青岛地铁近距离交叠隧道施工.pptx

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　第八届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会召开！
青岛地铁近距离交叠隧道施工数值模拟与变形控制研究
王　渭　明
山东科技大学
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提　　纲
1、工程背景
2、研究方案与技术路线
3、研究内终紧密相贴，即地基的沉陷或隆起与梁的挠度处处相等
新线隧道
既有隧道衬砌弹性梁模型
、既有隧道衬砌计算模型
求解
AB段：可由初参数法求出
BC段：k=0
BC段边界条件：
B点 ：
C点 ：
对称：
O点（中点）：
结论
其中: S1 、 分别为新隧道开挖引起的既有隧道衬砌拱底变形槽反弯点处的沉降量和最大坡度角。
为了防止衬砌开裂破坏，应该提前在既有隧道施工时，在衬砌变形槽反弯点处设置变形缝。
、交叠隧道变形规律研究
近距离交叠隧道的开挖会对地层产生两次施工强扰动，进而会显著增大地表的变形，同时地面沉降区的变形形态也会发生复杂变化，从单条隧道开挖的地表沉降槽向复杂的沉降漏斗转变。
地表沉降漏斗的形成过程仿真模拟
模拟数据分析
先开挖下部隧道，后开挖上部隧道
先开挖上部隧道，后开挖上部隧道
地表变形规律特征
（1）下线隧道开挖时，地表最大沉降量位于两条隧道轴线交点、。
（2）在下线、上线隧道同时开挖时，地表形成的最大不均匀沉降槽与上线隧道轴心斜交，角度基本呈42度、并偏向埋深较浅的隧道轴线。
（3），下线隧道轴线方向最大水平位移出现在距上线隧道轴线两侧1倍隧道洞径处。。
(4)、先开挖下部隧道比先开挖上部隧道将产生更大的地表变形，而且地表沉降槽曲线的斜率也会增加
(5)、如先开挖上部隧道，在开挖下部隧道时，上部隧道能够起到阻隔下部隧道开挖影响的作用，减少地表变形。
建议 首先开挖上部隧道，而后进行近距离下部隧道的开挖
近距离交叠隧道围岩变形特征（5点）
(1)、两条隧道的塑性破坏区会相互联通
已开挖隧道段
开挖面
未开挖隧道段
既有隧道
交叠隧道夹层
假象平面
开挖引起的
沉降槽
沉降槽范围
沉降槽范围
最大沉
降量S
（2）由于进入地层沉降槽的位置不同，导致既有隧道衬砌不同截面的变形不同从而引起不均匀变形。
（3）下部新线隧道穿越既有隧道的施工过程中，由于横向不均匀变形使既有隧道拱角处将承受较大弯矩作用
截面 1
截面 3
截面 2
(4)既有隧道衬砌拱顶、拱角、直墙、拱底均承受拉应力，这些部位容易产生破坏 。
(5)、施工中既有隧道衬砌拱角处将出现较大弯矩
、交叠隧道变形控制
（1）选定了五种工程加固措施，通过模拟，研究它们的加固效果和加固特点，比较分析其变形特征、敏感性参数（表2和表3）。
（Ⅰ）加长新线隧道衬砌拱角的锚杆长度
（Ⅱ ）增加新线隧道初喷砼的厚度和标号
（Ⅲ ）设置超前注浆小导管
（Ⅳ ）在新线和既有隧道直墙底部设置锁脚锚管
（Ⅴ ）既有隧道拱底注浆加固
五种工程加固措施：
表 2不同加固措施的变形特征参数
表3　不同加固措施的变形特征参数相对Ⅰ方案的增量
（2）建议加固方案
方案1：加长拱角锚杆+增加初喷砼刚度+拱底注浆
方案2：加长拱角锚杆+超前注浆小导管支护+锁角锚 管

通过对比，建议新线隧道施工时采用方案2
表4　 建议方案交叠工程变形特征参数
(3)开挖方案优化与控制参数
采用方案2加固，对台阶法、双侧壁导洞法、CRD法等三种施工方法穿越隧道的施工过程进行了开挖模拟分析。给出了不同施工方法每开挖步所产生的拱顶沉降量和分步开挖的变形控制标准。提出了近距离隧道穿越既有隧道的建议施工方法和控制参数。
开挖动态过程
现浇砼支护
初喷砼支护
锚杆
第一步 模拟开挖上部台阶并支护
第二步 模拟开挖中部核心土
第三步 模拟开挖下台阶并初支护及现浇砼衬砌
锁脚锚管
初喷砼支护
台阶法开挖断面网格划分
第一步 模拟开挖左右导洞并支护
第二步 模拟开挖中间上台阶并支护
第三步 模拟开挖中间下台阶并初支护、拆除隔墙及二次现浇砼衬砌
眼睛法开挖断面网格划分
初喷砼支护
锚杆
锁脚锚管
锁脚锚管
初喷砼支护
现浇砼支护
钢支撑隔墙Beam模拟
第一步 模拟开挖左上导洞并支护
第二步 模拟开挖左下导洞并支护