盾构及明挖隧道平行下穿机场跑道沉降分析与实测.pdf
《盾构及明挖隧道平行下穿机场跑道沉降分析与实测.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《盾构及明挖隧道平行下穿机场跑道沉降分析与实测.pdf(8页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、 施工技术(中英文)年 月上第 卷 第 期:盾构及明挖隧道平行下穿机场跑道沉降分析与实测杨逸枫,易 琼,斯碧峰,王元东,白乔木(同济大学地下建筑与工程系,上海;上海机场(集团)有限公司,上海)摘要 上海浦东国际机场三期扩建工程中,既有航站楼()与新建卫星厅()之间的暗挖捷运隧道和明挖行李地道长距离近接平行施工,且同时穿越机场停机坪和滑行道。为了研究盾构及明挖隧道平行下穿越施工引起的机场道面沉降变形规律,首先建立数值模型,对两隧道同期施工时引起的地表沉降叠加影响进行了模拟分析,然后结合现场实测,分别分析了地表纵向沉降分布、地表横向沉降分布和地表沉降时程变化规律。结果表明:明暗双通道同时施工引起的
2、地表沉降分布相比单独施工叠加得到的地表沉降分布存在明显差异,地表沉降曲线整体向隧道一侧偏移;地表纵向沉降分布上呈现出明显的不均匀性,地表横向沉降分布上越接近隧道轴线沉降或隆起越大,沿两侧逐渐减小,沉降分布不对称;盾构机接近指定环断面前地表发生沉降,到达并穿越断面时地表隆起,穿越后地表沉降渐趋稳定。关键词 隧道;盾构;机场;沉降;变形;数值模拟;监测中图分类号 文献标识码 文章编号(),(,;(),):,()(),:;国家自然科学基金();上海机场建设指挥部科技项目作者简介 杨逸枫,博士研究生,:收稿日期 引言随着大量机场的新建、扩建以及改建,新建隧道下穿机场跑道、滑行道、站坪等沉降敏感区域的情
3、况也越来越多。例如,台北松山机场盾构隧道下穿飞机起降区,北京首都国际机场采用箱涵顶进工法下穿机场滑行道,上海轨道交通 号线、号线、仙霞西路隧道穿越运营中的虹桥机场,上 杨逸枫等:盾构及明挖隧道平行下穿机场跑道沉降分析与实测 海浦东机场 号、号地下通道穿越东西向垂直联络滑行道,英国希斯罗机场铁路盾构隧道下穿机场滑行道和站坪。下穿隧道施工引起的地基沉降和差异沉降可能会导致机场道面变形开裂,进而影响机场飞行区的运营安全。因此,研究机场道面沉降变形机理,并在施工时采取有效措施严格控制地表沉降和不均匀沉降至关重要。针对隧道下穿引起机场道面沉降变形的问题,国内学者已经开展了大量研究。肖明等针对昆明地铁盾构
4、隧道下穿巫家坝国际机场跑道工程,采用三维数值分析方法对盾构施工引起的跑道沉陷、盾构掘进对周围土体扰动等进行了分析研究。梅乐胜以重庆城际铁路下穿江北机场跑道段隧道项目为背景,建立有限元模型进行隧道开挖过程的动态模拟,分析总结了开挖过程中隧道结构应力、应变的分布和变化规律。晁凯基于北京首都国际机场捷运联络线及汽车通道工程,采用数值模拟和现场对比试验相结合的方法,对隧道下穿机场跑道的地表沉降控制进行了研究,总结出相关的地表沉降控制技术。张宏等根据机场飞行区跑道横坡要求,推导了盾构施工穿越飞行区跑道时的控制公式,提出了运营机场道面结构的变形控制指标。冯建霖基于北京首都国际机场大断面隧道下穿机场跑道工程
5、,通过对施工实测数据分析,总结了隧道施工引起机场道面沉降变形的规律。刘增龙同样针对北京首都国际机场工程,通过数值模拟和现场实测数据分析,归纳总结了飞机跑道在不停航条件下穿越时的沉降变形规律。以上研究大都是分析单一隧道下穿机场道面引起的沉降变形规律,目前尚无考虑多条隧道同时下穿时机场道面沉降变形规律的相关研究。在上海浦东国际机场三期扩建工程中,滑行道及站坪下方将建设多条明挖法地下通道、盾构法捷运隧道等地下设施,且相邻两条地下通道在空间上长距离近接平行,在时间上同时施工,施工产生的相互作用明显。为了保障施工过程中机场滑行道及站坪的运营安全,对长距离近接平行地下通道施工引起的地表沉降变形规律进行分析
6、是十分必要的。本文依托上海浦东国际机场三期扩建工程,以长距离近接平行施工的暗挖 捷运隧道和明挖 行李地道为研究对象,采用数值分析方法,针对明暗双通道近接平行施工对机场道面沉降变形的影响进行研究,并结合对工程现场实测数据的分析,总结了长距离近接平行通道施工引起机场道面沉降变形规律,可为今后同类下穿机场道面工程的设计施工提供参考。工程概况 上海浦东国际机场三期扩建工程场地位于上海浦东国际机场,航站楼南侧,大部分位于现有飞行区内,主要包括飞行区下的旅客捷运系统、行李车及服务车的下穿通道工程,工程总平面如图 所示,各单体工程概况如表 所示。图 上海浦东国际机场三期扩建工程总平面 表 上海浦东机场三期扩
7、建工程捷运系统、地下通道概况 项目名称长度 滑行道或站坪下方长度 施工工法 捷运隧道 盾构法 捷运隧道 盾构法 捷运隧道 明挖法 捷运隧道 明挖法 行李地道 明挖法 行李地道 明挖法 地道 明挖法 地道 明挖法下穿通道工程总体由东线和西线两部分组成。东线即新建 服务车、行李车通道以及 捷运通道。服务车、行李车通道采用明挖法施工,下穿垂滑(即现有,滑行道),形成联系南北航站区东侧的地下联系通道,由敞开段和暗埋段组成,基坑开挖深度最大约。结合已有捷运预留通道情况和明挖施工方式,将 捷运通道同步建设,捷运通道轨面埋深约 。西线即新建 服务车、行李车通道。采用明挖施工方式,下穿垂滑(即现有,滑行道),
8、形成联系南北航站区西侧的地下联系通道,由敞开段和暗埋段组成,基坑开挖深度最大约。该下穿通道东侧为规划捷运通道。本文的研究对象是 捷运隧道和 行李地道。明挖行李地道与盾构捷运隧道在空间上为近接平行关系,且为同一时期施工,二者之间相互影响明显。另一方面,工程所在场地为欠固结 施工技术(中英文)第 卷人工填土区,长期固结变形趋于稳定的时间长,附加变形大,且隧道埋深浅、地面超载大。这些因素给施工过程中地面沉降控制带来了很大难度,因此有必要研究长距离近接平行地下通道施工引起的地表沉降变形规律,以提出安全可靠的技术措施,保障地下通道、机场滑行道及站坪的安全。有限元分析 本构模型 本文选用 作为数值计算软件
9、,所用的土体本构模型为小应变硬化土模型(,简称 模型)。模型是硬化土模型(模型)的一种改进,具有 模型的特点,但相比之下 模型不仅考虑了土体的剪切硬化和压缩硬化,还考虑了土体在小应变时的土体特性。小应变硬化土()模型简介 国外学者 以 模型为基础,结合修正的 剪切模量关系式,并考虑土体应变历史的影响以及屈服面的多轴膨胀,建立起 模型。模型在三轴排水试验中的应力应变关系如图 所示。图 标准排水三轴试验主加载下双曲线型应力应变关系 图中偏应力与主应变的曲线表达式为:,()式中:为剪切强度渐近值;为极限剪应力;为破坏比 ;为主加载时 极限荷载所对应的割线模量;可由莫尔库伦破坏准则导出:()()在 模
10、型中通常定义 个参考应力状态下的刚度参数作为基准值,通常定义 下的各刚度参数为参考值,则 极限荷载所对应的割线模量可由下式表示:()式中:为参考围压,通常取;为以 为基准时的 极限荷载所对应的割线模量;为与刚度应力水平相关的幂指数。卸载再加载模量 可由式()表示:()式中:为以 为基准时的卸载再加载模量。切线压缩模量 表达式如式()所示:()式中:为以 为基准时的切线压缩模量。在 模型中,除上述 模型参数外,还需要确定小应变土体变形特性参数,包括初始剪切模量和阈值剪应变。初始剪切模量 按下式计算:()阈值剪应变 为剪切模量 随应变增大而降低至初始剪切模量 时所对应的剪切应变。参数取值方法 周恩
11、平通过总结已有的硬化土模型相关参数的选取方法,同时结合室内固结试验,提出了 模型的参数选用建议值,如表 所示。表 模型参数选取方法 参数符号选取方法勘察报告建议值勘察报告建议值()()(黏性土固结试验值)(粉细砂)(中粗砂)()(黏性土)(砂土)()(黏性土)()(砂土)砂土取 ;黏性土取 ()()注:为黏聚力;为内摩擦角;为剪胀角;为卸载再加载泊松比 数值模型 本文采用岩土工程专用有限元分析软件 建立数值分析模型,选取 行李地道和 捷运隧道的近疏散口区域的典型断面进行计算。杨逸枫等:盾构及明挖隧道平行下穿机场跑道沉降分析与实测 表 模型的土体参数 土层编号土层层厚重度 ()黏聚力()内摩擦角
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 盾构 隧道 平行 机场 跑道 沉降 分析 实测