PDF《大断面海底隧道软弱地层 CRD 法施工稳定性 控制研究》

3 左线隧道 CRD 法施工变形偏大原 因分析 3.1 概论为得到左线隧道 CRD 法变形偏大的原因,分别 选择了两段沉降差异较大的地段进行分析和比较: 一段为变形偏大段(ZK12+395~ZK12+355),一段为 变形较小段(ZK12+280~ZK12+240).这两段的地质 情况相近, 同为 V 级围岩, 但其施工过程控制不同. 通过比较,以期找到隧道 CRD 法施工变形偏大的 导洞

1 导洞

2 导洞

4 导洞

3 ?

3806 ? 岩石力学与工程学报

2007 年 原因. 测点布设示意图见图 2,两段变形统计分别如 表1和2所示. 图2测点布设示意图 Fig.2 Sketch of measuring point arrangement 表1ZK12+395~ZK12+355 段变形统计 Table

1 Deformation statistics between sections ZK12+395 and ZK12+355 H1 下沉 AA′收敛 CC′收敛 测点里程 累计/mm 天数/d 累计/mm 天数/d 累计/mm 天数/d ZK12+395

494 172 -37

153 ZK12+387

417 178 ZK12+382

588 159

47 174 -38

146 ZK12+370

483 157

46 157 ZK12+360

424 153

29 153

29 130 ZK12+355

324 148 平均

455 41

35 注:CC′累计收敛的平均值为(|-37|+|-38|+29)/3 =

35 mm;

- 表示向外扩张. 表2ZK12+280~ZK12+240 段变形统计 Table

2 Deformation statistics between sections ZK12+280 and ZK12+240 H1 下沉 AA′收敛 CC′收敛 测点里程 累计/mm 天数/d 累计/mm 天数/d 累计/mm 天数/d ZK12+280

92 90 -22

77 ZK12+270

130 80 ZK12+255

109 70

19 64 ZK12+250

104 61

23 61 -9

60 ZK12+240

97 55

17 55 -19

52 平均

106 20 -17 3.2 变形偏大原因分析 从表 1,2 中可看出:变形较大段(ZK12+395~ ZK12+355)拱顶 H1 累计下沉平均值、AA′累计收敛 平均值、CC′累计收敛平均值与变形较小段(ZK12+ 280~ZK12+240)的相应值对比情况如下:拱顶下 沉:455 mm/106 mm = 4.29;

H1 累计收敛:41 mm/20 mm = 2.05 倍;

CC′累计收敛:35 mm/17 mm = 2.06 倍. 对变形较大和较小地段进行分析和比较可以发 现,变形过大与以下因素有关: (1) 围岩特性 全风化花岗岩泥质含量高,渗透性差,渗透系 数小,只有 160.6*10 -6 cm/s,隧道顺坡掘进(设计坡 度为 2.9%),若排水不及时容易造成掌子面积水, 地基被浸泡、软化,造成地基承载力下降.同时, 若开挖后喷射混凝土不及时,掌子面亦会慢慢变潮 渗水,土体很快弱化,开挖轮廓线周边的土体的松 动范围逐渐扩大,自稳性变差,造成围岩失稳和变 形.产生的松动荷载作用在初期支护上,造成初期 支护的失稳和变形[6] . (2) CRD 各部步距过长 CRD 各部之间的距离对比情况见表 3. 表3CRD 各部之间的距离对比 Table

3 Distance comparisons of each step of CRD method 各部间距平均值/m CRD 各部 ZK12+280~ ZK12+240 ZK12+395~ ZK12+355 差值/m 1,3 9.15 19.85 19.85-9.15 = 10.70 2,3 21.19 13.35 13.35-21.19 =-7.84 2,4 9.40 12.36 12.36-9.40 = 2.96 1,4 39.70 45.57 45.57-39.70 = 5.87 针对 ZK12+395~ZK12+355 与ZK12+280~ ZK12+240 的步距统计情况,以下利用 ANSYS 对同 样工况下 CRDC1, CRDC3 步距分别为 15, 10,

5 m 时引起的拱顶最终沉降量进行模拟分析,计算范围 顶部取到地面,沿区间隧道纵向取

50 m.施工过程 中只考虑初期支护,隧道超前支护考虑小导管加固 地层.围岩参数取值如下:弹性模量 E =

15 MPa, 泊松比μ = 0.2,黏聚力 c =

24 kPa,内摩擦角? = 22° ,重度γ =

18 kN/m3 . 整个模型采用实体单元建模,土层采用莫尔C 库仑模型,隧道结构采用弹性体模型,共划分

16 900 个实体单元,18