土巖組合地層拱蓋法隧道施工動態(tài)風(fēng)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(zhǔn)點(diǎn)迅捷、運(yùn)載量大、能耗低等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)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(yàn)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(fēng)險大、工作面少且小等缺點(diǎn),導(dǎo)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(dá)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(fēng)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(yán)重。為了在青島地區(qū)推廣拱蓋法,有必要對其施工過程進(jìn)行全面細(xì)致的風(fēng)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(fēng)險評估進(jìn)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(fēng)險角度來看,拱蓋法要優(yōu)于臺階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。通過數(shù)值模擬手段,對拱蓋法施工圍巖適用性進(jìn)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(dāng)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(fēng)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(fēng)險源篩選。采用專家調(diào)查法,篩選出拱蓋法施工主要風(fēng)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(fēng)險評估。采用數(shù)值計算與模型試驗(yàn)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(diǎn)進(jìn)行研究,研究表明:上斷面開挖過程中中導(dǎo)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(jìn)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(fēng)險評估:中洞開挖階段風(fēng)險等級為A級,拆除豎撐~施做拱部

5、二襯階段風(fēng)險等級為B級,右導(dǎo)洞開挖階段風(fēng)險等級為C級,左導(dǎo)洞開挖階段風(fēng)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(fēng)險評估。首先針對青島土巖組合地區(qū)拱蓋法施工特點(diǎn),總結(jié)了適用于拱蓋法隧道的拆撐過程永久初期支護(hù)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(jìn)行風(fēng)險分級,建議現(xiàn)場拆撐采用風(fēng)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(fēng)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(diǎn),總結(jié)了適用于拱蓋法隧道分部開挖的位移控制機(jī)理;其次采用模型試驗(yàn)的方法對大斷面拱蓋法施工隧道圍巖漸進(jìn)性塌方破壞機(jī)制進(jìn)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(jìn)擴(kuò)大趨勢,無支護(hù)段圍巖最先發(fā)生破壞,然后依次擴(kuò)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(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)風(fēng)