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海底隧道怎么施工?有哪些施工技术要点?

2022-08-24
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桥梁在设计的过程中,尤其是大跨径桥梁,经常需要考虑来往船只的吨位,来决定桥梁的设计高度,往往因此增加了桥梁的修建难度以及施工工期,但是海底隧道的存在就很好的解决了这个问题,那么海底隧道主要的施工工艺又有哪些,哪些地方是我们同样可以运用到别的工程中去呢?


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一、海底隧道软弱地层施工稳定性控制研究

1.绪论

1.1 研究目的

从国外海底隧道施工现状和发展趋势看,在海底隧道施工方面都积累了一定的经验,但在富水、软弱地层中修建大断面隧道并无先例,因此,本课题结合xx海底隧道的地质条件复杂、开挖断面大、无成熟的经验可借鉴等特点,对软弱地层施工方法、沉降控制、辅助工法等进行深入研究,总结出一套适合软弱地层、大断面、海底隧道施工的技术和方法,利用研究成果指导施工,优化设计,非常具有实际意义。

1.2 研究内容

本课题紧密结合xx海底隧道施工,通过现场监测、数值计算和理论分析进行研究。

(1)利用数值方法,模拟现场土层和施工条件,对CD和CRD工法分别建模计算、进行数值模拟分析和比较,综合考虑,确定合理的施工方法;

(2)设计六种不同的工况和两种不同工序,对各种工况开挖过程中的地层三维变形状态进行数值模拟,分析和总结变形、失稳规律,在此基础上优化CRD工法各部之间的步距和工序;

(3) 将变形分配控制原理应用于隧道施工,确定控制目标值,通过监测反馈,分步控制,将变形控制在安全范围之内;

(4)研究锁脚锚杆的作用机理,对锁脚锚杆的施工效果进行数值模拟,系统地研究其受力和变形规律,优化锁脚锚杆的设计和施工方法;

(5)建立初支和围岩相互作用的突变模型,利用初支刚度和围岩的弱化刚度研究围岩的突变失稳。从理论上解释了壁后注浆加固机理,结合现场监测,验证充填注浆对控制沉降的作用。

2.陆域浅滩段CRD工法和CD工法施工沉降控制研究

2.1浅埋大跨软岩隧道施工方法

近年来国内外的工程实例表明,在各种地质条件下隧道施工的方法很多,但适合大断面隧道的基本施工方法有六种:台阶法、上半断面临时闭合台阶法、CD工法、CRD工法、侧壁导坑法、眼镜工法(双侧壁导坑法)。

大量施工实例统计结果表明:

在控制沉降方面施工方法择优顺序为:双侧壁导坑法、 CRD工法、CD工法、预留核心土台阶法、台阶法;

在控制水平位移方面施工方法择优顺序为:CRD工法、双侧壁导坑法、CD工法、上半断面临时闭合台阶法、台阶法;

从施工进度和经济角度方面择优顺序为:台阶法、预留核心土台阶法、CD工法、CRD工法、双侧壁导坑法。

xx海底隧道断面大、围岩软弱、地质条件复杂,台阶法难以适用,双侧壁导坑法是在对地表沉降要求特别严的情况下采用的施工方法,所以根据海底隧道的实际,只考虑采用CD工法或CRD工法。

本章对这两种施工方法进行模拟和比较。

2.2 工程及地质概况

xx隧道海底段长4200m,浅滩段上部覆土厚度平均为7.35m,通过的地层主要为填筑土、粘土、砂质亚粘土、黑云母花岗岩,为V类围岩,开挖跨度为16.74m,开挖高度为12.261m。

2.3 隧道入口端CD法与CRD法开挖引起的沉降量比较

模型建立

采用FLAC3D进行计算分析,模型范围向下取50m、向上取到地表、隧道左右两侧各取50m、纵向从洞口取50m。

模型位移边界条件

隧道左右两侧给定X方向位移约束;底面给定Z方向位移约束;纵向边界面(不包括洞口边界面)给定Y方向位移约束。

模型中采用8节点六面体单元进行网格划分,地层及管棚加固区采用摩尔-库仑模型,隧道结构采用线弹性模型,模型共划分16900个单元,18438个单元节点。




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