逸仙桥水平冻结加固工程方案Word格式文档下载.docx
- 文档编号:13226148
- 上传时间:2022-10-08
- 格式:DOCX
- 页数:40
- 大小:778.95KB
逸仙桥水平冻结加固工程方案Word格式文档下载.docx
《逸仙桥水平冻结加固工程方案Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《逸仙桥水平冻结加固工程方案Word格式文档下载.docx(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
工程所在位置的地层主要为②-2b4流塑状淤泥质粉质粘土层,②-3b2-3粉质粘土。
具体工程地质分层与其特征描述一览表表1
时代
成因
层号
地层
名称
颜色
状态
特征描述
分布
层底埋深(m)
厚度(m)
层
亚层
最小~最大
新近期
①
①-1
杂填土
杂色
松散
表层0.50米左右为沥青路面和块石垫层,下部以粘性土夹碎石、砖等。
普遍
0.50~
2.10
0.50~2.10
①-2b2-3
素填土
灰黄色
稍密
以粉质粘土为主,夹少量碎石、瓦片等。
分布较为普遍
1.80~
4.00
0.60~2.90
①-3b4
淤泥质
深灰色
淤泥质粉质粘土为主,夹少量碎石、腐植物。
仅见YM2孔
4.50
2.00
Q4
②
②-1b2-3
粉质粘土
黄灰
软塑为主
夹粉土薄层,水平层理,无摇振反应,韧性中等,干强度中等。
局部缺失
3.40~
6.00
0.50~2.50
②-2b4
淤泥质粉质粘土
流塑
含有机质和腐植质,夹粉土薄层,无摇振反应,韧性中等,干强度中等,压缩性高。
厚层状分布西厚东薄
13.00~
35.00
8.40~29.00
②-3b2-3
灰色
软~可塑
夹粉土薄层,切面光滑,无振摇反应,韧性较高,干强度中等,中高压缩性。
局部
缺失
14.30~37.50
0.50~13.70
②-3C2
粉土
灰黄~灰色
中密
湿,含少量云母片,夹粉质粘土薄层,水平层理,中等振摇反应,韧性低,干强度低。
局部透镜体状分布
31.90~37.60
0.60~3.80
②-3d3
含粉土中粗纱
灰白色
含少量粉质粘土,分选差,砂质为石英质,粉土充填混杂,为透镜体状。
透镜体壮分布
25.10
0.50
Q4-3
③
③-1b1-2
灰绿色
可塑~硬塑
含少量铁锰质结核,刀切面光滑,韧性高,干强度高,中等压缩性。
局部分布
17.30~30.70
1.10~9.20
③-2b1-2
刀切面光滑,韧性高,干强度高,中等压缩性。
21.50~24.50
2.40~2.90
③-4e1-2
混粉质粘土卵砾石
中密~密实
粉质粘土、卵砾石混杂,卵砾石含量30~60%,石英质为主,次圆状,粒径一般3~7cm,局部有粗纱充填。
东段以卵砾石为主。
均有分布自西向东抬升
22.20~
38.80
0.10~5.10
K1g
K1g-1a
强风化泥质粉砂岩
紫红色
泥质粉砂岩强烈风化,呈砂土夹泥状,遇水极易软化崩解,夹碎石状岩屑。
岩石基本质量等为V级。
25.00~
40.20
0.40~3.6
K1g-2a
中风化泥质粉砂岩
极软岩
中等风化,呈碎块~短柱状,层状构造,泥质胶结,软化岩石,岩石基本质量等级为V级。
部分孔揭露
未揭穿
>
5.00m
1.2.2水文地质条件
(1)地下水类型
孔隙潜水赋存于①-1、①-2b2-3、①-3b4、②-1b2-3、②-2b4、②-3b2-3和②-3c2层中,属弱~微透水性,区间地段土层总体分析,其赋水性不强。
但①-1层杂填土,局部有空隙较大,与排水管道连通性较好,存在较强的透水性;
其次②-2b4层淤泥质粉质粘土中有薄层粉土分布,水平向地下水渗透性要好于垂直方向,构成地下水水平渗透的通道,是该段土层具有薄层状水平弱透水性。
(2)地下水位埋深
勘察期间,孔隙潜水稳定水位埋深1.00~2.20m(标高约在8.00m)。
设计地下水位埋深按1.11~2.30m考虑,年最高地下水位标高在8.50m左右。
(3)地基土的渗透性
地基土以微透水~弱透水层为主。
(4)地下水不良作用
场地地下水对砼不具腐蚀性,对砼结构中钢筋不具腐蚀性,对钢结构具腐蚀性。
二.方案设计与计算
2.1设计依据与原则
2.1.1设计依据
(1)工程地质资料、工作井结构图与管线布置图等相关资料;
(2)井巷工程设计规范;
(3)国家与南京市相关规范。
2.1.2设计原则
(1)水平冻结帷幕技术性能必须满足盾构始发施工的安全和质量要求;
(2)水平冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性;
(3)施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力;
(4)施工方案与措施必须满足城市环保与节能要求;
(5)减少冻胀与融沉的危害。
2.2盾构始发技术要点
根据以往地铁隧道盾构始发工程施工的经验,提出以下技术要点。
(1)为保证盾构始发的安全、可靠,根据盾构掘进速度以冻结孔施工和冻结达到设计强度、冻结厚度所需时间,计算出盾构推至冻结板块处的距离,开始冻结孔的施工与积极冻结。
通过检测确认冻结帷幕达到设计强度、厚度,并与槽壁完全胶结后,进行槽壁破除,拔管,盾构始发施工。
(2)在冻结帷幕外围拱顶部设置一排卸压孔,必要时进行冻胀卸压,加强对上部管线的保护。
(3)利用布置的卸压孔作为后期融沉控制的注浆孔,在盾构始发后根据监测加强对土体的注浆,防止地面沉降。
(4)加强地面检测,在加固区上方和周边管线等处设监测点,监测施工过程中的沉降变化情况。
(5)在始发口附近管片上增设注浆孔,进行后期融沉注浆。
(6)利用管片上注浆孔进行跟踪注浆(始发区域的管片增加注浆孔),减少融沉。
2.3施工方法与施工主要工序
2.3.1施工方法
根据工程地质条件与其它施工条件,确定采用“工作井内钻孔水平冻结加固”的施工方案,即:
在工作井内利用水平冻结和部分倾斜孔冻结加固地层,使盾构机外围与开洞口范围内土体冻结,形成圆柱加板块、强度高、封闭性好的冻结帷幕。
详见图3盾构始发土体加固帷幕图3。
2.3.2施工工序
根据盾构始发的工期安排,首先加固上行线盾构始发口,通过测温孔观测计算,确定冻结帷幕交圈、冻土与槽壁完全胶结,并达到设计强度后,盾构推进到离圆柱冻结帷幕一定距离处,开始破除洞口槽壁0.5米,然后施工探孔,无泥、水流出,冻结效果良好,再将槽壁完全破除,槽壁破除过程中土体继续加强冻结,根据监测数据分析冻结帷幕达到设计强度,将洞口内冻结管拔出,最后实施盾构始发推进。
冻结站安装与钻孔施工同时进行,钻孔施工结束即可转入冻结器安装和冻结阶段。
水平地层加固和盾构始发的主要施工工艺与顺序见图4。
图3盾构始发土体加固帷幕图
图4施工工艺流程图
2.4荷载计算
由于该工程复杂,土层条件差,为了确保施工过程万无一失,现对该工程冻土帷幕进行强度验算。
我们对冻土帷幕采用有限元分析软件ANSYS进行了应力场分布情况的三维有限元数值分析,并根据计算结果进行了强度验算。
2.4.1计算依据
(1)工程地面环境、地质状况;
(2)设计的冻结加固帷幕,见图3;
(3)对于平均温度为-10℃的冻土,冻土强度指标取抗拉强度1.8MPa,抗剪强度1.5MPa。
2.4.2计算模型
2.4.2.1假设
1.冻土帷幕为–10℃的等温体;
2.未冻土和冻土均为弹塑性材料。
2.4.2.2模型材料参数
模型材料的力学见表2。
表2模型材料参数
土层编号
土层名称
土层厚度
(m)
天然重度
(kN/m3)
压缩模量
(MPa)
粘聚力
(kPa)
内摩擦角
(度)
4
18.5
4.9
25
15
18
19.3
4.55
13
16
卵砾石混粉质粘土
取至计算模型底
17.3
4.97
14
-10℃冻土
27.3
150
50
30
2.4.2.3荷载
1.计算区域内分布土体自重荷载;
2.地面超载20KN/m2。
2.4.2.4模型
计算区域取隧道始发洞口中线上方至地面、下取16m,从隧道纵向中点往两头方向各取15m,自地下连续墙沿隧道轴线方向取15m,整个计算区域为302715m(见图5)。
坐标原点位于隧道中心,z轴与隧道轴线平行,y轴为竖直方向。
整体模型的顶面(地面)为自由面,后左右三个垂直面上水平位移约束,底面上水平和垂直位移均约束。
根据施工组织设计,本数值计算考虑隧道始发最不利的情况,即地下连续墙开口洞体全部开挖,2.0m厚的板块加固体承受水土压力。
如果在这种情况下冻土帷幕满足强度要求,则实际情况下冻土帷幕的强度必然得到保证。
整体模型见图5,网格划分见图6,冻土帷幕外表形状见图7,网格划分见图8。
图5冻结加固冻土帷幕计算模型
图6计算模型网格划分
图7冻土帷幕模型
图8冻土帷幕模型网格划分图
2.4.3隧道始发冻结工程计算结果
2.4.3.1计算结果
冻土帷幕加固体剪应力、主应力云图见图9~图13与表3。
拉应力为正,压应力为负。
表3单元最大、最小主应力、剪应力表
1
3
xy
yz
xz
最大值(MPa)
0.06
-0.15
0.17
0.1
最小值(MPa)
-0.21
-0.92
-0.18
-0.12
-0.1
从表中可以看出,最大最小主应力值都很小,最大主应力值不超过1MPa。
2.4.3.2强度验算
根据以上计算结果,冻土帷幕的最大拉、压应力和剪应力与强度验算见表4。
冻土强度指标取值见第2.4.1节中说明。
表4ANSYS计算结果强度验算
部位
应力名称
计算值
指标
安全系数
隧道始发洞口加固
最大拉应力
1.8
最大压应力
0.92
4.5
4.8
最大剪应力
1.5
8.8
根据以上计算和强度验算结果,冻土帷幕的设计温度和厚度均满足强度要求。
图9冻土帷幕主应力
图10冻土帷幕主应力
图11冻土帷幕剪应力
图12冻土帷幕剪应力yz分布
图13冻土帷幕剪应力
- 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:
- 逸仙桥 水平 冻结 加固 工程 方案