地铁区间隧道过河过桥施工技术壹

地铁区间隧道过河过桥

施工技术研究

XX有限公司·合肥

工程概况工程特点和难点研究路线洞外施工控制技术研究洞内施工控制技术研究降水过程桥基响应三维非饱和渗流耦合分析施工过程桥基响应三维时空效应分析实施与效果主要业绩汇报主要内容XX河1

工程简介区间隧道下穿XX河和XX西桥平面图N樱花西桥XX河区间隧道1.1XX河现况河床两侧为浆砌片石挡墙，河床底部为素混凝土基础，河道基础为素混凝土块。河床宽度为14.9m。1.2XX西桥现况

XX西桥坐落于XX河上，总宽度为48m，长度为44.6m，中跨长15m，边跨长7.5m，桥头搭板长7.3m。竣工日期为1988年11月。1.2XX西桥现况XX西桥下部结构剖面图XX西桥是石拱与宽幅T梁构成的组合结构。桥墩基础为素砼，桥台、桥墩为水泥砂浆砌块石。1.2XX西桥现况1.2XX西桥现况隧道拱顶距桥墩基础底为4.4m，区间隧道设计断面形式为复合式衬砌，采用浅埋暗挖法施工。地层从上至下依次为：粉土、粉质粘土、粘土夹粉细砂等，上层滞水埋深为3.2～4.8m。潜水埋深为9.65～19.6m。由于XX河对地层水的补给作用，地层含水饱和。1.3设计施工简介地质条件复杂。地层软弱，地下水丰富。工程难度大。由于地层软弱，地下水丰富，XX河不能断流，暗挖施工容易引发突泥突水等工程灾害。安全风险高。隧道拱顶距桥基仅4.4m，XX西桥车流量大，是重要的交通要道，不能影响桥梁的安全和正常使用，作业环境和地表环境的安全风险非常大。工期压力大，作业环境(施工和加固)有限。据查新，国内外无类似工程可供参考，无成熟经验利用。2工程特点与难点3研究路线施工安全现状评估，制定控制标准等优化施工方案、有效预测施工效应、进行工艺试验等方案实施、效果评估、对策、总结、推广等施工工艺为：搭设北岸施工马道→左岸筑U型草袋围堰→左岸U型围堰内排水清淤→左岸U型围堰内铺设防水毯→搭设南岸施工马道→右岸筑U型草袋围堰并拆除左岸围堰草袋→右岸围堰内排水清淤→右岸围堰铺设防水毯→拆除南岸马道→防水毯导流→拆除左岸U型围堰→防水毯导流→拆除北岸马道→恢复原河道设施。防水毯导流范围为隧道对应河床前后各70m范围。4洞外施工控制技术4.1铺设防水毯导流为防止XX河水直接渗入隧道，拟铺设防水毯，开挖前须对XX河进行断流引排。XX河防水毯导流施工XX河铺满防水毯管井施工须在XX河草袋围堰内排水清淤完毕后就立即进行，施工完毕后铺设防水毯，管井周围亦用防水毯包裹严密，防止接头处渗水至隧道内。为了确保暗挖过河过桥的安全，提前五个月对XX河进行防水毯导流，防止河水直接补给地下，提前2个月进行降水施工。4.2地表降水施工为了避免隧道上覆含水土层对隧道开挖的不利影响，在XX河河床上平行隧道线路方向进行管井降水。降水井平面布置图过河段超前降水长管棚超前支护水平旋喷桩超前支护深孔注浆加固围岩垂直旋喷桩超前支护小导管加密注浆5洞内施工控制技术5.1施工方案优化安全性比较增加造价比较综合进度指标为了更好地研究降水过程中的地层变形，针对该工程，进行了非饱和土特性试验研究，首次提出了适合该工程的非饱和土体变模型，即采用饱和土的有效应力原理来计算饱和区的沉降变形量；采用非饱和土本构模型分别计算土体由于基质吸力增大而引起的收缩变形量和净平均应力减小而引起的回弹量。6降水过程桥基响应三维渗流-应力耦合分析6.1非饱和土变形特性试验研究在地面沉降研究中，目前基本都采用饱和土固结理论来计算沉降量，实际上，地下水位的降低会引起非饱和区域土体饱和度的减小，导致净平均应力降低和基质吸力增大，非饱和土力学的研究表明，土体基质吸力的增大也可造成土体的压缩，非饱和土区域中发生的沉降量是不可忽略的。非饱和土三轴仪－GDS三轴试验系统三轴压愤缩试验弟成果之摔一三轴收抬缩试验否成果之或一计算齿模型整体大计算拔模型桥基幸路面滔计算震模型6.2过桥莲段非黄饱和猛变形盖渗流-应力耦朝合分析降水后移水压初始宵水压计算成幕果孔压随美降水过金程变化光曲线孔压随降彼水过程变快化动画降水后地饱和度初始拒饱和奏度饱和度随坊降水过程躲变化曲线降水后桥沉基沉降分滤布降水乖后地壤层沉灿降分磨布降水时相励邻桥基差顿异沉降(1逃)水位降10巴m时，地表巩最大沉降菌为21.差37m究m，桥基梳最大沉搞降为19.渣56康mm，地层贪和桥基利的变形溪基本一骗致，桥踢基之间恰的差异趁沉降不它到2m盼m。(2)每降水位1严m，引起的羊地表和桥丝式基的沉降储值约为2m每m，降水盒所引起伏的差异纵沉降很匹小，可咬以忽略揪不计，娇因此，响在实际铜施工中熔，如果掏监测桥绕基比较屡困难时沸，可以雷通过监仙测地表漏或地层蔽变形来济近似反朗映。(3)计算对比猪分析表明允，不考虑洲非饱和区棍的变形特稿征(成果未搬示)时，眉计算唐值显鉴著偏欧小。主要眼结论进与建树议为了绑更好犹地预开测施焰工效士应，案研究扬施工被过程犁中的奋时空劈燕效应斯，针朝对该树工程吧，进户行了毙土体故时间孟特性圆流变生试验植研究答，首和次提态出了用适合迅该工章程全的土差体流撕变理翁论模惭型和认经验负公式协。广义Kelv蜡in五单元模稻型和时间具硬化经验丙蠕变模型报拟合效果妙较好，广始义Ke祝lv临in五单元模型图流变挨方程腔较复探杂，纹拟合拼参数帖较多乞；时公间硬够化经弓验蠕熄变模搬型流抛变方郑程简自单，田参数怜较少高，进功行了巨优先锹采用呼。7施工旁过程寄桥基洋响应救时空算效应扫分析7.1地层禁时间愧特性远蠕变骄试验社研究大量监赔测数据脸表明，舱地层、祖结构物报对地铁兆施工的汇力学响欣应往往世具有明姓显的时翼间效应窝，这主裹要是岩远土材料黄的流变摧性质所崇致。三轴流变悔试验系统33广义Kelv标in三单元模扯型典型拟犯合曲线34广义Kel前vin五单爬元模韵型典离型拟裳合曲似线35时间享硬化除经验垃蠕变替模型怨典型丑拟合篇曲线计算飞模型7.召2施工过程弟桥基响应裙时空效应燥数值分析整体晶计算据模型桥基隧援道计算化模型计算资成果变形衬稳定坝时模默型沉这降分屈布变形威稳定需时桥艰基沉蹦降分校布桥基沉梦降历时蒜分布桥基崇差异窑沉降毛分布隧道拱顶散沉降历时秆分布施工完虾成隧底锹非弹性珠区分布施工赶完成深桥基胡塑区咐分布隧道苏塑性虚区历时动画(1)施工过量程中，拼桥墩中槐间段底于部范围器会出现屿一定的球塑性区策，但塑宝性应变薯的值很敢小，基帆本上仍斥处在弹坡性范围乖内，随遇着时间抓的增加丈，由于捆土体产章生蠕变贼，非弹耽性区(包括塑庸性区和孔蠕变区)的范围会怜适当增大义，但范围确增加较小图。(2)左右隧道台施工完成建时桥基最苗大横向差奔异沉降为7m依m，最横大纵苦向差蓝异沉眉降为5mm，差可异沉绿降较刻小。(3烘)地层蠕思变主要屿集中在震开挖后6天左膊右的胸时间母段，菠变形购、塑陆性区叶、结肉构的绳受力缩慧都会雄随时娇间有粱一定祝程度遥的增皆长，高考虑古时间冷效应愉时，悼桥基汪、地古层的缘瑞变形杰值比多不考劫虑大1/3左右，施蛾工过程中2/3的变形侵是瞬时衫或掌子词面移动碌形成的热，1/糖3的变形是突土体的时冤间效应形美成的。主要汉结论(1)降水烘过程坡数值障模拟词分析到表明炕，降明水引计起桥贝基沉趋降为19.掩56m采m，差异沉外降为2mm；施工猾过程时种空效应叫数值模够拟分析股表明，盆施工引肆起桥基刘沉降为19.蓄83m采m，差异沉柱降为7mm；降水秃和施工酿共同引杯起桥基连沉降为39.3点9，差菌异沉拖降为9m功m，相票对控伴制标劣准而困言，漫累积修沉降浴≤40罪mm，差异沉只降≤10m升m，拟舍定施鲜工方哨案是狼可行巨的。(2现)监控团量测者表明听，降锐水引皱起桥族基沉虹降为16.5洪6mm，差异不沉降为1.5m释m，施工抓引起桥宾基沉降类为18.厉14m跑m，差判异沉给降为4.宁7m麻m；降水和虾施工共同绒引起桥基淘沉降为34.7，差异被沉降为6.2蜘mm，均小撑于控制但标准，练通过以请上数据扯说明过迅河过桥则是成功盒的。8实施与效质果XX西桥奸特征担点累桂积沉文降曲拣线图地表律特征取点累买积沉棚降曲伸线图(1)首次提出阁北京地区侍典型土体刑的流变理跳论模型和景经验公式耽。(2)首次敢提出掏北京脉地区黑典型钞土体租的非大饱和竞土变么形模粗型。(3与