富水软土地层地铁隧道开挖地层固结沉降数值模拟

为了对富水软土地层地铁隧道开挖引起的地层固结进行定量研究,考虑流固耦合效应和施工力学效应的综合作用,应用FLAC3D对降水、动态降水和非降水3种工法进行数值模拟的对比研究,分别得到了地表沉降和地层固结沉降曲面。研究结果表明,3种工法引起的地表沉降量分别为:非降水法29mm、动态降水法60mm和降水法116mm,它们的比值大致为1∶2∶4,地层固结沉降量占各自的整个地表沉降量的比率分别为:非降水法27%;动态降水法50%;降水法79%。显然,非降水法是在富水软土地层地铁隧道施工中控制地层固结沉降最有效的方法。计算结果与现场实测资料进行比较,两者十分接近。研究成果已成功地应用于深圳地铁工程中。

新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制措施

以贵阳立体交通枢纽工程龙洞堡机场隧道工程为背景,综合运用现场测试、模型试验及数值计算方法,对超厚新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制对策进行研究。基于实测的隧道拱顶沉降,根据既有的计算方法计算拱顶全部沉降;通过室内模型试验和三维数值模拟得到因地层损失引起的地表沉降占拱顶全部沉降的比率;根据拱顶全部沉降和比率计算得到隧道施工导致的地表沉降;再根据实测的地表总沉降,确定隧道施工和土体自身固结分别导致的地表沉降占地表总沉降的比例。结果表明:隧道施工导致的地表沉降是拱顶沉降的35%~36%,占地表总沉降的20%~34%,土体固结导致的地表沉降占地表总沉降的66%~80%,可见土体固结是导致地表沉降的主要因素。由此提出控制地表沉降的主要对策:通过地表钢管桩注浆加固,对土层进行改良;对拱部进行中管棚超前支护;采用大拱脚弧形导坑预留核心土台阶法开挖隧道;设置H175型钢钢架加强初期支护,二次衬砌尽可能地紧跟初期支护施作。