侧向变形

1434797043.jpg

图5 地下连续墙侧向位移沿深度变形

3结语
本文以杭州紫金港隧道为工程背景,对隧道明挖法的典型断面结构受力及围护结构变形进行分析得出:
(a)当隧道埋置较深时,由于竖向围护结构的侧向约束作用,导致隧道结构底板两侧内侧受弯,这与传统的采用荷载结构法计算结果相反。因此需要采用地层结构法的断面结果对隧道结构配筋进行复核。
(b)基坑围护采用SMW工法桩的断面,最大侧向位移占基坑开挖深度1.78‰,地下连续墙侧则为1.63‰;在基坑开挖深度最大、采用地下连续墙作围护的断面,围护结构最大侧向位移占基坑开挖深度的2.42‰。围护结构侧向变形较小,说明基坑的安全性远远满足要求。

1434797009.jpg


1434797012.jpg


1434797035.jpg


1434797043.jpg

这个家伙什么也没有留下。。。

隧道工程

返回版块

2.95 万条内容 · 267 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

大截面矩形隧道掘进机新型后推进系统的设计与应用

引言众所周知,矩形断面隧道比圆形断面隧道更能充分利用结构断面,合理的形状分布能减少土地征用量和地下掘进面积,有利于降低工程总体造价,被广泛应用于城市的地下人行通道、综合管廊等市政隧道工程中。在矩形隧道建造中,大都采用矩形隧道掘进机成套设备,其中的后推进系统是掘进机在施工中推进的关键设备。掘进机通过后推进系统中的液压油缸顶伸来产生向前掘进的动力。由于各种形式的小口径掘进机本体受后顶作用力面积较小,所用推进液压油缸数量少,较易控制。而大截面(6m×4m以上)矩形隧道掘进机(以下简称掘进机)不同于其他形式的小口径掘进机,因其大截面、大宽度矩形的特点,使掘进机在初始以及在以后的各个掘进阶段会受到各个方向的作用力,特别是受后推进左右两边的顶力影响比较大,通常容易形成水平方向的左右偏差,控制比较困难。

回帖成功

经验值 +10