合肥地区浅埋暗挖隧道施工关键技术研究

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随着城市的发展,城市地下工程项目的逐渐增多,浅埋暗挖施工技术在城市地铁等地下浅埋的结构物的设计与施工中的运用愈加广泛。合肥地区浅埋地层地质条件复杂多样,由于对这些地层的工程特性认识仍存在不足,施工过程中控制措施不到位,合肥地区的暗挖隧道曾出现地表沉降过大等工程问题。因此,开展针对合肥地区的隧道设计施工技术研究具有重要意义。
  本文结合项目“合肥地区复杂环境下浅埋暗挖隧道施工关键技术与风险控制课题研究”,以合肥地铁多个暗挖通道作为工程背景,基于资料调研、现场试验、室内试验及有限元法等手段对合肥地区的注浆机理、超前支护措施及施工工法等方面进行了研究,得到适用于合肥地铁浅埋暗挖隧道的施工关键技术,取得如下研究成果:
  (1)研究黏土层小导管注浆扩散及加固机理。根据合肥地区黏土层的基本力学参数分析其对注浆加固的影响,通过现场注浆试验分析注浆压力变化特征、浆液的扩散特征,得到黏土层注浆加固机理。通过室内试验对比注浆加固前后的土体力学参数,对注浆加固的效果进行分析评价。
  (2)分析评价适用于合肥地区的超前支护方案。在合肥地区多个暗挖通道的工程实践的基础上,结合现场监测数据和数值计算结果,对常用的隧道超前预支护技术(管棚支护和小导管)隧道围岩变形和稳定性开展研究。通过对隧道开挖过程中围岩位移变化规律的探讨分析,揭示不同超前支护控制围岩形变的作用机理、特点。分别针对合肥地区的第四系全新世黏土层、第四系晚更新世黏土层及风化岩层提出合适的隧道超前支护技术。
  (3)比选适用于合肥地区的浅埋暗挖工法及针对CRD工法进行施工参数优化。根据已有的暗挖通道实测数据,分析影响施工工法选择的影响因素。选用CRD法与台阶法作为比选施工方案,分析比较在不同地层性质、不同隧道埋深条件下的合适施工工法。给出针对CRD工法变换施工工序、开挖步长、台阶长度等施工参数的建议值。
  (4)分析合肥地铁3号线新蚌埠路站暗挖通道的监测数据,得出隧道开挖过程中地表沉降、拱顶下沉、水平收敛的变形规律。
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