1 소개
심천 지하철 1단계 프로젝트의 궈마오역과 라오지에역 사이의 터널은 선전시의 번영하는 궈마오와 라오지에 지역에 위치하며 지상 도로가 교차하고 있습니다. 지하철 역사 위치와 연선 건물 기초의 영향으로 구간의 좌우 선이 상하로 겹쳐 배치되는 독특한 단공 이중구조로 설계됐다. 층 중첩 구조로 얕은 매몰 및 은폐 굴착 공법을 사용하여 건설되었습니다.
단일공 이중층 구조의 건설로 인한 복잡한 층리학적 효과와 구조적 기계적 거동으로 인해 건설 중 구조적 안전성과 표면 침하 제어에 큰 어려움을 가져올 것입니다. 따라서 응력 메커니즘과 표면 침하 제어를 이해하는 것이 매우 필요합니다. 본 논문에서는 수치 분석, 모델 테스트, 현장 측정이라는 세 가지 측면을 통해 이를 연구합니다.
2 중첩터널 건설의 수치해석 해석
2.1 수치해석 방법
단공 이중층 중첩터널 건설의 시뮬레이션 계산은 대형- 스케일 유한요소 소프트웨어 ANSYS의 굴착 및 라이닝 시공은 단위 활성화 및 재료 매개변수 변경 방법을 통해 시뮬레이션되었으며, 경계 조건은 모두 변위 경계 조건입니다. 이는 자유 표면입니다. 측면과 바닥 표면 모두 법선 구속이 적용됩니다.
겹침터널을 건설하기 위해서는 먼저 상부층을 건설한 후 하부층을 건설한다. ① 주변 암석의 자기중력장을 계산한다. 상부계단의 전진지지 및 굴착, ③ 상부계단의 볼트 및 숏크리트 지지부 공사, ④ 전단지지 및 하부계단 굴착, 하부계단 6~9를 시공한다. 위의 2~5와 동일하게 아래층을 굴착합니다.
2.2 계산 결과 분석
2.2.1 라이닝 내부력
상부구조는 표 1을 참조하세요.
2.2.2 표면 침하
계산에 따르면 표면 변위는 최대값이 6.7mm로 작아 표면에 큰 손상을 주지 않습니다. 계산 결과는 그림 1에 나와 있습니다.
본 기사도 하부 구멍을 먼저 굴착할 때 표면침하량은 전체 표면침하량의 50% 정도인데, 전체 표면침하량은 아래부터 위쪽까지 굴착되는 방식으로 작업조건을 계산 분석했다. 따라서 단공 복층터널 건설에서는 위에서 아래로 굴착하는 방식이 더 과학적이고 실용적이다. 지지 아치를 형성하고 그 보호 아래 부분을 굴착하기 위해 아치를 사전 지지하는 것이 실용적입니다.
3.1 평면 모델 테스트 소개
평면 모델의 기하학적 유사도 비율은 10으로 간주됩니다. 평면시험모델은 경계효과를 고려한 터널 단면크기와 매설깊이를 기준으로 하며, 모델 슬롯의 크기는 3.40m(폭) x 3.70m(높이) x 0.48m(두께)이다.
이 테스트는 시공 과정을 엄격하게 모사했으며, 단공 이중층 구조의 굴착에는 포지티브 스텝 공법이 사용되었습니다.
3.2 평면모형 시험 결과 분석
3.2.1 라이닝 내력
라이닝 굽힘 모멘트와 라이닝 축력 시험 결과는 그림 2와 같으며, 그림 3. 그림에서 모델 굽힘 모멘트 단위는 N·m, 가혹한 굽힘 모멘트 단위는 kN·m,
모델 축력 단위는 N, 프로토타입 축력 단위는 kN이다.
내력 분석을 통해 상단을 먼저 시공한 후 하단을 시공하는 것이 아치 보강링과 상단 홀의 라이닝 역할을 더 잘 수행할 수 있음을 알 수 있다. 크지만 상부 구멍 라이닝이 약한 주변 암석에서 제 역할을 충분히 발휘하고 하부 구멍의 굴착을 보호할 수 있습니다. 단공 복층구조를 위, 아래로 시공할 때에는 벽체 베이스를 넓혀 과도한 인장력을 방지해야 합니다.
3.2.2 표면 침하
표면 침하 곡선은 그림 4에 나와 있습니다(프로토타입 값은 그림에서 괄호 안에 표시됨). 테스트 결과, 단공 이중층 굴착의 첫 번째 단계에서 침하가 전체 가치의 대부분을 차지하며 후속 굴착에서는 중복이 거의 없으며 효과가 매우 분명하다는 것을 보여줍니다.
4 현장 측정 분석
4.1 주변 암석 압력
주변 암석 압력의 변화 패턴은 상대적으로 분명합니다. 인접한 계단의 굴착으로 인해 주변 암석이 더욱 교란되고 완화되면서 볼트와 아치 기슭의 주변 암반 압력이 증가했지만 증가율은 작으며 기본적으로 볼트 침하 속도와 동기화됩니다. 굴착면이 전방으로 진행됨에 따라 단면의 표면침하, 볼트의 침하, 내부 공간 변위가 수렴되는 경향이 있으며, 주변 암반압도 안정되는 경향이 있으며 볼트 주변 암반압력은 0.13MPa이다. 얕은 터널의 경우, 상부 토압의 계산값은 0.29MPa로, 이는 보강원의 "아치 효과"가 명백하다는 것을 보여줍니다. 아치 발의 동일한 암석 압력은 0.23MPa입니다.
변형이 안정화된 후 전체 단면의 각 측정점에서의 주변 암반압력과 그 분포를 Figure 5에 나타내었다. 값의 범위는 0.15~0.23MPa로 어느 정도의 안전성을 갖고 있음을 보여준다.
4.2 표면 침하
전체 침하 중 공사 단계별 침하 비율은 진행 침하 17%, 상부 굴착 34%, 2단계 굴착 34% 29%입니다. 굴착의 경우 3단계 굴착의 경우 13%, 4단계 굴착의 경우 7%입니다. 지표면에 배치된 13개의 측정점에 따르면, 터널굴착이 단면침하에 미치는 영향범위는 터널 중심선으로부터 약 1.5D 정도이다. 각 단의 굴착에 따른 단면방향의 침하분포는 Fig. 6과 같다. 실제 측정된 지표침하값은 계산, 시험 및 설계기준값(30mm)보다 크지만, 상부터널의 굴착에 의한 침하량이 대부분을 차지하고 하부터널의 중첩이 매우 작다는 법칙은 테스트 및 계산과 일치하여 먼저 상승 혜택을 반영한 다음 하락 혜택을 반영합니다.
5가지 결론 및 제언
(1) 중첩터널의 경우 수치모사 분석을 통해 공정을 최적화하였으며 선상 후하 방식의 시공을 권장한다.
(2) 모형시험과 현장실측을 통해 수치해석을 통해 중첩터널의 굴착이 대부분의 침하를 유발한다는 법칙을 검증하였다. 하부 터널의 중첩이 매우 작았던 것은 수치 계산과 일치합니다. 상부 터널 라이닝의 '아치 보호 효과'는 분명히 먼저 올라가고 내려가는 이점을 반영합니다.
(3) 현장에서 측정된 지표침하값은 계산값과 실험값보다 크다. 이는 강수량, 계단, 주변 암석 및 시공 폐쇄 시간의 차이 때문이다.
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