浅埋土质大断面隧道下穿高速公路变形控制技术研究

・隧道／地下工程・　浅埋土质大断面隧道下穿高速公路变形控制技术研究　王成，林森斌　３００２５１）　（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津摘　要：通过大型三维数值模拟计算及相关分析，确定某浅埋、土质隧道下穿环城高速公路曲线段施工方法及采取　的主要措施；结合现场监控量测数据，分析隧道施工相关参数与高速公路变形之间的相互关系，给出合理的仰拱封　闭成环距离相关建议。　关键词：浅埋隧道；高速公路；变形控制；研究　中图分类号：Ｕ４５２．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—２９５４（２０１３）０８—０１０５—０３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｒｏａｄ　Ｓｕｒｆａｃｅ’Ｓ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｓｈａｌｌｏｗｌｙ－ｂｕｒｉｅｄ　Ｓｏｉｌ　Ｔｅｘｔｕｒｅ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｗｉｔｈ　Ｌａｒｇｅ　Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｎｅａｔｈ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ＷＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ，ＬＩＮ　Ｓｅｎ—ｂｉｎ　（Ｔｈｅ　Ｔｈｉｒｄ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎｇ　３００２５　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ　ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｆｏｒ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｃｒｏｓｓ・－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｓｈａｌｌｏｗｌｙ－・ｂｕｒｉｅｄ　ｓｏｉｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｂｅｎｅａｔｈ　ａ　ｃｕｒｖｅｄ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｒｉｎｇ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ａｌｓｏ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｉｎ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｏｉｌ—ｓｉｔｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｄａｔａ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｇｉｖｅｓ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｎｃｌｏｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔ　ａｒｃｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｌｏｗｌｙ—ｂｕｒｉｅｄ　ｔｕｎｎｅｌ；ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　随着城市规划的日趋完善，地下工程如地下铁道、　暗挖法施工，采用单洞双线隧道，线间距５　ｍ，隧道内设　双侧救援通道，救援通道宽１．２５　ｍ（自线路中线外　１．７　ｍ起算）、净高２．２　ｍ，隧道开挖面积约１３１　ｍ　。隧　道下穿环城高速公路路宽２４　ｍ（双向６车道），与线路　走向成１４７。夹角，隧道结构顶距离高速公路路面约　７．５　ｍ。穿越区域地层主要为素填土、新黄土、粉质黏土　和圆砾土层，地下水位在隧道仰拱底以下。　为控制路面变形，设计采用在隧道拱部１４０。范围　内采用＋１５９　ｍｍ双层大管棚超前加强支护，管棚长　１２０　ｍ；每层管棚环向间距０．４　ｍ，层间距０．３　ｍ，呈梅　公路隧道等作为城市规划的重要部分，显得尤为重要。　但受到城市规划空间的限制，涌现出越来越多的复杂　隧道。　城市道路纵横交错，且车流量与日俱增，隧道在下　穿道路时如何确保道路正常使用及行车安全是目前设　计、施工的难点。以山西某铁路隧道下穿市区环城高　速公路为研究背景，采用三维数值模拟法分析不同荷　载及速度的车辆在行驶时与隧道施工的相互影响，在　变形控制方面取得了一些有益的结论。　１　工程概况及设计简介　花形布置。管棚内填充水泥浆，管棚之间架设小导管，　采用　４２　ｍｍ、ｔ＝３．５　ｍｍ热轧钢管，环向３根／ｍ，纵向　以山西某铁路隧道工程为例。隧道范围内地面建　筑物密集，主要类型为民居、工厂建筑，沿线经过大量村　庄、市区公路、高速公路，近距离侧穿受保护建筑物。根　据覆土厚度及地质条件，本隧道属浅埋、土质隧道，采用　两榀格栅１环，施工外插角１０。～１５。。隧道上半断面　均采用玻纤锚杆稳定掌子面，玻纤锚杆垂直于掌子面　打入，锚杆长度为１２　ｍ，锚杆每列间距６０　ｃｍ，行间间　明、暗法相结合的方法施工。本次研究段落内隧道采用　距８０　ｃｍ。隧道开挖方法采用ＣＲＤ工法，开挖完毕后　立即喷射Ｃ３０早强混凝土，采用ＨＷ１７５型钢支撑，间　距０．５　ｍ／榀。　收稿日期：２０１３—０４—１９　作者简介：王成（１９８１一），男，工程师，２００９年毕业于重庆交通大学　工学硕士，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｄｓｗａｎｇｃｈｅｎｇ＠１２６．ＣＯＢ。　根据高速公路评估结果及其管理单位要求，高速　公路运营过程中，路面允许最大沉降值不超过３０　ｍｍ，　１０５　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２０１３（０８）　・铁路客站／房屋建筑・　长沙轨道交通长沙南站站布局方案研究　周　谦　（中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司，南宁５３０００３）　摘要：长沙市城市轨道交通２号线和３号线在武广客运专线长沙南站交汇，设轨道交通长沙南站站，２号线和　３号线路走向及线间关系有多种方案组合。从换乘便利性、投资经济性、工程可实施性、功能转换灵活性等方面，对　轨道交通长沙南站站车站布局型式进行方案研究，从而推荐近远结合的综合最优方案。　关键词：轨道交通；车站；布局型式　中图分类号：Ｕ２３１　．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—２９５４（２０１３）０８—０１０８—０４　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｌａｙｏｕｔ　Ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａｎａｎｚｈａｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｕｒｂａｎ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ　ＺＨＯＵ　Ｑｉａｎ　（Ｎａｎｎｉｎｇ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｉｙｕａｎ　Ｇｒｏｕｐ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３０００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｕｒｂａｎ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ　Ｌｉｎｅ　２　ａｎｄ　Ｌｉｎｅ　３　ｗｉｌｌ　ａｌｌ　ｊｏｉｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｓｏｕｔｈ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ—Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　Ｌｉｎｅ，ＳＯ　ａ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｒａｉｌ　ｔｒａｎｓｉｔ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｂｕｉｌｔ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｓｏｕｔｈ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｔａｔｉｏｎ，ｎａｍｅｌｙ　Ｃｈａｎｇｓｈａｎａｎｚｈａｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｕｒｂａｎ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ．Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｃｈｅｍｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｉｎｅ　２　ａｎｄ　Ｌｉｎｅ　３’Ｓ　ｒｏｕｔｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｌｉｎｅｓ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ，ｆｒｏｍ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ，ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｍａｋｅｓ　ａ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａｎａｎｚｈａｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｕｒｂａｎ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ．　Ａｓ　ａ　ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｃｏｍｂｉｎｅ　ｔｈｅ　ｎｅａｒ－・ｔｅｒｍ　ｄｅｍａｎｄ　ｗｉｔｈ　ｌｏｎｇ－—ｔｅｒｍ　ｄｅｍａｎｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌ　ｔｒａｎｓｉｔ；ｓｔａｔｉｏｎ；ｌａｙｏｕｔ　ｐａｔｔｅｒｎ　１　工程概况　以东、红旗路以西的地块。根据《长沙市城市快速轨　道交通线网规划》（图１），长沙市城市轨道交通２号线　和３号线在武广客运专线长沙南站交汇，设轨道交通　长沙南站站。轨道交通２号线和３号线在长沙南站附　武广客运专线位于长沙市东南侧，呈南北走向，设　长沙南站，处于劳动东路以南、香樟路以北、新花侯路　近线路走向及线问关系有多种方案组合。从换乘便利　收稿日期：２０１３—０１—２５；修回日期：２０１３—０２—０１　作者简介：周　谦（１９８０一），男，工程师，２００３年毕业于西南交通大学　Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｑ０２９０＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。　性、投资经济性、工程可实施性、功能转换灵活性等方　面，对轨道交通长沙南站站车站布局型式进行方案研　铁道第二勘察设计院．铁路工程设计技术手册一隧道［Ｍ］．北　京：中国铁道出版社，１９９５．　［９］　岳岭．超浅埋铁路隧道小角度下穿铁路沉降控制技术研究［Ｊ］．铁　道标准设计，２０１２（８）：８０—８２．　朱合华，丁文其．地下结构施工过程的动态仿真模拟分析［Ｊ］．岩　石力学与工程学报，１９９９，１８（５）：５５８—５６２．　［１Ｏ］王春林．地铁隧道施工对地层变形的影响［Ｊ］．科技资讯，２００６　（８）：３６—３８．　谢和平，周宏伟，王金安．ＦＬＡＣ在煤矿开采沉陷预测中的应用及　［１１］郭磊，帖卉霞，周钦．下穿高速公路铁路隧道对高速公路的影响研　究［Ｊ］．铁道标准设计，２０１０（５）：９４—９６．　对比分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，１９９９，１８（４）：３９７—４０１．　麻永华，贺善宁．建筑物下浅埋暗挖隧道施工技术研究［Ｊ］．铁道　标准设计，２００４（１２）．　王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［Ｍ］．合肥：安徽教育出版　社．２００５．　［１２］郑战清．高速公路超浅埋下穿３１８国道施工技术［Ｊ］．隧道建设，　２００５，２５（４）：２９—３３．　［１３］刘和清．下穿高速公路的浅埋大断面隧道衬砌受力分析［Ｊ］．铁道　标准设计，２０１１（４）：９５—９７．　蒋爵光．隧道工程地质［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９１．　１０８　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２０１３（０８）