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山东大学学报 (工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (3): 45-51.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.525

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复合地层全断面硬岩隧道掘进机下穿立交桥研究

王春国()   

  1. 中铁十四局集团隧道工程有限公司, 山东 济南 250003
  • 收稿日期:2020-12-15 出版日期:2021-06-20 发布日期:2021-06-24
  • 作者简介:王春国(1971—), 男,山东青岛人,高级工程师,主要研究方向为隧道工程. E-mail: wztgzy@yeah.net
  • 基金资助:
    山东省重点研发计划资助项目(2018GHY115015)

Study on full face hard rock tunnel boring machine through the overpass in composite stratum

Chunguo WANG()   

  1. Tunnel Engineering Co., Ltd., China Railway 14 Bureau Group, Jinan 250003, Shandong, China
  • Received:2020-12-15 Online:2021-06-20 Published:2021-06-24

摘要:

针对全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在城市中掘进对既有物的变形问题, 依托青岛地铁4号线某区间隧道下穿立交桥的实际工程背景,采用数值计算的方法, 根据实际工程情况建立双隧道下穿立交桥, 综合分析隧道下穿市政桥梁的应变规律, 监测桥梁多点位移, 提出隧道正交下穿桥梁的薄弱点加固措施。结果表明: 右线隧道双向同时开挖与双隧道同时同向开挖对立交桥的影响几乎一致, 左线隧道先开挖后右线隧道开挖, 桥面板部分隆起的部分会随着右线隧道的开挖逐渐发生沉降。先左线隧道开挖后右线隧道开挖对桥面板的影响最大, 容易造成桥梁的不均匀沉降; 隧道开挖导致的桥面板不均匀沉降可对桥墩进行暂时支撑加固, 对桥墩周围环向的土体可进行换填混凝土, 以减小桥墩及桥面板的沉降。

关键词: 地铁隧道, 全断面硬岩隧道掘进机, 数值模拟, 地下工程, 隧道开挖

Abstract:

By using the numerical calculation method, the double tunnel underpass overpass was established according to the actual engineering situation, the strain law of the tunnel underpass municipal bridge was comprehensively analyzed, the multi-point displacement of the bridge was monitored, and the weak point reinforcement measures of the tunnel orthogonal underpass bridge were proposed. The results showed that the influence of the two-way simultaneous excavation of the right tunnel was almost the same as that of the two-way simultaneous excavation of the right tunnel. The left tunnel was excavated first and then the right tunnel was excavated. The uplift part of the bridge deck would gradually subside with the excavation of the right tunnel. It could be seen that the left tunnel excavation first and then the right tunnel excavation had the largest impact on the bridge deck, which was easy to cause the uneven settlement of the bridge. The uneven settlement of bridge deck caused by tunnel excavation could temporarily support and reinforce the piers, and the circumferential soil around the piers could be replaced with concrete to reduce the settlement of the piers and bridge deck.

Key words: subway tunnel, full face hard rock tunnel boring machine, numerical simulation, underground engineering, tunnel excavation

中图分类号: 

  • TU45

图1

下穿地段纵断面示意图"

图2

TBM下穿立交桥数值计算模型"

表1

地层与建筑物材料参数表"

地层 密度/(kg·m-3) 弹性模量/MPa 泊松比 黏聚力/kPa 内摩擦角/(°)
素填土 1800 3 0.20 10 20.0
粉质黏土 2200 60 0.25 26 30.0
强风化花岗岩 2630 36 000 0.25 30 000 48.0
中风化花岗岩 2680 47 000 0.25 35 000 52.0
微风化花岗岩 2750 58 000 0.25 40 000 55.0
C30混凝土 2400 30 000 0.20
C50混凝土 2500 34 500 0.20

图3

拱顶沉降随施工步变化图"

图4

竖直沉降位移图"

图5

桥面板竖向位移云图"

图6

桥面板监测点示意图"

图7

特征监测点位移曲线"

图8

隧道衬砌结构位移值"

图9

桥结构最大剪应力云图"

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