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篇1

中圖分類號(hào)：U231+.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： 文章編號(hào)：

1、前言

伴隨著我國城市地鐵的發(fā)展，地下車站也越來越多，相應(yīng)的暗挖車站也逐漸增多。暗挖車站的特點(diǎn)是地質(zhì)情況復(fù)雜、斷面大。眾所周知，影響隧道開挖技術(shù)和安全穩(wěn)定性的主要因素就是斷面大小[1]，所以施工前期必須論證相應(yīng)的開挖方法是否合理，而采用的手段是有限元軟件模擬分析。

重慶市地鐵車站多采用淺埋暗挖法施工，其施工工法對地層變形和受力規(guī)律影響較大，很大程度上決定著工程施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文依托重慶市軌道六號(hào)線二期工程五路口車站，擬對隧道施工過程中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，通過大量的數(shù)值仿真計(jì)算，提出重慶市軌道交通六號(hào)線工程五路口車站隧道設(shè)計(jì)參數(shù)，為其它復(fù)雜環(huán)境和地質(zhì)條件下的地鐵暗挖車站提供技術(shù)支撐。

2、模型建立

五路口車站斷面面積184.72m2，開挖方法采用雙側(cè)壁三臺(tái)階法。本文選擇圍巖最差及埋深最淺的斷面（四級圍巖、埋深18米）分析，借助ANSYS有限元軟件分析，計(jì)算中需要考慮土體塑性變形的影響，所以圍巖采用Drucke-Prager準(zhǔn)則模型。

Drucke-Prager準(zhǔn)則是以Mohr-Coulomb六棱錐的內(nèi)切圓錐面的形勢導(dǎo)出的，Drucke-Prager準(zhǔn)則中巖石的粘結(jié)力和摩擦角是由其抗壓強(qiáng)度關(guān)和抗拉強(qiáng)度決定。

并可以根據(jù)下式計(jì)算得出：

；。

式中為抗壓強(qiáng)度,為抗拉強(qiáng)度。

圍巖具體參數(shù)見表1。

作者簡介：蘇家園(1986),男，重慶交通大學(xué)研究生，巖土與隧道工程方向。

靳學(xué)峰(1987 ),男，重慶交通大學(xué)研究生，巖土與隧道工程方向。

表1 開挖數(shù)值模擬參數(shù)

有限元模擬計(jì)算以初始地應(yīng)力場（包括重力和上部荷載）、隧道開挖等過程進(jìn)行，根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）在模擬開挖過程中，隧道開挖和初期支護(hù)在相應(yīng)邊界節(jié)點(diǎn)應(yīng)力釋放60%，施作二襯和仰拱完成后在相應(yīng)邊界節(jié)點(diǎn)應(yīng)力釋放40%。數(shù)值模擬分23步進(jìn)行，具體見表2：

表2 CRD法開挖步驟

為減小邊界效應(yīng)保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，模型尺寸為：隧道中線左右分別取60m，豎直向上取至地表，地表至下邊界76m；隧道埋深較淺，計(jì)算時(shí)按自重應(yīng)力場考慮。

整個(gè)計(jì)算模型有限元網(wǎng)格共有11605個(gè)平面單元，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為5474個(gè)，有限元網(wǎng)格劃分如下圖所示。

圖1 隧道開挖有限元模型

計(jì)算區(qū)域側(cè)向邊界處水平位移被約束以模擬場地的半無限遠(yuǎn)邊界，底面沿豎直方向位移被約束，按照平面應(yīng)變問題計(jì)算。

3、計(jì)算結(jié)果分析

車站CRD法暗挖過程，地表沉降和初支應(yīng)力最能反映當(dāng)前支護(hù)情況。經(jīng)計(jì)算，整個(gè)施工過程中，各項(xiàng)參數(shù)變化情況見下圖：

圖2 各施工步驟地表最大沉降量（mm）

圖3 各施工步驟初支應(yīng)力變化情況（MPa）

圖4 各施工步驟錨桿軸力變化情況（N）

圖5 各施工步驟臨時(shí)支撐變化情況（MPa）

通過有限元計(jì)算結(jié)果分析得出：大斷面隧道CRD法施工過程，最關(guān)鍵的步驟就是中部上臺(tái)階開挖，位移及各項(xiàng)應(yīng)力均變化較大，但總的位移和各支護(hù)內(nèi)力都很小。

分析原因，此步驟直接貫通左右導(dǎo)洞，導(dǎo)致開挖面積立即變大，對圍巖擾動(dòng)變大，從而影響到地表沉降和初支內(nèi)力。

4、結(jié)束語

大斷面暗挖隧道多采用CRD法施工，階上部開挖時(shí)地表沉降和支護(hù)內(nèi)力變化較明顯，所以此工序?yàn)镃RD法施工的關(guān)鍵步驟，施工過程應(yīng)在此加強(qiáng)光面爆破質(zhì)量控制，減小對圍巖的擾動(dòng)和破壞；加強(qiáng)工字鋼、立柱、橫撐等的連接質(zhì)量控制與管理；加強(qiáng)監(jiān)控量測工作，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)修改支護(hù)和支撐參數(shù)，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)施工。

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篇2

中圖分類號(hào)：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

我國深基坑支護(hù)與防水技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展與研究，噴錨網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用較為成功的技術(shù)方法。噴錨支護(hù)技術(shù)的結(jié)構(gòu)較為簡單，承載力較高，安全性好，可靠度高，施工方法成熟。此法結(jié)構(gòu)簡單,承載力高,安全可靠;可用于多種土層,適應(yīng)性強(qiáng);施工機(jī)具簡單、施工靈活,污染小,噪聲低,對周圍環(huán)境的影響小;可與土方開挖同步進(jìn)行,不占用絕對工期;本身不需要打樁，支護(hù)費(fèi)用相對較低。噴錨支護(hù)技術(shù)在全國各地的深基坑施工中應(yīng)用取得了較好的效果。噴錨支護(hù)技術(shù)主要包括混凝土支護(hù)技術(shù)、噴混凝土錨桿支護(hù)技術(shù)、錨桿支護(hù)技術(shù)、噴混凝土錨桿鋼拱架支護(hù)技術(shù)以及噴混凝土錨桿鋼筋網(wǎng)支護(hù)幾等等。噴錨支護(hù)技術(shù)的原理就是將巖體視為連續(xù)介質(zhì)，應(yīng)用時(shí)間效應(yīng)來增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，對于建筑工程的深基坑施工應(yīng)用噴錨支護(hù)技術(shù)具有推廣價(jià)值。

1工程概況

太鐵臨汾車站路經(jīng)濟(jì)適用住房項(xiàng)目的場地位于臨汾市鐵路宿舍、鐵路公安處以南，車站路以北，臨鐵一校以東，鐵經(jīng)巷以西。本工程規(guī)劃總用地面積41016.01，建筑面積186376。小區(qū)內(nèi)共有二十六層住宅六棟，二十二層住宅一棟，七棟住宅樓均為剪力墻結(jié)構(gòu)。東側(cè)和北側(cè)沿街設(shè)有一層服務(wù)用房，地下室局部結(jié)合車庫做平戰(zhàn)結(jié)合核6級甲級二等人員掩蔽所人防工程。設(shè)計(jì)±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高為453.2~454.00m，結(jié)構(gòu)樁頂標(biāo)高為-7.04m~-7.94m，場地地面自然標(biāo)高處于453.05m~453.08米之間，基坑開挖深度約為6.96米，該項(xiàng)目所處場區(qū)根據(jù)地質(zhì)考察報(bào)告揭示，土方施工深度范圍內(nèi)主要以地表雜填土和下面的粉土、粉砂和粉質(zhì)粘土等土層為主，地下水位標(biāo)高約為6.6m~8m?；娱_挖做深基坑混凝土噴錨支護(hù)，局部采用止水帷幕和鋼樁支護(hù)。地基采用CFG樁，有效長度16.5米。施工采用長螺旋鉆桿打孔。

2 噴錨網(wǎng)支護(hù)及其作用原理

噴錨支護(hù)是深基坑施工工程中使用最為廣泛的一種支護(hù)技術(shù)，所謂噴錨支護(hù)技術(shù)其實(shí)是包含噴射混凝土、錨桿以及鋼筋網(wǎng)支護(hù)的一個(gè)總稱，是在巖土質(zhì)高邊坡或地下工程中應(yīng)用廣泛的一種支護(hù)加固方法，尤其適用于不良地質(zhì)條件的深基坑支護(hù)。由于巖土體的抗拉強(qiáng)度幾乎為零，抗剪強(qiáng)度較小，而巖土體仍然具有一定的結(jié)構(gòu)性能夠保值較小高度直立狀態(tài)。土坡直立起來的高度若大于臨界高度時(shí)，或坡地上部荷載較大、環(huán)境變化而容易導(dǎo)致土坡失穩(wěn)。在以往的工程經(jīng)驗(yàn)中，多采用支擋結(jié)構(gòu)來承受土體的側(cè)向壓力并將其變形進(jìn)行有效控制。這類支擋結(jié)構(gòu)屬于被動(dòng)制約型的。噴錨支護(hù)技術(shù)就是在巖土體內(nèi)設(shè)置具有一定長度和分布較為密集的錨固體，錨固體與土體協(xié)調(diào)牢固后形成一個(gè)具有結(jié)構(gòu)性的整體共同發(fā)揮承壓作用，這樣可以改善土體抗剪強(qiáng)度過低，穩(wěn)定性較差的問題。噴錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)就是應(yīng)用主動(dòng)制約機(jī)制來加強(qiáng)錨桿和土體的協(xié)同作用，加強(qiáng)土體的結(jié)構(gòu)性，錨桿還可以對復(fù)合土體起到骨架箍束作用，從而可以承擔(dān)更多的外部荷載及土體的自重應(yīng)力，并將應(yīng)力發(fā)散傳遞至持力層；鋼筋網(wǎng)的作用就是通過噴射混凝土將土坡面的變形加以限制。

3 噴錨網(wǎng)支護(hù)的止水作用

噴錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)中的噴射混凝土工藝的主要作用就是嵌固巖土體和壓力灌漿滲透作用，可以在基坑邊坡的護(hù)坡施工中發(fā)揮顯著的防水止水作用。

（1）壓力灌漿群錨止水

流砂或礫砂類土體中，采用高壓灌注水泥漿的滲透半徑可以達(dá)到較大的水平，由于砂性土中具有含水的裂隙，使得水泥漿在砂性土層中可以較好的滲透。土層中滲透較為密集的水泥漿可以有效地加強(qiáng)土壤的結(jié)構(gòu)性，還可以起到防水止水的效果。采用壓力注漿時(shí)可以在基坑的邊坡附近形成一個(gè)砂堆，需要通過超前錨管固化邊坡止水措施，應(yīng)用高壓注漿對邊坡進(jìn)行固化止水，而后才能進(jìn)行基坑開挖和支護(hù)的施工作業(yè)，這樣才能更好地完成施工。

（2）臨時(shí)排水管的雙重作用

有些深基坑工程中不適合設(shè)置井水降水，為了保證水壓力對于邊坡不構(gòu)成危害，而確保支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)揮正常效果，需要在基坑土方開挖后，設(shè)置臨時(shí)排水管，在錨桿作業(yè)及注漿后的幾天時(shí)間內(nèi)，排水管的作用逐漸減弱，而當(dāng)所噴射的混凝土以及注漿料的強(qiáng)度達(dá)到要求后，向排水管中灌注水泥漿，使得水泥漿滲透入土體中，發(fā)揮止水作用。

（3）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的防護(hù)

鋼筋網(wǎng)表面的混凝土噴射壓力巨大，在其高速噴射壓力作用下，換你那天與土體形成膠結(jié)力，產(chǎn)生嵌固效應(yīng)，使得噴射混凝土與土體構(gòu)成具有一定結(jié)構(gòu)性的整體，從而提高了混凝土與土體表層的黏結(jié)力。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土可以對基坑邊坡土體表面形成一個(gè)保護(hù)層作用，可以有效地防止雨水沖刷而導(dǎo)致邊坡滑塌事故的發(fā)生。

4噴錨支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1工藝要求

為了確保土體強(qiáng)度達(dá)到一定的要求、支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠及時(shí)發(fā)揮作用，噴錨支護(hù)施工要堅(jiān)持“緊跟開挖,隨挖隨支”的原則，土體開挖層高根據(jù)地質(zhì)條件的不同而確定，通常在1.5m~2.5m范圍內(nèi)。噴錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的施工工藝流程如下所述：基坑土方開挖，坡面修整；高壓噴射第一層的速凝混凝土；之后是錨桿成孔；將錨桿鋼筋制備完畢；放置錨桿鋼筋并應(yīng)用壓力灌漿進(jìn)行封孔作業(yè)；編制鋼筋網(wǎng)，并采用焊接方式加強(qiáng)鋼筋的連接效果；噴射最后一層速凝細(xì)石砼并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；開挖土方。如果初次的土方開挖的土層能夠保持較好的直立狀態(tài)，則可以不進(jìn)行首層的混凝土噴射工作。對于松軟土層或容易液化的土層以及地下水滲流作用顯著的地段，為了避免土方邊坡坍塌，需要預(yù)先進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的編制并焊接鋼筋，增設(shè)短的摩擦錨桿，并噴射首層速凝砼，然后才能成孔并在安放錨桿鋼筋網(wǎng)后進(jìn)行注漿封孔。

4.2技術(shù)保障措施

土方開挖工作之前，應(yīng)該對于基坑周圍的環(huán)境和已有記住我的基礎(chǔ)及地下管網(wǎng)的分布情況進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查，以用來指導(dǎo)錨桿的孔位布置、錨桿進(jìn)入的角度和長度，以避免對已有建筑造成破壞，使得錨桿施工順利進(jìn)行。邊坡土方開挖完成3h后對邊坡作業(yè)面進(jìn)行首層噴射混凝土，48h時(shí)間內(nèi)須完成支護(hù)作業(yè)，而上下排錨桿的施工間隔應(yīng)該超過48h為宜。對于基坑周圍的排水管道應(yīng)及時(shí)進(jìn)行疏通工作，避免由于堵塞而導(dǎo)致地下水滲漏，引起基坑邊坡滑塌事故，并及時(shí)疏排基坑周邊的積水；對于基坑周邊的裂縫應(yīng)加以重視，必要時(shí)進(jìn)行填補(bǔ)，以避免發(fā)生地表水下滲；對于作業(yè)面的流水明顯過大時(shí)，應(yīng)適宜層位設(shè)置泄水孔。施工前或者在施工過程中，需要將各種材料進(jìn)行送檢化驗(yàn)，確保使用的產(chǎn)品質(zhì)量合格。

施工單位在施工過程中不得隨意改變錨桿位置、長度、型號(hào)、數(shù)量,鋼筋網(wǎng)間距,加強(qiáng)筋范圍,放坡系數(shù)等。設(shè)計(jì)方案變更時(shí)必須重新經(jīng)專家評審。核驗(yàn)水準(zhǔn)點(diǎn)及坐標(biāo)控制點(diǎn)的正確性和保護(hù)措施。審查施工單位的水平及豎向施工放線是否正確,開挖過程中監(jiān)理工程師要隨時(shí)對基坑的開挖尺寸、水平標(biāo)高和邊坡坡度進(jìn)行檢查,隨時(shí)注意基坑的變化。

5 結(jié)語

采用上述的深基坑噴錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，在建筑工程基坑施工作業(yè)中沒有發(fā)現(xiàn)坑壁出現(xiàn)一些工程質(zhì)量事故，直到進(jìn)行基坑回填作業(yè)完成后，整個(gè)噴錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)都較好地發(fā)揮了支護(hù)與止水防水的作用，更說明了應(yīng)用該支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)可以有效地保證基坑的整體穩(wěn)定性，避免了邊坡滑塌現(xiàn)象的出現(xiàn)。噴錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在建筑工程深基坑施工中應(yīng)用，施工工藝簡便可靠，工期短且具有較好的經(jīng)濟(jì)性，具有較大的推廣價(jià)值。