管幕加固技术在暗挖隧道下穿既有盾构隧道中的应用

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近年来,北京市大规模的轨道交通建设导致新旧结构的交叉穿越工程越来越多,风险也越来越大。这些地下工程相互穿越的交叉点施工基本都是特级风险源,如果这些近接穿越工程设计或施工不当,将会使邻近既有线结构产生附加内力和变形,直接影响地铁运营安全。在此类穿越工程中,采取何种支护措施可以保证的施工安全以及减小施工活动对既有结构的影响是十分值得关注的问题。  本文以新建北京地铁8号线区间隧道(木樨园桥南站~大红门站)下穿既有运营10号线盾构区间(大红门站~石榴庄站)工程为研究背景,针对“管幕+全断面深孔注浆”工法在穿越工程中的应用进行了研究及分析。  主要研究内容及成果如下:  (1)施工过程中实时监测管幕顶进施工和隧道开挖施工两部分过程中既有线结构的变形,对穿越工程施行信息化施工管理,保证穿越段施工安全和既有线的正常运营。分析各个工序对应的既有结构变形量,总结出既有结构变形规律。  (2)采用MIDAS/GTS NX有限元软件对工程穿越段施工过程进行三维弹塑性数值模拟,并将有限元计算结果与现场实测结果进行比较分析,分析可知,管幕在本工程中对于控制既有结构的沉降变形起到了良好的效果,模型计算结果满足既有结构的变形控制标准,说明穿越过程中采取的“管幕+全断面深孔注浆”工法是合理有效的。  (3)基于已建立的有限元模型对管幕施工步序、隧道开挖步距及管幕施工所在的地层参数的变化对管幕预支护效果产生的影响进行分析,分析结果显示:①先施工拱脚处的管幕比先施工中间的管幕更有利于控制既有结构的变形;②随着隧道开挖步距的增大,既有结构的沉降量逐渐增大,二者基本呈线性关系;③管幕预支护体系在密实度较好,低压缩性的砂卵石和砂性土地层的支护效果较好,推荐使用。当管幕及开挖隧道所在土层为粘土或粉土这类高压缩性土时,管幕预支护体系的支护作用发挥不明显,因此不推荐使用。
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