管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2015.11.002

隧道建设（中英文） ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (11): 1121-1126.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2015.11.002

管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

张冬梅^1，2，张博恺²，刘志刚³

（1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092； 2. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092； 3. 港珠澳大桥珠海连接线管理中心，广东珠海 519030）

收稿日期:2015-08-06 修回日期:2015-09-09 出版日期:2015-11-20 发布日期:2015-11-25
作者简介:张冬梅（1975—），女，山东菏泽人，2003年毕业于同济大学,结构工程专业,博士,教授，主要从事软土盾构隧道施工与环境相互影响、运营隧道的长期性态研究工作。
基金资助:
交通运输部建设科技项目（2013318J11300-3）

Impact of Excavation Procedures of Shallow Large Crosssection Tunnel with Piperoofing and Frozen Soil on Tunnel Behavior and Ground Movement

ZHANG Dongmei^1,2, ZHANG Bokai², LIU Zhigang³

(1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University,  Shanghai 200092, China; 2. College of Civil Engineering, Department of Geotechnical Engineering, Tongji  University, Shanghai 200092, China; 3. The Management Center of Zhuhai Link Road of Hong KongZhuhaiMacao Bridge, Zhuhai 519030, Guangdong, China)

Received:2015-08-06 Revised:2015-09-09 Online:2015-11-20 Published:2015-11-25

摘要/Abstract

摘要：

经验表明，在软土、浅埋大断面隧道开挖方案中，加固方式对衬砌结构受力、隧道收敛变形和地层位移影响显著。港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道具有隧道埋深浅、结构断面尺寸大、地质条件差、地理位置政治敏感性强等特点。以该隧道为背景，利用数值模拟方法，分析大直径钢管管幕冻结法施工和隧道开挖方案对衬砌结构受力和地层变形的影响。经分析发现：不同开挖方案对衬砌受力、变形和地层位移的影响显著；在分台阶开挖过程中，台阶越小，引起的衬砌受力、隧道收敛变形和地层位移越小；管幕冻结对改善衬砌受力和地层位移效果显著，根据管幕冻土受力特性对其关键受力部位提出建议。

关键词: 有限元分析, 浅埋大断面隧道开挖方案, 管幕冻土圈支护, 隧道性态, 隧道地层位移, 土体塑性区

Abstract:

The tunnel excavation using mining method affects the tunnel behavior and ground movement significantly. Gongbei connection line of Hong KongZhuhaiMacao Bridge is a shallow large crosssection tunnel, with poor soil quality and high political sensitivity. In the paper, four potential excavation procedures are studied for the tunnel using FEM. The numerical results indicate that the excavation procedure has significant effect on the lining force, tunnel convergence and ground movement. The ground improvement using pipe roofing and frozen soil supporting is also investigated. The effect of ground improvement is then checked in terms of the tunnel lining force and tunnel convergence. It is found that the ground improvement can reduce the lining force and ground movement significantly.

Key words: FEM analysis, excavation procedure of shallow large crosssection tunnel, piperoofing and frozen soil, tunnel behavior, ground displacement, soil plastic zone

中图分类号:

U 459.5

张冬梅，张博恺，刘志刚. 管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响[J]. 隧道建设, 2015, 35(11): 1121-1126.

ZHANG Dongmei, ZHANG Bokai, LIU Zhigang. Impact of Excavation Procedures of Shallow Large Crosssection Tunnel with Piperoofing and Frozen Soil on Tunnel Behavior and Ground Movement[J]. Tunnel Construction, 2015, 35(11): 1121-1126.

[1]	吴彦星, 肖威, 周倩, 孙磊, 徐光亿. 敞口式矩形顶管机设计与研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 591-596.
[2]	张振义，陈雾航，许有俊，李文博. 基于AM桩盖挖逆作地铁车站施工力学有限元分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(2): 189-194.
[3]	贺志勇, 钟宏武, 陈振华. 带裂缝隧道衬砌的安全评价及有限元分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 69-77.
[4]	赵太东. 新建矿山法隧道近距离下穿既有车站的结构设计及监测分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 253-260.
[5]	王松，朱永战，喻致蓉. 基于SolidWorks Simulation的重叠盾构隧道穿行式全自动液压支护台车设计研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(2): 294-301.
[6]	徐永，廖少明，李伟平. 钱江隧道横通道变形缝力学行为分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(6): 1000-1008.
[7]	龚琛杰，丁文其. 大直径水下盾构隧道接缝弹性密封垫防水性能研究——设计方法与工程指导[J]. 隧道建设, 2018, 38(10): 1712-1722.
[8]	陈义得，张立秀，刘瑞庆，李大伟，周远航. 双缸式混凝土输送泵泵送机构的有限元分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(1): 130-134.
[9]	邵成猛. 软土地层土压平衡式盾构盾尾有限元分析及优化对策[J]. 隧道建设, 2017, 37(S1): 26-31.
[10]	王飞，刘亚文，苏静波，冯斌，贾顺，梁进军. 深基坑格形地连墙支护结构变形与土压力研究[J]. 隧道建设, 2016, 36(6): 721-727.
[11]	孙兴山，董会飞，苏兴炬，艾小威. 漳龙高速公路扩建隧道围岩力学特性三维有限元分析[J]. 隧道建设, 2016, 36(1): 52-57.
[12]	韩伟锋，陈馈，张兵. 突变载荷下盾构刀盘设计验证分析[J]. 隧道建设, 2015, 35(9): 957-961.
[13]	李杨秋, 李涛, 李安兴. 渝中城项目超深基坑开挖及超高建筑群加载对既有隧道影响分析[J]. 隧道建设, 2015, 35(7): 650-657.
[14]	李杨秋. 岩石地基中群桩基础对相邻车站隧道影响分析——以重庆地铁1号线七星岗站为例[J]. 隧道建设, 2015, 35(6): 500-507.
[15]	张晓光. 小直径盾构隧道管片抗弯承载试验研究[J]. 隧道建设, 2015, 35(6): 521-526.

管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

Impact of Excavation Procedures of Shallow Large Crosssection Tunnel with Piperoofing and Frozen Soil on Tunnel Behavior and Ground Movement

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价