導(dǎo)語：地下商業(yè)街施工技術(shù)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1工程概況

根據(jù)新鄉(xiāng)市總體規(guī)劃和人防規(guī)劃的要求，新建新鄉(xiāng)市平原路隧道工程沿城市主干道平原路敷設(shè)，東起勞動街東側(cè)，西至西華大道與高村路交叉口東側(cè)，道路全長2903m，其中隧道共長2782m，位于地下2層，雙向4車道，設(shè)計(jì)時速40km／h，并建設(shè)地下1層商業(yè)街1km及相關(guān)設(shè)施。下穿溫州商業(yè)街隧道縱斷面為＋0.3％、－0.3％的人字坡，新建隧道拱頂距既有商業(yè)街底板約2.5m，商業(yè)街頂板距平原路路面1.6m，隧道穿越地層主要為粉土夾粉質(zhì)黏土，褐黃色，濕，中密－密實(shí)，搖震反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，低干強(qiáng)度，低韌性，砂粒含量稍高，具銹染，局部夾薄層粉質(zhì)黏土。平原路隧道工程需下穿既有溫州商業(yè)街、新鄉(xiāng)火車站站房及站場等設(shè)施，工程建設(shè)環(huán)境極其復(fù)雜。溫州地下商業(yè)街位于勞動街至勝利街段，為既有建筑物，該商場基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，主體主要采用鋼筋混凝土無梁樓板結(jié)構(gòu)，東西總長610.55m，南北總寬52m，基礎(chǔ)埋深約－7.52m，高5.75m，底板厚50cm，邊墻30cm，頂板45cm。平原路隧道位于地下2層，雙向4車道隧道下穿既有溫州商業(yè)街610.55m。

2隧道斷面形式優(yōu)化

新鄉(xiāng)隧道下穿商業(yè)街工程，由于地下1層既有商業(yè)街的存在，且商業(yè)街610.5m，平行下穿，施工難度很大，所以施工中要嚴(yán)格控制沉降量，保證商業(yè)街結(jié)構(gòu)安全，同時又經(jīng)濟(jì)合理地確保隧道的安全貫通。主要采用分離式、雙連拱和雙孔矩形等不同隧道斷面形式的隧道方案，模擬計(jì)算了不同情況下隧道施工的力學(xué)效應(yīng)。分別就這3種工況進(jìn)行對比分析，主要包括洞周、商業(yè)街基礎(chǔ)底板以及地表位移分布的演變規(guī)律；隧道初期支護(hù)的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的大小和分布；商業(yè)街結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化規(guī)律，通過對上述數(shù)據(jù)項(xiàng)的總結(jié)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)合理的因素，最終確定隧道下穿的最優(yōu)斷面形式。

2.1數(shù)值模擬

為了探尋不同施工步驟土體的位移規(guī)律，發(fā)現(xiàn)施工主要控制點(diǎn)，建立三維有限元模型能較好地模擬隧道開挖。分別對隧道斷面采取雙連拱隧道、雙洞分離式隧道和整體式雙孔矩形隧道斷面進(jìn)行數(shù)值模擬比較分析。考慮到隧道開挖對圍巖初始地應(yīng)力的影響范圍，為減少其影響，模型計(jì)算范圍的左右邊界距隧道中心線距離約為5倍洞徑，指定y的正方向?yàn)殚_挖方向，豎直向上為z軸正向，隧道掘進(jìn)橫斷面向右方向?yàn)閤軸正向，隧道計(jì)算模型采用ansys建立，模型建好后導(dǎo)入FLAC3D進(jìn)行計(jì)算。初期支護(hù)噴射C25混凝土，厚度為30cm，開挖工法采用CRD法，先開挖左側(cè)隧道，右側(cè)隧道開挖晚于左側(cè)12m，超前管棚采用外徑159mm，厚15mm，施作管棚工作室，一次性打設(shè)120m，管棚內(nèi)加設(shè)鋼筋籠并注水泥雙液漿，整個加固圈厚度為3m，整個計(jì)算模型在x，y，z3個方向上的尺寸為130m×50m×60m，除地表為自由邊界外，其他模型邊界均施加法向約束，另外在地表x＝－13m和x＝13m范圍內(nèi)施加豎直向下、大小為－20kPa的車輛荷載。

2.2計(jì)算結(jié)果分析

隧道的超前加固范圍主要是拱部180°及商業(yè)街底板與隧道頂之間的土柱，它是影響結(jié)構(gòu)變形大小的最重要因素，也對商業(yè)街底板沉降和隧道拱頂沉降等位移值有著明顯的作用。同時從對比數(shù)據(jù)中可以看出，超前支護(hù)加固土層的方法，比較適用于分離式和雙孔矩形隧道，尤其是分離式隧道，加固效果較好，可相對有效地控制和降低變形量的發(fā)生；而超前加固土層對于雙連拱隧道來說，效果不理想，既有商業(yè)街結(jié)構(gòu)底板與隧道頂間的土柱超前加固前、后其結(jié)構(gòu)的變形量相差不大，并且超前加固措施會增加人力物力和財(cái)力的投入，從這個角度來看，下穿隧道在雙連拱斷面形式下進(jìn)行超前支護(hù)的加固措施是值得商榷的。在三者均能滿足變形要求的情況下，CRD法施工簡單，理論成熟，而雙連拱隧道施工斷面大，工序多而復(fù)雜，相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)多，控制難度大，對地表的影響范圍廣，地層擾動性大，對工程的投資和對工期的控制十分不利。從這些方面來看，雙連拱斷面劣勢明顯，故可放棄該方案。對于在超前支護(hù)下施工的分離式斷面和雙孔矩形斷面的比較，主要從隧道開挖所產(chǎn)生的商業(yè)街結(jié)構(gòu)應(yīng)力和隧道初支應(yīng)力的角度加以篩選，由表4可以看出，在最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力上，雙孔矩形隧道均小于分離式隧道，且均在結(jié)構(gòu)承受的范圍之內(nèi)，低于混凝土的抗壓強(qiáng)度值，可有效防止大應(yīng)力的產(chǎn)生，確保商業(yè)街結(jié)構(gòu)不被破壞和隧道初期支護(hù)正常的發(fā)揮應(yīng)有的作用。雙孔矩形斷面相對于分離式斷面來說，開挖面積和地層擾動范圍更小，施工簡單，更有利于控制工程投資和減小地層的位移，性價比更高。

3雙孔矩形隧道施工優(yōu)化

雖然雙孔矩形隧道方案較優(yōu)，能有效控制地表及既有結(jié)構(gòu)沉降，保證既有結(jié)構(gòu)的安全，但地表下沉和結(jié)構(gòu)的變形量仍相對比較大。就目前來說，國內(nèi)對隧道下穿工程引起的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，大多數(shù)工程是根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)專家的意見，將地表沉降量的標(biāo)準(zhǔn)定為不大于30mm。在此標(biāo)準(zhǔn)下，雙孔矩形隧道施工方案地表沉降量已達(dá)到了27.2mm，十分接近30mm的上限值，這就對建筑物的安全產(chǎn)生了巨大的隱患。因此有必要在雙孔矩形施工方案的基礎(chǔ)上，討論是否有優(yōu)化的可能性，以達(dá)到降低沉降、控制變形的目的。

3.1方案優(yōu)化比選

矩形隧道施工方案中，隧道拱頂距地下商業(yè)街底板之間約2m土柱，施工過程中該段覆土層中部分區(qū)域已達(dá)到塑性破壞的狀態(tài)，力學(xué)性能變差，易發(fā)生大的變形，故在優(yōu)化方案中，考慮“去掉”這部分覆土柱，即不再進(jìn)行大管棚的超前加固，直接將雙孔矩形隧道拱頂緊貼商業(yè)街底板。另外，在雙孔矩形隧道方案中，中間土柱采取超前加固措施，按加固后土層彈性模量提高為原土層的27，3，35倍，即彈性模量為73，81，945MPa3種不同加固參數(shù)方案。在上述4種工況下，分析隧道開挖后所引起的拱頂沉降、結(jié)構(gòu)底板沉降和地表沉降量的大小，以評判優(yōu)化方案及提高土層加固參數(shù)的合理性。

3.2小結(jié)

1）通過對不同施工方案和不同加固參數(shù)下的隧道拱頂沉降、商業(yè)街底板沉降和地表沉降的對比分析，無論是從控制隧道變形還是從減小對既有地下商業(yè)街和地表建筑物影響的角度來看，優(yōu)化后的方案都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于超前加固方案，不但大幅度降低了因開挖引起的結(jié)構(gòu)物的變形量，避免了不均勻沉降的發(fā)生，而且值得注意的是，在優(yōu)化方案下，無需超前支護(hù)等加固措施，節(jié)約了工程成本，縮短了施工工期，降低了施工難度。

2）適當(dāng)提高土層強(qiáng)度，可相對有效地控制隧道變形，降低結(jié)構(gòu)因沉降而引起開裂的可能性，在一定程度上增加了隧道和既有結(jié)構(gòu)的安全性，但當(dāng)強(qiáng)度提高到一定范圍時，隧道和結(jié)構(gòu)等的變形量降低很緩慢，整體上看差距幾乎可以忽略不計(jì)。并且過大的提高計(jì)算時的加固參數(shù)，其土層預(yù)計(jì)的強(qiáng)度在實(shí)際施工中也是很難達(dá)到的。所以，就本工程來講，為良好地控制變形，僅依靠超前加固措施提高土層強(qiáng)度，是不可行的。

3）隧道與地下商業(yè)街緊貼施工，隧道拱頂上方是商業(yè)街混凝土底板，力學(xué)性能好，彈性模量高，隧道是在上部有混凝土底板的情況下開挖；隧道與商業(yè)街留有2m的土柱時，隧道是在上部存有覆土的情況下開挖，土層土質(zhì)軟，力學(xué)性能差，彈性模量低，即使在施作大管棚超前支護(hù)的情況下，雖然會提高土層性能，但是由于注漿的局限性，無法達(dá)到完全密實(shí)的注漿效果，該區(qū)域內(nèi)土體很難連接成一個整體，因此注漿后土層的力學(xué)性能較混凝土底板來說仍有較大差距；當(dāng)初始地應(yīng)力平衡后，由于隧道開挖，地應(yīng)力發(fā)生變化，在變化過程中，相同的受力狀態(tài)下，彈性模量高的會比彈性模量低的應(yīng)變小，混凝土底板的變形量肯定會明顯小于質(zhì)地較軟的中間覆土層。

4結(jié)論與建議

結(jié)合新鄉(xiāng)市平原路隧道下穿地下1層61055m既有商業(yè)街這一工程實(shí)例，通過數(shù)值計(jì)算及相關(guān)類似工程調(diào)研，得到了合理的施工方案，充分保證了既有結(jié)構(gòu)的安全，研究得到以下結(jié)論：

1）新鄉(xiāng)市平原路隧道大距離、大跨度下穿61055m既有商業(yè)街工程，國內(nèi)尚屬首例，研究的必要性至關(guān)重要。

2）根據(jù)本工程案例的實(shí)際情況，對比分離式隧道、雙連拱隧道和雙孔矩形隧道3種施工方案，雙孔矩形斷面相對于分離式斷面和雙連拱斷面，開挖面積和地層擾動范圍更小，施工簡單，更有利于控制工程投資和減小地層的位移，最終確定施工方案是采用雙孔矩形橫斷面，CRD法施工，并在隧道拱腰以上周圍3m的部位，施作超前支護(hù)用來加固原地層。

3）針對雙孔矩形隧道施工方案施工變形量與控制標(biāo)準(zhǔn)上限較為接近、工程安全系數(shù)低等問題，提出優(yōu)化方案，優(yōu)化內(nèi)容包括：①將雙孔矩形隧道與地下商業(yè)街緊貼，充分利用商業(yè)街作用，控制沉降量，減小對地表的擾動性，提高建筑物的安全度；②施工中應(yīng)注重加固參數(shù)的選取，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)對相應(yīng)土層進(jìn)行加固，當(dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到原有土層強(qiáng)度的3～4倍時，不但施工中難以實(shí)現(xiàn)，而且加固控制變形的效果不再明顯。

4）本工程零距離平行下穿既有建筑物（610.55m）尚處于研究階段，后續(xù)還需通過工程實(shí)踐加以驗(yàn)證。

5）通過本工程的實(shí)踐，也為其他類似工程設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒，在中、細(xì)砂不良軟弱地層，沉降控制嚴(yán)格的工程，必須采取多方案數(shù)值模擬與實(shí)踐相結(jié)合，主動采取相應(yīng)的措施來保證工程安全、順利完成。

作者:謝勇濤單位:中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司