西安建筑科技大学学报(自然科学版)

浅埋地铁隧道下穿高速公路施工方法比选

宋战平^1,2,王凯蒙^1,2,王涛^1,3,王军保^1,2,唐坤尧³

(1. 西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055; 2. 西安建筑科技大学陕西省岩土与地下空间工程重点实验室,陕西西安 710055;3. 中国铁建大桥工程局集团有限公司,天津 300300)

Analysis of construction method of shallow metro tunnel under the crossing highway

SONG Zhanping^1,2, WANG Kaimeng^1,2, WANG Tao^1,3, WANG Junbao^1,2, TANG Kunyao³

(1. School of Civil Engineering, Xi'an Univ. of Arch. & Tech., Xi'an 710055, China; 2. Shaanxi key Labratory of Geotechnical and Underground Space Engineering, Xi'an Univ. of Arch. & Tech., Xi'an 710055, China;3. China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group Co., Ltd, Tianjin 300300, China)

Keywords： shallow tunnel; construction method; numerical simulation; tunnel excavation; land settlement

DOI: 10.15986j.1006-7930.2019.04.006

备注

摘要

全文

图/表

参考文献

以贵阳地铁1号线下麦西隧道YD1K1+395～+505段下穿既有环城高速公路及高速公路交通涵洞施工为工程背景,采用Midas GTS/NX软件对该段浅埋隧道下穿高速公路及高速公路涵洞施工方案进行优化研究,分析了台阶法、CD法、CRD法和双侧壁导坑法四种施工开挖工法施工时隧道围岩的变形及运营高速公路路面的沉降变形特性; 对比研究了不同施工方案引起的围岩塑性区及支护结构受力特性的变化.基于数值模拟分析的研究结果表明,下麦西隧道近距离穿越既有运营高速公路施工时,选用CRD法开挖对路面及隧道拱顶的沉降均可起到很好的控制作用,隧道支护结构的受力特性良好,施工中既有高速公路及隧道本身的稳定性良好.基于数值模拟分析确定了经济、合理的施工开挖方案及施工参数,跟踪施工进行的现场监测及与数值分析结果的对比分析表明了推荐方案的合理、可行性.贵阳地铁1号线下麦西隧道下穿既有运营高速公路及公路涵洞的工程实例为同类工程的建设提供了有意义的参考和借鉴.

YD1K1+395～+505 mileage of the Xiamaixi tunnel of Guiyang urban rail transit No.1 line under the existing highway and traffic culvert is taken for study. The Midas GTS/NX software was used to simulate the deformation of the surrounding rock and the settlement of the highway pavement during the construction of the tunnel under the highway. At the same time, the changes of the mechanical properties of the surrounding rock plastic zone and supporting structure caused by different construction methods were compared. The four types of excavation methods including the bench cut method, CD method, CRD method and double side drift method are analyzed. Results show that CRD method has good control effect on the settlement of the road surface and tunnel, and the mechanical properties of the tunnel support structure are good. In the construction, the stability of the highway and the tunnel itself is good. Based on numerical simulation analysis, the economical and reasonable construction excavation plan and construction parameters were determined. The onsite monitoring of the follow-up construction and the comparison analysis with the numerical analysis results showed that the recommended plan was reasonable and feasible. The project example of the Xiamaixi tunnel of Guiyang urban rail transit No.1 line under the existing highway and traffic culvert for the construction of similar projects provide a meaningful reference.

引言
1 隧道工程概况
2 建立计算模型
3 模拟计算结果及分析
4 现场监测数据分析
5 结语

图1 隧道位置图<br/>Fig.1 The location of the tunnel

图1 隧道位置图
Fig.1 The location of the tunnel

图2 隧道—高速路—涵洞位置关系示意图<br/>Fig.2 The relationship between tunnel, highway, and culvert

图2 隧道—高速路—涵洞位置关系示意图
Fig.2 The relationship between tunnel, highway, and culvert

表1 模型的力学参数<br/>Tab.1 Mechanical parameters of the model

表1 模型的力学参数
Tab.1 Mechanical parameters of the model

图3 计算模型<br/>Fig.3 The model of computation

图3 计算模型
Fig.3 The model of computation

图4 观测点位置图<br/>Fig.4 Location of observation points

图4 观测点位置图
Fig.4 Location of observation points

图5 不同工法下各观测点竖向位移图<br/>Fig.5 The vertical displacement of observation points under different construction methods

图5 不同工法下各观测点竖向位移图
Fig.5 The vertical displacement of observation points under different construction methods

表2 各施工方法各观测点竖向位移情况表(单位:cm)<br/>Tab.2 The vertical displacement of observation points under different construction methods( Unit: cm)

表2 各施工方法各观测点竖向位移情况表(单位:cm)
Tab.2 The vertical displacement of observation points under different construction methods( Unit: cm)

表3 各施工方法各观测点水平位移情况表(单位:cm)<br/>Tab.3 The horizontal displacement of observation points under different construction methods(Unit: cm)

表3 各施工方法各观测点水平位移情况表(单位:cm)
Tab.3 The horizontal displacement of observation points under different construction methods(Unit: cm)

图6 不同工法下各观测点水平位移图<br/>Fig.6 The horizontal displacement observation points under different construction methods

图6 不同工法下各观测点水平位移图
Fig.6 The horizontal displacement observation points under different construction methods

表4 不同工法下地表各测点沉降值(单位:cm)<br/>Tab.4 Settlement values of surface measurement points under different construction methods(Unit: cm)

表4 不同工法下地表各测点沉降值(单位:cm)
Tab.4 Settlement values of surface measurement points under different construction methods(Unit: cm)

图7 不同工法下高速公路各测点沉降曲线图<br/>Fig.7 Settlement curve of measuring points under different construction methods

图7 不同工法下高速公路各测点沉降曲线图
Fig.7 Settlement curve of measuring points under different construction methods

图8 各工法下围岩塑性区云图<br/>Fig.8 The plastic zone of surrounding rock under different construction methods

图8 各工法下围岩塑性区云图
Fig.8 The plastic zone of surrounding rock under different construction methods

图9 不同工法下初期喷混最大主应力云图<br/>Fig.9 The maximum principal stress of initial shotcrete under different construction methods

图9 不同工法下初期喷混最大主应力云图
Fig.9 The maximum principal stress of initial shotcrete under different construction methods

表5 初期喷射混凝土第一主应力受力值(单位:MPa)<br/>Tab.5 The first principal stress value of initial shotcrete(Unit: MPa)

表5 初期喷射混凝土第一主应力受力值(单位:MPa)
Tab.5 The first principal stress value of initial shotcrete(Unit: MPa)

图10 YD1K1+450处沉降变化量曲线图<br/>Fig.10 The settlement variation curve of YD1K1+450 mileage

图10 YD1K1+450处沉降变化量曲线图
Fig.10 The settlement variation curve of YD1K1+450 mileage

图11 监测点布置图<br/>Fig.11 The layout of measuring points

图11 监测点布置图
Fig.11 The layout of measuring points

图12 12月监测点累计沉降量<br/>Fig.12 The settlement of measuring points in December

图12 12月监测点累计沉降量
Fig.12 The settlement of measuring points in December

图13 405-3监测点累计沉降量<br/>Fig.13 The cumulative settlement at 405-3 measuring point

图13 405-3监测点累计沉降量
Fig.13 The cumulative settlement at 405-3 measuring point

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期刊信息

西安建筑科技大学学报(自然科学版)
（1957年创刊双月刊）

主管单位：陕西省教育厅

主办单位：西安建筑科技大学

主　　编：刘加平（院士）

副主编：史庆轩（常务）张引科张小龙

国内刊号：CN61-1295/TU

I S S N：1006-7930

地　　址：西安市雁塔路中段13号

国内发行：西安建筑科技大学学报编辑部

国外发行：中国出版对外贸易总公司

编辑出版：西安建筑科技大学学报编辑部

备注

引言

1 隧道工程概况

2 建立计算模型

3 模拟计算结果及分析

4 现场监测数据分析

5 结语

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