软弱围岩隧道管棚水平旋喷组合预加固变形规律

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2015.05.003

隧道建设（中英文） ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (5): 404-412.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2015.05.003

软弱围岩隧道管棚水平旋喷组合预加固变形规律

赖金星¹，汪珂¹，郭春霞²，李锋宁³

(1. 长安大学公路学院，陕西西安 710064; 2. 西安建筑科技大学理学院，陕西西安 710055； 3. 陕西省铁路投资集团有限公司, 陕西西安 710054)

收稿日期:2015-01-15 修回日期:2015-04-16 出版日期:2015-05-20 发布日期:2015-05-22
作者简介:赖金星(1973—)，男，广东龙川人，2008年毕业于长安大学，隧道工程专业，博士，副教授，从事隧道与地下工程方面的教学与科研工作。
基金资助:
陕西省工业科技攻关项目（2015GY185）; 交通运输部西部交通建设科技项目（200731800018）

Deformation Law of Composite Structure of Pipe Roof and Horizontal  JetGrouting Pile Reinforcement in Tunneling in Weak Strata

LAI Jinxing¹, WANG Ke¹, GUO Chunxia²， LI Fengning³

(1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an 710064, Shaanxi, China; 2. School of Science, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, Shaanxi, China； 3. Shaanxi Provincal Railway Investment Group Co., Ltd., Xi’an 710054, Shaanxi, China)

Received:2015-01-15 Revised:2015-04-16 Online:2015-05-20 Published:2015-05-22

摘要/Abstract

摘要：

为研究软弱围岩地层管棚水平旋喷桩组合结构的预加固效果，采用三维弹塑性有限元方法对比分析了单独使用管棚、单独使用旋喷桩、管棚与旋喷桩组合预加固及无加固4种工况下隧道结构体系的位移变化规律。结果表明： 1)水平旋喷桩和管棚2种工法中，水平旋喷桩预加固工法控制拱顶下沉、拱脚收敛值和掌子面稳定性能力显著； 2)管棚预加固工法控制地表沉降的能力较强； 3)管棚和旋喷桩组合结构控制拱顶沉降和拱脚收敛，掌子面水平位移性能突出，管棚水平旋喷桩组合结构使地表沉降减小913%，拱顶沉降减小76.2%，拱脚收敛减小76.3%，其地表最大沉降值为2.7 mm，拱顶最大沉降值为25 mm，拱脚最大收敛值为4 mm，最小收敛值为-9.4 mm，加固效果明显。

关键词: 软弱围岩, 隧道, 水平旋喷桩, 管棚, 数值模拟, 沉降变形规律

Abstract:

The deformation law of tunnel structures in 4 cases, i.e., application of only pipe roof, application of only horizontal jetgrouting piles, application of pipe roof coupled with horizontal jetgrouting piles and application of no advance reinforcement, are studied by means of threedimensional elasticplastic finite element method, so as to investigate the effect of the pipe roof coupled with horizontal jetgrouting piles on the deformation of tunnel in weak strata. Conclusions drawn are as follows: 1) The horizontal jetgrouting pile method is superior in controlling crown settlement, arch spring convergence and face displacement, while the pipe roof method is superior in controlling the ground surface settlement。 2) The combination method of pipe roof and horizontal jetgrouting piles results in outstanding control of crown settlement, arch spring convergence and tunnel face horizontal displacement: the ground surface settlement is reduced by 91.3%, the crown settlement is reduced by 76.2%, and the arch spring convergence is reduced by 76.3%; the maximum ground surface settlement is 2.7 mm, the maximum crown settlement is 25 mm, the maximum arch spring convergence is 4 mm and the minimum arch spring convergence is -9.4 mm.

Key words: weak stratum, tunnel, horizontal jetgrouting pile, pipe roof, numerical simulation, settlement deformation rule

中图分类号:

U 455

赖金星，汪珂，郭春霞，李锋宁. 软弱围岩隧道管棚水平旋喷组合预加固变形规律[J]. 隧道建设, 2015, 35(5): 404-412.

LAI Jinxing, WANG Ke, GUO Chunxia， LI Fengning. Deformation Law of Composite Structure of Pipe Roof and Horizontal  JetGrouting Pile Reinforcement in Tunneling in Weak Strata[J]. Tunnel Construction, 2015, 35(5): 404-412.

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软弱围岩隧道管棚水平旋喷组合预加固变形规律

Deformation Law of Composite Structure of Pipe Roof and Horizontal  JetGrouting Pile Reinforcement in Tunneling in Weak Strata

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