城市隧道近接施工工法变更的安全性验证研究

【摘要】：随着当今中国城市化水平的快速提高,城市地下隧道工程建设速度日益加快,规模日益增大,地下空间结构愈发复杂。在城市隧道建设施工过程中,不可避免地会对周围地层产生扰动,从而影响各种近接既有结构。一旦处理不当,便易造成近接结构大幅沉降,甚至在隧道施工区域发生地面塌陷等严重事故,对社会、经济造成巨大的不良影响。因此,研究城市隧道施工过程对地面既有建筑物的影响及施工过程的安全控制就具有重要的现实意义。本文基于重庆市快速路三纵线和五号线同轴共建段项目工程,研究了双洞双线隧道,在分别采用双侧壁导坑法和CD法开挖施工时,对周边结构物的影响及施工过程安全控制。此工程涵盖了隧道近接施工、典型的地质围岩情况、城市隧道周边环境的复杂性、施工方案变更等各种实际因素,非常具有代表性。通过对国内外相关文献资料进行广泛调研,本文采用现场试验与理论分析、数值计算相结合的方法展开研究。主要研究内容及成果有:(1)根据工程地质条件与开挖隧道上部构造物分布情况,选取上部结构中较脆弱的围墙、挡墙交叉口作为主要调查对象,通过对调查对象及其近旁设置监控量测点位在工法变更前后的监控测量,验证了分别采用两种工法对隧道进行开挖的过程中,近接结构受到的影响在安全许可范围之内。(2)基于100MHz天线的地质雷达对工法变更前掌子面后30m地质情况进行超前探测,根据雷达波形特征及衰减情况,结合前期开挖隧道的地质情况与监测结果,分析变更工法的可行性。(3)采用D-P屈服准则,在MIDAS/GTS有限元软件中对隧道开挖过程进行数值模拟,计算出CD法开挖在不同施工环节产生的近接结构位移、围岩应力和支护结构内力变化过程,为变更后工法施工提供理论指导。(4)对地表沉降、裂缝开裂、拱顶沉降和拱架应力等监测对象进行监测分析,通过绘制时程曲线图分析监测成果;结合施工周期和工序,对沉降最大的掌子面拱顶处和上部建筑物测点进行系统的分析和归纳总结,可以为本地区其他类似工程解决隧道施工穿越地表建筑物过程中所遇到的各类情况提供参考。