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城市建筑密集区浅埋铁路双线隧道的施工工法

来源：小奈知识网

第35卷第36期　　　　　　　　　　　　　　山　　　

2009年12月文章编号:100926825(2009)3620341203

SHANXI　ARCHITECTURE

西建

Vol.35No.36筑　　　　　　　　　　　　　

Dec.　2009

・341・

城市建筑密集区浅埋铁路双线隧道的施工工法

刘华富

摘　要:针对新建龙岩—厦门铁路石桥头隧道地表建(构)筑物密集、埋深浅、地质条件复杂及施工难度大的特点,详细地

阐述了该隧道在不同地质条件、不同埋深、不同地表建筑物的情况下采用不同的施工工法及对比分析,为同类隧道的施工积累了经验。

关键词:城市建筑密集区,双线,铁路隧道,埋深,施工工法中图分类号:U455文献标识码:A

1　工程概况

新建龙岩—厦门铁路石桥头隧道整体由西北折向东南方向,

进口里程DK2+450,出口里程DK4+036,全长1586m,为双线隧道,线间距4.0m～4.4m,位于R=1000m的右偏曲线上[1]。隧道进口段DK2+450～DK3+050坡度为1‰,出口段DK3+050～DK4+021坡度为11.1‰,整个隧道的坡度为单面上坡。隧道中部DK3+021～DK3+140为明挖段,进、出口各有15m的明

[2]

洞段。

石桥头隧道为龙厦铁路全线控制性隧道工程之一,属于Ⅰ级

[325]

高风险隧道,具有地表建(构)筑物密集、埋深浅、地质条件复杂及施工难度大等特点。

1)隧道进口段DK2+465～DK2+630段隧道洞身穿过的围

1.1　双侧壁导坑法降,由桩基弹性变形和桩底沉降两部分组成。

在求得桩身位移的基础上,进一步分析可得如下桩基附加内力与附加轴力的计算公式:

dy(z)

σ=E・final(14)

dzdyfinal(z)

(15)P=EA・dz

以上公式计算较为复杂,可通过Matlab编制相关程序,积分和求导求得。

岩为全风化的粉砂岩,岩石风化严重,呈土状,地下水不发育,但偶尔有地表生活用水渗出。隧道中线正上方地表有6栋龙岩看守所的监房,埋深仅8m～20m。该段施工难度大、风险因素高,采用双侧壁导坑法开挖(见图1)。2)施工顺序:①部开挖及支护→滞后①部3m左右②部开挖及支护→滞后②部3m左右③部开挖及支护→滞后③部3m左右④部开挖及支护→滞后④部3m左右⑤部开挖及支护→⑥部开挖及支护→滞后⑤部3m左右⑦部开挖及支护→逐段拆除靠近已完成二次衬砌6m～8m范围内两竖向侧壁临时钢架→灌注仰拱及隧底填充混凝土→根据监控量测结果分析拆除剩余临时支护体系后施工二次衬砌。

[2]　LeeKM,RoweRK,LoKY.Subsidenceowingtotunneling

3　结语

1)运用理论解建立了隧道开挖引起邻近单桩沉降的计算方

程。2)讨论了摩擦桩与端承桩两种工况。3)运用Matlab编程计

算实例。参考文献:[1]　LoganathanN,PoulosHG.Analyticalpredictionfortunneling2

inducedgroundmovementinclays[J].JoumalofGeoteehniealandGeoenviromentalEngineering,1998,124(9):8462856.

Ⅰ:estimatingthegapparameterl[J].CanadianGeotechnicalJournal,1992(29):9292940.[3]　L.T.Chen,H.G.Poulos,N.Loganathan.Pileresponsecaused

bytunneling[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmen2tal,2001(1):2072215.[4]　Loganathan,N.,Poulos,H.G.,XuK.J.Groundandpile2group

responsedurtotunneling[J].SoilandFoundations,2001,41(1):55267.

[5]　A.Klar,K.Soga.THEEFFECTOFGROUNDSETTLE2

MENTSONTHEAXIALRESPONSEOFPILES:SOMECLOSEDFORMSOLUTIONS[J].TechnicalReportoftheUniversityofCambridgeCUED/D2SOILS/TR341,2005(8):18.

[6]　RANDOLPHMF’WROTHCP.Analysisofverticaldeform

ationofverticallyloadedpiles[J].JGeotechEngng,ASCE,1978,104(12):46521488.

Onanalysisoftheoriesforneighboringpilessettlementcausedbytunnelexcavation

YUChen2yun　WANGTing　WANGCong

Abstract:Thepaperadoptstwo2phasemethodtocalculatethefreefieldsoilbodysettlementcausedbythetunnelexcavation,countsthenega2tivefrictionalresistancearoundpilesbysimulatingthemutualeffectsbetweenpilesandsoilbythesoilspringwithcontinuousdistribution,andconsiderstheendsupporteffectofthepilefoundation,andhasthetheoreticalresearchonthesubsequentsettlementandaxialcalculationinneighboringpilesbytunnelconstruction.Keywords:tunnel,pilefoundation,settlement

收稿日期:2009207216

作者简介:刘华富(19742),男,工程师,中铁二局,四川成都　610000

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第35卷第36期　　　　　　　　　　

山2009年12月

西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　3)监控量测控制:a.通过对洞内16个断面的资料分析,洞内

拱顶累计沉降最大值82mm,平均值56mm;累计收敛最大值45.35mm,平均值32.18mm。b.地表共监测6栋房屋,房屋不均匀沉降产生的最大倾斜值4.2mm/m,平均值为2.3mm/m。

双侧壁导坑法对隧道围岩土体扰动的次数较多,整个洞室初期支护成环的周期较长,因而对控制隧道收敛、拱顶下沉及地表沉降变形的作用不是很大。

29.81mm,平均值21.32mm。b.地表共监测20栋房屋,所有房

屋在二衬施工完后,不均匀沉降产生的最大倾斜值3.8mm/m。

开挖的空间较大,洞室的空间效应明显,因而洞内及地表的监控量测值反应变形相对较大,但是采取对超前支护进行加强后也能保证隧道及地表的施工安全。

1.4　三台阶临时仰拱法

1)DK3+890～DK4+021段:洞身部分为强风化石英砂岩与

1.2　四部CRD法

1)地质及地表建(构)筑物概况:a.DK2+630～DK2+800

段:洞身部分为砂岩及灰岩的全风化层,部分地段为溶洞充填物,

为灰岩上部溶蚀后形成的土层,其具有高含水量,大孔隙比,低液性指数等特性;地表有民房房屋12栋,埋深20m～49m。b.DK2+800～DK3+021段:洞身部分为第四系冲洪积粉质黏土及卵石土,具有高含水量、土层松散等特性。地表有房屋22栋,其中别墅7栋,埋深20m～47m。c.DK3+140～DK3+370段:洞身部分为全风化～强风化石英砂岩,地下水不发育;隧道横穿龙岩市主干道之一解放北路;地表房屋19栋,主要为民房及小区多层宿舍楼,埋深17m～40m。d.DK3+370～DK3+535段:洞身部分为全风化石英砂岩,地下水为基岩裂隙水,不发育;隧道横穿北园新村道路;地表房屋37栋,房屋密集,结构较差,埋深15m～29m。2)施工顺序:施作①部的超前支护、土石方开挖、初期支护、

为了保证隧道施工洞内及地表房屋的安全,施工时采用四部CRD喷射临时仰拱→滞后①部5m左右距离后开挖②部、初期支护、

法开挖(见图2)。

喷射临时仰拱→滞后②部5m左右开挖③部土石方、仰拱初期支护、仰拱及填充混凝土→施工二次衬砌。

3)监控量测控制:a.通过对洞内15个断面的资料分析,洞内拱顶累计沉降最大值80mm,平均值62mm;累计收敛最大值36.94mm,平均值32.45mm。b.地表共监测16栋房屋,所有房屋二衬施工结束后,不均匀沉降产生的最大倾斜值3.5mm/m。

三台阶临时仰拱法开挖的作业空间较大,隧道断面开挖出来后的洞内及地表的瞬时沉降变形较大较快,但是由于其施工速度快,因而仰拱及填充混凝土、二次衬砌能够及时跟上,也能有效的控制沉降变形。

2)施工顺序:①部开挖及支护→滞后①部8m左右②部开挖

2　结语及支护→滞后②部8m左右③部开挖及支护→滞后③部8m左

1)石桥头隧道设计时对地表建(构)筑物的影响未予以重视,右④部开挖及支护→逐段拆除靠近已完成二次衬砌8m～10m

也没有采取专门的加固处理措施。因此,合理的隧道施工工法辅范围内水平及竖向临时钢架→及时施工仰拱及填充混凝土、二次

以加强的超前支护措施对控制地表建筑物的沉降变形是非常关衬砌。

键的。3)监控量测控制:a.通过对洞内15个断面的资料分析,洞内

2)城市建筑密集区浅埋暗挖铁路隧道施工工法的选择不仅拱顶累计沉降最大值65mm,平均值43mm;累计收敛最大值

要考虑隧道所处的地质条件,还要根据超前地质预报、补充地质38.47mm,平均值29.51mm。b.地表共监测90栋房屋,所有房

勘察、监控量测成果以及地表建(构)筑物综合考虑,然后确定合屋在二衬施工完后,不均匀沉降产生的最大倾斜值3.3mm/m。

理的施工工法、支护参数才能确保隧道及地表建(构)筑物安全,每个洞室的成环时间较短,工效较高,进度较快,因而对控制

从而实现隧道的快速施工。洞内的沉降、收敛变形及地表的沉降变形效果较好。

3)结合石桥头隧道的工程实例分析,我们认为四部CRD法、

1.3　环形开挖留核心土法

环形开挖留核心土法及三台阶临时仰拱法都是适合城市建筑密

1)DK3+535～DK3+890段:洞身部分为全～强风化粉砂岩

集区浅埋暗挖铁路隧道快速施工的工法,可作为类似隧道施工参

与石英砂岩互层,岩石较软,稳定性较差,地下水不发育。地表有

考借鉴。

民房20栋,埋深30m～40m。通过对勘察资料的分析,该段施工

参考文献:

时采用环形开挖留核心土法(见图3)。

[1]　TB1000322005,铁路隧道设计规范[S].

2)施工顺序:①部开挖及支护→滞后①部3m左右距离后②

[2]　TB1020422002,铁路隧道施工规范[S].

部的核心土开挖、交错开挖下台阶②部两侧、初期支护→滞后②

[3]　陈豪雄,殷　杰.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社,

部10m左右开挖③部土石方、仰拱初期支护→施工仰拱及填充

2003.

混凝土、二次衬砌。

[4]　关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,

3)监控量测控制:a.通过对洞内15个断面的资料分析,洞内

2003.

拱顶累计沉降最大值73mm,平均值48mm;累计收敛最大值

泥质粉砂岩互层,岩石破碎,地下水不发育。地表建筑物较多,地表房屋16栋,埋深10m～25m。通过对勘察资料的分析,该段施工采用三台阶临时仰拱法(见图4)。

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大跨连续刚构桥高墩稳定性影响因素分析

周　维

摘　要:综述了高墩大跨连续刚构桥稳定性的研究发展过程,针对影响大跨连续刚构桥高墩稳定性的几种主要因素,通

过有限元分析计算分别进行了对比分析,总结了一些有益的结论,并对高墩稳定性研究亟待解决的问题进行了展望。关键词:高墩,连续刚构桥,稳定性中图分类号:U441文献标识码:A

　　近年来我国的交通建设发展迅速,桥梁建设和桥梁的研究水

平也不断提高,高墩大跨度预应力混凝土连续刚构桥由于其自身适应地形等独特的优势,在桥梁建设中越来越占有重要的地位。但随着连续刚构桥跨度越来越大,所带来的问题也随之出现,特别是高墩大跨连续刚构桥跨度大、桥墩高、箱梁薄等特点使得结构的整体和局部的刚度下降,这就使得大跨连续刚构桥高墩稳定性问题比以往更加需要我们重视起来。

2.1　工程实例

某特大桥其主跨为四跨(105+200+200+105)m,桥梁主体跨度布置图见图1。桥墩采用钢管混凝土做劲性骨架,每个墩由四根直径1320cm的钢管中间用型钢连接组成格构柱。本文采用有限元软件Midas/Civil建立空间有限元模型,墩梁之间采用刚性连接,下部基础完全约束其自由度。1　高墩稳定性研究发展过程及其影响因素

结构稳定问题分为分支点稳定问题和极值点失稳问题。对于第一类结构稳定问题的分析,现今大量研究所采用的方法是基于能量变分原理的近似法,如Ritz法。对于第二类结构稳定问题的分析,就是通过不断求解计入几何非线性和材料非线性的结构平衡方程,寻求结构极限荷载的过程[2,3]。在计算机技术迅速发展的今天,越来越多的研究者使用大型有限元通用程序研究大跨连续刚构桥高墩稳定性问题。

对于高墩大跨连续刚构桥受力特点为:墩梁固接,上部、下部结构共同承受荷载,利用高墩的柔性有效减小温度、混凝土收缩、徐变和地震等对桥梁结构的影响[1]。这要求桥墩的抗推刚度应尽量小,即桥墩截面尺寸小而高度大。所以桥梁上部悬臂施工时和桥梁成桥后的高墩稳定分析必不可少,特别是通过研究分析可知,大跨连续刚构桥上部结构最大悬臂施工时是高墩稳定性分析的最不利阶段。分析参考文献可知,影响高墩失稳的主要因素有结构体系、桥墩高度、桥墩截面形式、横系梁的设置情况以及桥梁线形的直弯等等[1]。

2.2　高墩稳定性影响因素计算分析

结构体系影响2.2.1　

高墩大跨连续刚构桥的整个悬臂施工阶段主要经历了三次

结构体系的变化,桥墩施工阶段是属于独柱结构,主梁悬臂施工阶段是属于“T”形结构,成桥阶段是属于门式框架结构。对于本文主要研究的桥梁来说,中墩2号墩的墩高达到182m,其稳定性比其他两个墩差,因此本文选取2号墩作为研究对象,对其整个施工过程的稳定性进行计算分析,以研究结构体系的变化对稳定性的影响,其特征值随施工阶段变化见图2。

2　高墩稳定性影响因素的计算分析

[5]　李二兵,王　镝,王　源.城市复杂条件下浅埋大跨双连拱

隧道施工变形监测与控制[J].岩石力学与工程学报,2007,

26(4):8332839.[6]　卢耀宗,杨文武.莲花山大跨度连拱隧道施工方法研究[J].

中国公路学报,2001,14(2):75277.

[7]　周玉宏,赵燕明,程崇国.偏压连拱隧道施工过程的优化研

究[J].岩石力学与工程学报,2002,21(5):6792683.[8]　申玉生.软弱围岩双连拱隧道设计施工关键技术研究[D].

成都:西南交通大学,2006.

Constructiontechnologyoftheshallowtwowaysrailwaytunnelincitybuildingdensearea

LIUHua2fu

Abstract:AimingatthecharacteristicsthatnewconstructionLongyantoXiamenrailwayShiqiaotoutunnelgroundbuildingisdense,shallowburieddepth,complexgeologicalconditionandlargeconstructiondifficulty,detaileddescribesthedifferentconstructiontechnologyandcom2parisonanalysisofthistunnelaccordingtodifferentgeologicalconditions,differentburieddepthanddifferentgroundbuilding,providestech2nologyreferenceforsimilartunnelconstruction,andaccumulatesexperiences.

Keywords:citybuildingdensearea,twoways,railwaytunnel,burieddepth,constructionmethod

收稿日期:2009208215

作者简介:周　维(19832),男,助理工程师,铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津　300142

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