富水流砂地层下穿立交桥隧道围岩变形控制技术研究

摘要

深圳地铁4号线2期工程上(梅林)～民(乐)区间富水流砂地层下穿立交桥群隧道施工的重难点体现在：(1)富水流砂地层，岩体破碎，隧道自稳能力极差；(2)富水流砂地层长度长，约130m，预支护要求高，施工难度大；(3)隧道近接立交桥摩擦桩，施工风险大；(4)在里程K9+105～K9+135下穿一条次高压燃气管，岩层变形控制要求极高。本文结合该工程设计和施工，采用理论分析、数值模拟和现场试验等相结合的综合研究手段，对袖阀管注浆加固桥桩技术和富水流砂地层隧道施工技术等进行了较深入的研究。其研究工作和研究成果主要包括：
　　 ⑴对袖阀管注浆和钢管注浆对桥梁桩基加固效果进行了分析，得出了采用袖阀管注浆和钢管注浆联合加固效果更佳的结论。其中，袖阀管对桩体水平位移在力学上虽然具有一定的抑制作用，更重要的是形成帷幕墙，防止桩基周围土体失水，达到减少地面下沉之目的。而钢管注浆刚度大，力学上对抑制桩体水平位移作用更大。
　　 ⑵对富水流砂地层隧道施工超前预支护技术进行了优化研究。针对可能的四种地面帷幕止水加固方案进行了比较研究，在详细分析四种加固方案对富水流砂地层的适应性的基础上，优化了地面帷幕止水加固方案。分析了不同洞内超前支护设计参数对隧道围岩和桥桩变形受力的影响，优化了富水流砂地层隧道洞内超前支护加固厚度。
　　 ⑶通过现场收集施工资料及数据分析，整理和提炼了一系列的施工方案和技术参数，包括袖阀管与钢管注浆，地层降水，地表帷幕注浆，大管棚和小导管超前预支护，掌子面管棚加固，地表燃气管的加固等，并提炼出了一套富水流砂地层隧道的施工方案。
　　 ⑷通过现场监测和数据分析，得出了富水流砂地层隧道施工拱顶沉降和隧道收敛符合对数关系等结论。另外，停工期间地表持续沉降，其沉降速率约为施工期沉降速率的1/5，表明富水流砂地层流变性大，施工宜尽量快速通过。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1论文选题背景以及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内富水地层隧道施工实例研究现状

1.2.2国内富水地层隧道施工技术应用研究现状

1.2.3近接桥桩加固研究现状

1.3依托工程特点和技术难点分析

1.3.1工程概况

1.3.2水文地质以及工程地质

1.3.3工程重难点

1.4本研究的意义、方法与主要内容

1.4.1本研究的意义

1.4.2本研究的方法

1.4.3本研究的主要内容

第2章 设计与旋工方案数值模拟优化研究

2.1有限差分法和FLAC3D

2.1.1显式拉格朗日差分法原理

2.1.2显式拉格朗日差分法的主要内容以及特性

2.1.3 FLAC3D计算方法

2.1.4 FLAC3D的优点

2.2近接摩擦桩加固方案模拟研究

2.2.1模型建立和计算参数选取

2.2.2袖阀管注浆对桩体的加固作用

2.2.3袖阀管注浆对隧道稳定性的影响

2.2.4钢管注浆对桩体的加固作用

2.2.5袖阀管注浆方案优化

2.2.6近接摩擦桩优化研究小结

2.3四种止水方案对比分析研究

2.3.1四种止水方案设计

2.3.2四种止水方案优缺点分析

2.3.3四种止水方案模拟分析研究

2.3.4四种止水方案对比研究小结

2.4 CRD法开挖和支护优化研究

2.4.1 CRD法施工模拟研究

2.4.2支护结构优化模拟

第3章 施工资料分析及施工技术参数研究

3.1隧道近接桩加固方案

3.1.1注浆材料

3.1.2注浆孔布置

3.1.3注浆参数

3.1.4袖阀管注浆技术的应用推广

3.2地面分段帷幕止水方案

3.2.1方案设计

3.2.2分段帷幕止水方案技术要点

3.3降水方案

3.3.1降水井的布置

3.3.2降水管井施工

3.3.3管井降水技术要点

3.4燃气管线保护方案

3.5大管棚以及小导管预支护方案

3.6掌子面注浆加固方案

3.7隧道开挖和支护方案

3.7.1 CRD法施工原则

3.7.2 CRD法开挖及支护设计

第4章 监测数据分析研究

4.1监测数据分析理论

4.1.1回归分析简介

4.1.2一元线性回归分析原理

4.2监测内容

4.3监测点布置

4.4监测方法

4.4.1隧道周边位移

4.4.2隧道拱顶下沉

4.4.3管线沉降监测

4.4.4地下水位观测

4.5监测数据研究分析

4.5.1隧道监测数据分析

4.5.2桥监测数据分析

4.5.3管线监测数据分析

4.5.4水位孔监测数据分析

4.6监测数据分析小结

结论

致谢

参考文献

硕士期间发表的论文及参加的科研项目