新旧隧道变截面接合施工几个关键问题的研究
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摘要
随着我国城市地下交通的迅速发展和城市地铁的网络化，必然会在地铁施工中遇到地铁接合问题。目前国内遇到交叉接合施工的情况不是很多，而在地下采用暗挖方式进行新旧结构接合施工的实例更是少之又少，有关这类问题的的解决将为城市隧道工程中遇到类似难题提供可行的经验。本文根据西直门地铁站人防段新旧接合工程进行了数值模拟计算和现场监测，主要研究内容包括以下几个方面：
1．以西直门地铁站人防段接合工程为背景，对复杂条件下变截面接合工程进行了数值模拟分析，研究了以下内容：
(1)过渡段结构的应力变化分析，即对过渡段的起始面和结束面结构在计算中提取关键点进行应力分析。
(2)接合面处既有结构的应力变化分析，对既有结构在计算中提取关键点进行应力分析。
(3)开挖段与既有结构拱顶沉降分析及人防扩大段与既有结构接合部位差异沉降的分析。
2．对该接合工程现场进行监控量测，主要监测项目及研究内容如下：
(1)接合面既有结构应力监测，监测仪器为XJM钢弦式表面应变计，主要研究接合处既有结构应力变化规律。
(2)过渡段初衬隔栅钢架应力监测及过渡段初衬隔栅与围岩间压力监测，监测仪器为XJG-2钢弦式钢筋应力计和XYJ-3钢弦式土压力盒，主要对过渡段起始断面和结束断面进行结构和围岩应力进行监测，分析变截面开挖隧道应力的重分布规律。
(3)拱顶沉降监测，仪器为水准仪，主要对过渡段拱顶和接合面处的拱顶进行监测，分析结构的变形与差异沉降。
3．通过新旧防水层接合实验，得到新旧防水层搭接处理的最佳施工方案：选择旧的玻璃布与沥青的混合防水层与ECB防水卷材之间选用SBS改性沥青防水卷材作为过渡材料。
With the development of inter city underground rail transit and urban subway networked in china, many conjugation problem in metro struction will emerge undoubted. At present, there are not many conjugation problem in metro struction in china, while conjugation problem in tunneling at shallow depth is much fewer. So the solution of these problem will provide feasible experience on the similar problem in tunneling engineering. According to the engineering of the civil air joint stage of Xizhimen subway station, this paper makes a numerical simulation and field monitoring. The main research contents are as follows.
1. By the background of the civil air joint stage of Xizhimen subway station, makes a numerical simulation on variable section conjugation engeneering under complicated condition. The main contents are summarized below.
(1) The analysis on stress changes of transitional structure.
(2) The analysis on stress changes of the existed tennel conjugation structure.
(3) The analysis on crown settlement of new tunnel and the existed tennel, and the analysis on differential settlement between new tunnel and the existed tennel.
2. It makes a field monitoring, the main projects of monitoring and studying content are as follows.
(1)The monitoring on stress changes of the existed tennel conjugation structure. The monitoring instrument is XJM steel chord surface strain gauge. The main studying content is stress variation law of the existed tennel conjugation structure.
(2) The monitoring on stress changes of initial grid and soil pressure bwteen initial grid and the rock around. The monitoring instruments are XJG-2 steel chord reinforce stress meter and XYJ-3 steel chord Pressure cell. The main studying content is stress variation law of variable section tunnel structure.
(3) The monitoring on crown settlements of transitional stage and existed tennel. The main studying contents are deformation of transitional stage and differential settlement between new tunnel and the existed tennel.
3. By conjugation experiment between new waterproofer and old waterproofer, we get the best plan on waterproof conjugation. It that choosing Waterproof Rolled Sheet Made of SBS Modified Asphalt as transitional material to link ECB waterproof roll and mixed waterproofer by glass fabic and asphalt.
1．以西直门地铁站人防段接合工程为背景，对复杂条件下变截面接合工程进行了数值模拟分析，研究了以下内容：
(1)过渡段结构的应力变化分析，即对过渡段的起始面和结束面结构在计算中提取关键点进行应力分析。
(2)接合面处既有结构的应力变化分析，对既有结构在计算中提取关键点进行应力分析。
(3)开挖段与既有结构拱顶沉降分析及人防扩大段与既有结构接合部位差异沉降的分析。
2．对该接合工程现场进行监控量测，主要监测项目及研究内容如下：
(1)接合面既有结构应力监测，监测仪器为XJM钢弦式表面应变计，主要研究接合处既有结构应力变化规律。
(2)过渡段初衬隔栅钢架应力监测及过渡段初衬隔栅与围岩间压力监测，监测仪器为XJG-2钢弦式钢筋应力计和XYJ-3钢弦式土压力盒，主要对过渡段起始断面和结束断面进行结构和围岩应力进行监测，分析变截面开挖隧道应力的重分布规律。
(3)拱顶沉降监测，仪器为水准仪，主要对过渡段拱顶和接合面处的拱顶进行监测，分析结构的变形与差异沉降。
3．通过新旧防水层接合实验，得到新旧防水层搭接处理的最佳施工方案：选择旧的玻璃布与沥青的混合防水层与ECB防水卷材之间选用SBS改性沥青防水卷材作为过渡材料。
With the development of inter city underground rail transit and urban subway networked in china, many conjugation problem in metro struction will emerge undoubted. At present, there are not many conjugation problem in metro struction in china, while conjugation problem in tunneling at shallow depth is much fewer. So the solution of these problem will provide feasible experience on the similar problem in tunneling engineering. According to the engineering of the civil air joint stage of Xizhimen subway station, this paper makes a numerical simulation and field monitoring. The main research contents are as follows.
1. By the background of the civil air joint stage of Xizhimen subway station, makes a numerical simulation on variable section conjugation engeneering under complicated condition. The main contents are summarized below.
(1) The analysis on stress changes of transitional structure.
(2) The analysis on stress changes of the existed tennel conjugation structure.
(3) The analysis on crown settlement of new tunnel and the existed tennel, and the analysis on differential settlement between new tunnel and the existed tennel.
2. It makes a field monitoring, the main projects of monitoring and studying content are as follows.
(1)The monitoring on stress changes of the existed tennel conjugation structure. The monitoring instrument is XJM steel chord surface strain gauge. The main studying content is stress variation law of the existed tennel conjugation structure.
(2) The monitoring on stress changes of initial grid and soil pressure bwteen initial grid and the rock around. The monitoring instruments are XJG-2 steel chord reinforce stress meter and XYJ-3 steel chord Pressure cell. The main studying content is stress variation law of variable section tunnel structure.
(3) The monitoring on crown settlements of transitional stage and existed tennel. The main studying contents are deformation of transitional stage and differential settlement between new tunnel and the existed tennel.
3. By conjugation experiment between new waterproofer and old waterproofer, we get the best plan on waterproof conjugation. It that choosing Waterproof Rolled Sheet Made of SBS Modified Asphalt as transitional material to link ECB waterproof roll and mixed waterproofer by glass fabic and asphalt.
引文
[1] 吴波．复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[博士学位论文]，成都：西南交通大学，2003．8．
[2] 夏明耀等，地下工程设计施工手册，中国建筑工业出版社，1999年。
[3] I. Yamaguchi, I. Yamazaki, YKiritani. Study of Ground-Tunnel Interactions of Four Shield Tunnels Driven in Close Proximity, in relation to Design and Construction of Parallel Shield Tunnels[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 1998, vol13(3): 289-304。
[4] 杜华林，地铁暗挖车站施工对下卧既有地铁的保护，市政技术，2006(1)
[5] 张洪威 崇文门车站下穿地铁既有线的设计与施工 岩土工程界第9卷第4期
[6] 毛朝辉刘国彬，基坑开挖引起下方隧道变形的数值模拟．地下工程与隧道．2005．4．
[7] Itasca Consulting group, Inc. FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions) User Manuals, Version 2.1,Minneapolis,Minnesota, 2002. 6
[8] 段光杰，地铁隧道施工扰动对地表沉降和管线变形的影响的理论和方法研究[D]，中国地质大学博士学位论文，2002。
[9] 刘波，韩彦辉，FLAC原理、实例与应用指南，人民交通出版社，2005。
[10] 于学馥，郑颖人地下工程围岩稳定分析[M]．北京：煤炭工业出版社，1986
[11] 朱维申，张玉军，任伟中．系统锚杆对三峡船闸高边坡岩体加固作用的块体相似模型试验研究[J]．岩土力学，1996，17(2)：1-6
[12] Kristin M. Molnar, Richard J. Finno, Edwin C. Rossow. Analysis of effects of deep beaced excavations on adjacent buried utilities. Department of Civil Engineering Northwestern University, 2004
[13] 周顺华．城市地铁车站和开挖环境模拟[博士学位论文]，成都：西南交通大学，1996．
[14] 孙均，侯学渊．地下结构．北京：科学出版社，1988．
[15] Kyung-Ho Park. Analytical solution for tunnelling-induced ground movement in clays. Tunnelling and Underground Space Technology 20 (2005) 249-261
[16] 廖少明，刘建航．邻近建筑及设施的保护技术．基坑工程手册，北京：中国建筑工业出版社，1997．
[17] 高文华．基坑变形预测与邻近建筑及设施的保护研究[博士后出站报告]，长沙：湖南大学，2001．
[18] 李大勇，龚晓南，张土乔．软土地基深基坑周围地下管线保护措施的数值模拟．岩土工程学报，2001，23(6)：736-740．
[19] 中华人民共和国标准．给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-97)．北京：中国建筑工业出版社，2000
[20] 叶跃平．市政工程和基础工程施工中地下管线的保护．施工技术，1996
[21] 毕彩玉，毕建玉．施工现场地下管线保护的若干措施．油气田地面工程，2002．No．2，40～41
[22] 马涛，阳军生，刘宝琛等．城市隧道施工对邻近地下管线影响研究现状及进展．市政技术，2004(增)．
[23] 白李妍，隧道工程施工对城市管网和建筑物的影响及控制[D]北京交通大学，2000
[24] 崔玖江．隧道与地下工程修建技术．北京：科学出版社，2005
[25] 中南大学．隧道开挖地表沉降及变形预计实例分析．2004．12
[26] 刘波，叶圣国等．地铁盾构施工引起邻近基础沉降的FLAC元数值模拟．煤炭科学技术．2002，3099(10)：9～11
[27] 芮勇勤，岳中琦等．隧道开挖方式对建筑物桩基影响的数值模拟分析．岩石力学与工程学报．2003，22(5)：735～741
[28] 廖鸿雁．矿山法施工地铁隧道时控制地表沉降、地下管线沉降的施工技术[J]．现代隧道技术，2002，39(3)：25—28
[29] 谢明．地铁及轻轨岩土工程勘察中地下管线的保护问题[J]．地铁与轻轨，1996(3)：26-32
[30] Bracegirdle A, Mair R J, Nyren R J, Taylor R N. methodology for evaluating potential damage to cast iron pipes induced by tunneling[A]. Geotechnical aspects of underground construction in soft ground [C]. Rotterdam: A. A. BALKEMA, 1996
[31] 廖少明，刘建航．邻近建筑及设施的保护技术，基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．
[32] 潘昌实，隧道力学数值方法[M]，北京：中国铁道出版社，1995
[33] 孙钧，地下工程设计理论与实践[M]，上海：上海科学技术出版社，1996
[34] 关宝树，隧道工程设计要点集，人民交通出版社，2003
[35] 关宝树，隧道工程施工要点集，人民交通出版社，2003
[36] 彭润华．高喷灌浆在大粒径砂卵石帷幕工程中的应用． 人民长江．2003．4
[37] 刘庆伟，王旭光． 采取综合措施使隧道通过砂夹卵石不稳定地层．铁道建筑．2001．2
[38] 徐晓春．砂砾卵石天然干密度试验组数的确定．水利水电技术．1994
[39] 田堪良，张慧莉，张伯平，启胜霞．天然沉积砂卵石粒度分布的分形结构研究．西北农林科技大学学报(自然科学版) 2002．10
[40] 田小波，史晓亮，贺立军．砂卵石层孕镶金刚石钻头设计与制造的思考．西部探矿工程． 2002．5
[41] [加拿大]Delwyn G．Freklund and Hariantojo，Soil Mechanics For Unsaturated Soils(陈仲颐等译本)，中国建筑工业出版社，1997．8
[41] 周尚贵、郭辉，试论土体灌浆的几个问题，91全国灌浆技术学术讨论会论文集，1991．12
[42] 张良辉，岩土灌浆渗流机理及渗流力学(博士学位论文)，北方交通大学，1996．6
[43] 黄小广，注浆效果检测方法的评价，煤矿安全，2001．10
[44] 张民庆等，饱和含水砂层注浆材料研究，西部探矿工程，1998．1
[45] 黄树炉，黄明利等，超前深孔注浆技术在隧道重叠段的应用，锚固技术在岩土工程中的应用，2006．11
[46] 邵生俊，谢定义，饱和砂土的物态变化特性，岩土工程学报，第23卷第一期，2001．1
[47] 徐干成，白洪才，郑颖人等，地下工程支护结构，中国水利水电出版社，2002．1
[48] 彭泽瑞、郭建国等，北京地铁复—八线土建工程施工技术[M]，北京：中国科学技术出版社，2003
[49] 干昆蓉，地下工程围岩稳定性分析方法存在的问题与思考[J]，铁道工程学报， 2003-01，48-52
[2] 夏明耀等，地下工程设计施工手册，中国建筑工业出版社，1999年。
[3] I. Yamaguchi, I. Yamazaki, YKiritani. Study of Ground-Tunnel Interactions of Four Shield Tunnels Driven in Close Proximity, in relation to Design and Construction of Parallel Shield Tunnels[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 1998, vol13(3): 289-304。
[4] 杜华林，地铁暗挖车站施工对下卧既有地铁的保护，市政技术，2006(1)
[5] 张洪威 崇文门车站下穿地铁既有线的设计与施工 岩土工程界第9卷第4期
[6] 毛朝辉刘国彬，基坑开挖引起下方隧道变形的数值模拟．地下工程与隧道．2005．4．
[7] Itasca Consulting group, Inc. FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions) User Manuals, Version 2.1,Minneapolis,Minnesota, 2002. 6
[8] 段光杰，地铁隧道施工扰动对地表沉降和管线变形的影响的理论和方法研究[D]，中国地质大学博士学位论文，2002。
[9] 刘波，韩彦辉，FLAC原理、实例与应用指南，人民交通出版社，2005。
[10] 于学馥，郑颖人地下工程围岩稳定分析[M]．北京：煤炭工业出版社，1986
[11] 朱维申，张玉军，任伟中．系统锚杆对三峡船闸高边坡岩体加固作用的块体相似模型试验研究[J]．岩土力学，1996，17(2)：1-6
[12] Kristin M. Molnar, Richard J. Finno, Edwin C. Rossow. Analysis of effects of deep beaced excavations on adjacent buried utilities. Department of Civil Engineering Northwestern University, 2004
[13] 周顺华．城市地铁车站和开挖环境模拟[博士学位论文]，成都：西南交通大学，1996．
[14] 孙均，侯学渊．地下结构．北京：科学出版社，1988．
[15] Kyung-Ho Park. Analytical solution for tunnelling-induced ground movement in clays. Tunnelling and Underground Space Technology 20 (2005) 249-261
[16] 廖少明，刘建航．邻近建筑及设施的保护技术．基坑工程手册，北京：中国建筑工业出版社，1997．
[17] 高文华．基坑变形预测与邻近建筑及设施的保护研究[博士后出站报告]，长沙：湖南大学，2001．
[18] 李大勇，龚晓南，张土乔．软土地基深基坑周围地下管线保护措施的数值模拟．岩土工程学报，2001，23(6)：736-740．
[19] 中华人民共和国标准．给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-97)．北京：中国建筑工业出版社，2000
[20] 叶跃平．市政工程和基础工程施工中地下管线的保护．施工技术，1996
[21] 毕彩玉，毕建玉．施工现场地下管线保护的若干措施．油气田地面工程，2002．No．2，40～41
[22] 马涛，阳军生，刘宝琛等．城市隧道施工对邻近地下管线影响研究现状及进展．市政技术，2004(增)．
[23] 白李妍，隧道工程施工对城市管网和建筑物的影响及控制[D]北京交通大学，2000
[24] 崔玖江．隧道与地下工程修建技术．北京：科学出版社，2005
[25] 中南大学．隧道开挖地表沉降及变形预计实例分析．2004．12
[26] 刘波，叶圣国等．地铁盾构施工引起邻近基础沉降的FLAC元数值模拟．煤炭科学技术．2002，3099(10)：9～11
[27] 芮勇勤，岳中琦等．隧道开挖方式对建筑物桩基影响的数值模拟分析．岩石力学与工程学报．2003，22(5)：735～741
[28] 廖鸿雁．矿山法施工地铁隧道时控制地表沉降、地下管线沉降的施工技术[J]．现代隧道技术，2002，39(3)：25—28
[29] 谢明．地铁及轻轨岩土工程勘察中地下管线的保护问题[J]．地铁与轻轨，1996(3)：26-32
[30] Bracegirdle A, Mair R J, Nyren R J, Taylor R N. methodology for evaluating potential damage to cast iron pipes induced by tunneling[A]. Geotechnical aspects of underground construction in soft ground [C]. Rotterdam: A. A. BALKEMA, 1996
[31] 廖少明，刘建航．邻近建筑及设施的保护技术，基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．
[32] 潘昌实，隧道力学数值方法[M]，北京：中国铁道出版社，1995
[33] 孙钧，地下工程设计理论与实践[M]，上海：上海科学技术出版社，1996
[34] 关宝树，隧道工程设计要点集，人民交通出版社，2003
[35] 关宝树，隧道工程施工要点集，人民交通出版社，2003
[36] 彭润华．高喷灌浆在大粒径砂卵石帷幕工程中的应用． 人民长江．2003．4
[37] 刘庆伟，王旭光． 采取综合措施使隧道通过砂夹卵石不稳定地层．铁道建筑．2001．2
[38] 徐晓春．砂砾卵石天然干密度试验组数的确定．水利水电技术．1994
[39] 田堪良，张慧莉，张伯平，启胜霞．天然沉积砂卵石粒度分布的分形结构研究．西北农林科技大学学报(自然科学版) 2002．10
[40] 田小波，史晓亮，贺立军．砂卵石层孕镶金刚石钻头设计与制造的思考．西部探矿工程． 2002．5
[41] [加拿大]Delwyn G．Freklund and Hariantojo，Soil Mechanics For Unsaturated Soils(陈仲颐等译本)，中国建筑工业出版社，1997．8
[41] 周尚贵、郭辉，试论土体灌浆的几个问题，91全国灌浆技术学术讨论会论文集，1991．12
[42] 张良辉，岩土灌浆渗流机理及渗流力学(博士学位论文)，北方交通大学，1996．6
[43] 黄小广，注浆效果检测方法的评价，煤矿安全，2001．10
[44] 张民庆等，饱和含水砂层注浆材料研究，西部探矿工程，1998．1
[45] 黄树炉，黄明利等，超前深孔注浆技术在隧道重叠段的应用，锚固技术在岩土工程中的应用，2006．11
[46] 邵生俊，谢定义，饱和砂土的物态变化特性，岩土工程学报，第23卷第一期，2001．1
[47] 徐干成，白洪才，郑颖人等，地下工程支护结构，中国水利水电出版社，2002．1
[48] 彭泽瑞、郭建国等，北京地铁复—八线土建工程施工技术[M]，北京：中国科学技术出版社，2003
[49] 干昆蓉，地下工程围岩稳定性分析方法存在的问题与思考[J]，铁道工程学报， 2003-01，48-52
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