旋噴加固暗挖法修復(fù)破損隧道的有限元分析.pdf

1、旋噴加固暗挖法修復(fù)破損隧道是利用旋噴加固法加固受損隧道周邊土體后再進(jìn)行暗挖修復(fù)隧道的方法。先用三管旋噴樁對(duì)破損盾構(gòu)隧道受影響范圍進(jìn)行加固，再采用真空井點(diǎn)降水，在隧道周邊布置降水井，降低地下水位，保證施工操作的安全，最后暗挖修補(bǔ)、切除和替換破損管片。
　　 本文搜集了國(guó)內(nèi)外隧道建設(shè)中發(fā)生的一些重大事故及其研究分析和處理方法。并做了隧道建設(shè)中發(fā)生重大事故的類(lèi)型分類(lèi)。歸納了隧道修復(fù)的幾種主要施工方法，有明挖法、凍結(jié)加固暗挖法和本文研究

2、的旋噴加固暗挖法。介紹了上海地鐵11號(hào)線(xiàn)支線(xiàn)盾構(gòu)隧道的損傷案例及初步分析，包括隧道受損情況說(shuō)明和管片破損形式分類(lèi)。闡明了旋噴加固暗挖法修復(fù)隧道的施工步驟，并用有限元軟件分析研究旋噴加固暗挖法修復(fù)隧道的可行性，即：
　　 1.三維ANSYS有限元分析了旋噴加固后，管片拆除前后土體的沉降分布對(duì)比，說(shuō)明管片拆除前后的土體沉降分布基本沒(méi)有變化，說(shuō)明本工程旋噴樁能很好的保持拱頂上部土體的穩(wěn)定性；分析了旋噴加固后，隧道開(kāi)孔處土體應(yīng)力，說(shuō)明隧

3、道周邊土體能實(shí)現(xiàn)基本穩(wěn)定。
　　 2.三維PLAXIS有限元分析了旋噴加固后，隧道頂部管片拆除后的塑性區(qū)分布，管片應(yīng)力分布，說(shuō)明旋噴加固后，土體加固區(qū)穩(wěn)定，管片處于安全狀態(tài)；分析了旋噴加固后，管片拆除前后土體沉降分布，說(shuō)明旋噴加固后，管片的拆換基本對(duì)地層沉降變化沒(méi)有影響；分析了旋噴加固后，底部管片拆除后拱底土涌出情況，說(shuō)明拆除隧道拱底標(biāo)準(zhǔn)塊時(shí)，拱底土層在上覆荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生向隧道內(nèi)的隆起，最大隆起量約50mm，在工程上能確保安

4、全；分析了旋噴加固后，同時(shí)拆除3環(huán)管片后的土體沉降分布和同時(shí)拆除3環(huán)管片后的土體塑性區(qū)分布，此時(shí)地層沉降沒(méi)有大的變化，但塑性區(qū)向旋噴樁加固體內(nèi)發(fā)展。
　　 3.二維PLAXIS有限元分析了旋噴樁加固在拱頂以上高度從2m至6m變化過(guò)程中，土體塑性區(qū)域不斷縮小，當(dāng)加固體高度達(dá)到6m時(shí)，隧道周邊土體幾乎不出現(xiàn)塑性區(qū)域，從而本工程選用旋噴樁加固高度為6m是最合適的；分析了旋噴樁加固體高度6m時(shí)的土體沉降分布，說(shuō)明平面和整體有限元計(jì)算模型

5、的結(jié)果基本一致，整體有限元計(jì)算結(jié)果有效。
　　 得出有限元分析結(jié)論，有以下幾條：
　　 1.利用ANSYS和PLAXIS有限元計(jì)算方式來(lái)相互印證，這種做法能在較大的程度上明確計(jì)算模型的正確性，且以經(jīng)驗(yàn)判斷之，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)土體的沉降規(guī)律并用來(lái)更好的指導(dǎo)施工。
　　 2.證明了盾構(gòu)隧道破損后的搶險(xiǎn)修復(fù)，在經(jīng)過(guò)一定范圍的土體加固后，是具備洞內(nèi)暗挖作業(yè)的條件的。
　　 在該事故發(fā)生三個(gè)月后，決定采用暗挖法對(duì)破損盾構(gòu)