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大跨浅埋软基隧道下穿高速公路力学行为与施工技术研究

谭勇  
【摘要】:我国城市隧道建设不断面临浅埋、大跨度、围岩软弱、富水地层、下穿建(构)筑物等复杂环境施工难点,极易引发坍塌、支护侵限、地表沉降过大、建(构)筑物倾斜和发生受力破坏等工程灾害。本文依托在建的红棉路隧道下穿机荷高速公路段施工背景,采用文献调研、数值计算、理论分析、室内试验和现场量测等手段,系统地研究了大跨浅埋软基隧道长距离下穿高速公路的施工工法及技术措施等主要关键问题。主要研究内容及成果如下: (1)采用数值计算方法对双侧壁导坑优化工法与传统双侧壁导坑法进行对比,指出先行位移和挤出位移较大是施工中隧道较大变形的重要原因,研究了掌子面封闭对变形的控制效果,并与实测结果进行对照。综合施工循环长度及交通疏解要求和位移控制两方面,分析了双侧壁导坑优化工法在红棉路隧道下穿机荷高速公路段更具优越性。 (2)基于Winkler弹性地基梁理论建立管棚超前支护和锁脚锚杆的力学模型,提出两者对支护结构竖向荷载的承载作用计算方法,并在此基础上建立双侧壁导坑优化工法分部开挖拱脚荷载的计算模型与方法,并对依托工程进行实例计算与分析。指出隧道开挖中存在基底承载力不足的问题,易导致较大整体沉降,并对拱脚下沉的原因及其控制措施进行较为系统的总结。 (3)结合依托工程的实际地质条件,通过室内试验揭示了不同含水量下富水软土的强度特性,并基于试验结果研究了土体饱和度对软土承载力的影响,进行了地基含水量对隧道变形和施工安全性影响的计算分析,据此提出了现场地下水的具体处置措施。 (4)采用现场监控量测方法,对双侧壁导坑优化工法施工过程中地表沉降和隧道的受力情况进行跟踪反馈,及时了解施工方法和措施的安全性、可靠性。量测结果表明双侧壁导坑优化工法配合所提出的系列技术控制措施能够保证红棉路隧道安全下穿机荷高速公路。


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