土巖組合地層拱蓋法隧道施工動態(tài)風險.pdf

1、目前,城市交通擁擠問題愈發(fā)明顯,而地鐵以其綠色環(huán)保、準點迅捷、運載量大、能耗低等優(yōu)點,被認為是解決城市擁擠問題的最有力手段。我國目前修建地鐵的城市有20多座,青島全市規(guī)劃城市軌道交通線19條,目前在建的有3條,但由于施工經(jīng)驗的不足以及地層環(huán)境的復(fù)雜多變,建設(shè)工期無法保證。阻礙青島市地鐵建設(shè)工期的一個重要因素就是大跨度暗挖車站的建設(shè)。暗挖法施工風險大、工作面少且小等缺點,導致青島地鐵多處暗挖車站工期滯后。拱蓋法相比較其他暗挖工法,更能合理

2、地利用青島地區(qū)土巖組合的地層特性,達到高效施工、節(jié)約成本、縮短工期的效果。但同時,拱蓋法的施工風險因素存在于分部開挖、初支架設(shè)、臨時支撐拆除等各個環(huán)節(jié)中,且一旦發(fā)生事故后果嚴重。為了在青島地區(qū)推廣拱蓋法,有必要對其施工過程進行全面細致的風險分析及評估。本文以青島土巖組合地層為研究背景,對土巖組合地層環(huán)境下拱蓋法隧道施工動態(tài)風險評估進行研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)拱蓋法在土巖組合復(fù)雜地層環(huán)境中的適用性研究。研究表明:從

3、控制圍巖變形的風險角度來看,拱蓋法要優(yōu)于臺階法和雙側(cè)壁導坑法。通過數(shù)值模擬手段,對拱蓋法施工圍巖適用性進行分析,結(jié)果表明:拱腳處圍巖條件相同時,拱頂沉降隨埋深的增加而減小;當埋深相同時,拱腳處圍巖條件對地表沉降的影響不大;拱腳座落在中風化巖層時,拱頂和地表沉降均處于安全范圍內(nèi)。
　　(2)拱蓋法施工的主要風險源篩選。采用專家調(diào)查法,篩選出拱蓋法施工主要風險源,即開挖工序、支撐拆除以及施工對周邊環(huán)境的影響。
　　(3)拱蓋法隧

4、道開挖過程風險評估。采用數(shù)值計算與模型試驗的方法對拱蓋法施工過程中圍巖壓力變化及土體變形特點進行研究,研究表明:上斷面開挖過程中中導洞開挖造成的位移最大,下斷面開挖圍巖變形幾乎不發(fā)展,中洞開挖~施做拱部二襯完成階段為變形發(fā)展最急劇階段;在掌子面推進過程中,監(jiān)測斷面各部位圍巖荷載的釋放過程具有較大差異性,拱部圍巖荷載相比于拱腳和邊墻釋放更快,且幅度更大。采用模糊綜合評價方法對開挖過程風險評估:中洞開挖階段風險等級為A級,拆除豎撐~施做拱部

5、二襯階段風險等級為B級,右導洞開挖階段風險等級為C級,左導洞開挖階段風險等級為D級,下斷面圍巖開挖階段等級為E級。
　　(4)拱蓋法支撐拆除風險評估。首先針對青島土巖組合地區(qū)拱蓋法施工特點,總結(jié)了適用于拱蓋法隧道的拆撐過程永久初期支護安全控制方法;然后根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,對各拆撐方案進行風險分級,建議現(xiàn)場拆撐采用風險級別較小的方案3,即從兩側(cè)向中間間隔對稱拆撐。
　　(5)拱蓋法施工對周邊環(huán)境的影響及風險評估。首先針對青島土巖

6、組合地區(qū)拱蓋法隧道的施工特點,總結(jié)了適用于拱蓋法隧道分部開挖的位移控制機理;其次采用模型試驗的方法對大斷面拱蓋法施工隧道圍巖漸進性塌方破壞機制進行研究,研究結(jié)果表明:在豎向超載條件下,隧道圍巖破壞區(qū)域呈漸進擴大趨勢,無支護段圍巖最先發(fā)生破壞,然后依次擴展至初噴混凝土豎撐段和二襯施做段,最終破壞區(qū)面積順次由大到小;隧洞破壞區(qū)均主要集中在各段拱頂部位,是襯砌結(jié)構(gòu)破壞和圍巖塌落的主要來源,拱腳及邊墻部位未見明顯破壞。然后基于實測數(shù)據(jù)進行動態(tài)風