下载

2下载券

加入VIP
  • 专属下载券
  • 上传内容扩展
  • 资料优先审核
  • 免费资料无限下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究

上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究.pdf

上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究

gqyzf2007
2014-04-02 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究pdf》,可适用于经济金融领域

收稿日期:--修回日期:--作者简介:杨超()男安徽滁州人年毕业于中国矿业大学桥梁与隧道工程专业硕士工程师主要从事地下工程及冻结方面的设计、研究工作。上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究杨超岳丰田(.中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉.中国矿业大学江苏徐州)摘要:上海长江隧道共设置条联络通道全部采用冻结法施工。为了优化联络通道的冻结设计参数通过对#联络通道冻结过程的现场实测分析冻土帷幕厚度、冻土平均温度、开挖面温度等参数的演化规律以冻结效率为考察指标指出了原冻结方案的不足之处并提出联络通道冻结设计的优化方案运用数值计算方法模拟了采用优化方案时联络通道的冻结温度场发展过程并以采用优化方案的#联络通道的冻结实测数据为例对比分析了优化方案的冻结效果。实践表明优化方案下形成的冻土帷幕有效厚度大、平均温度低、冻结效率更高。对冻结方案的优化设计为后续个联络通道冻结施工的安全性、经济性提供了重要保障。关键词:优化设计冻结法监测联络通道上海长江隧道DOI:.j.issn.-X...中图分类号:U文献标志码:A文章编号:-X()--StudyonFreezinginConstructionofConnectionGalleriesofYangtzeRivercrossingTunnelinShanghaiYANGChaoYUEFengtian(.CCCCSecondHighwayConsultantsCo.Ltd.WuhanChina.ChinaUniversityofMiningandTechnologyXuzhouJiangsuChina)Abstract:TheconnectiongalleriesofYangtzeRivercrossingtunnelinShanghaiareconstructedbyfreezingmethod.InthepaperanalysisismadeonthedevelopmentrulesofthethicknessoffrozensoilcurtaintheaveragetemperatureoffrozensoilandthetemperatureofexcavationfaceonbasisoftheresultsofmonitoringmadeduringfreezingofNo.connectiongallery.Thedisadvantagesoftheoriginalfreezingprogramarediscussedandoptimizedfreezingprogramisproposed.Numericalsimulationismadeonthedevelopmentofthetemperaturefieldoftheoptimizedfreezingprogram.Thefreezingeffectoftheoptimizedfreezingprogramisanalyzed.Thepracticeshowsthattheoptimizedfreezingprogramhasadvantagessuchaslargeeffectivethicknessoffrozensoilcurtainlowaveragetemperatureandhighfreezingefficiency.Thestudyguaranteessafeandeconomicfreezingoftheotherconnectiongalleries.Keywords:designoptimizationfreezingmethodmonitoringconnectinggalleryYangtzeRivercrossingtunnelinShanghai引言在长距离和大直径的隧道工程中必须设置足够数量的联络通道以满足人员在紧急情况下的疏散需要。在软土地区地铁工程中连接通道较多地采用冻结法开挖施工实践证明该工艺特别适合于高水压和流砂等复杂地质情况。文献[]讨论了江中段隧道连接通道的冻结孔施工、冻结站安装、积极冻结期和维护冻结期施工等主要施工技术并给出了施工过程中关键技术的控制要点文献[]结合上海地铁联络通道的冻结施工介绍了联络通道和泵站合并建设模式下的冻土帷幕结构设计与水平冻结工艺以及控制冻胀融沉的措施-强制解冻融沉注浆并对土体温度和地表变形等相关信息进行了监测文献[]着重介绍了水平冻结法施工方案设计、施工监测情况等并对监测结果进行分析研究获得了冻土温度、冻胀压力、隧道变形的变化规律等文献[]介绍人工冻结技术在上海地铁、隧道等工程中的各种应用及同济大学建立的冻结施工信息化监测系统文献[]针对冻结深度大以书书书及冻结土层为扰动的粉质黏土、砂质粉土并承受较高承压水头这些特点工程中对冻结壁温度场发展进行实时监测从冻结深度、厚度方面分析多排局部冻结排内和排外温度发展特征并分析计算出积极冻结期排内冻土壁交圈时间、发展速度。上海长江隧道位于长江入海口地质条件复杂联络通道施工风险大在冻结设计和施工中冻土帷幕的温度、厚度和强度是工程安全的保障。这些反应冻土帷幕安全状态的参数需要通过实测获得因此通过严密监测冻结过程中冻土帷幕的重要状态参数既可以为工程安全提供保障同时又可以为优化施工方案、完善冻结设计提供依据为理论深入研究提供数据。工程概况上海长江隧道位于长江入海口为双孔六车道公路隧道隧道外径m内径.m隧道净距m采用台.m泥水平衡盾构施工。东线隧道和西线隧道之间每隔m左右设置个联络通道共设个联络通道。联络通道采用圆形断面其中标准段内径.m外径.m喇叭口段内径.m外径.m。各联络通道所处地层概况如表所示。表联络通道所处地层概况TableGeneralsituationoftheformationthattheconnectingpassagesarelocatedin联络通道联络通道所处地层通道底板距下伏承压含水层的距离m#⑤#⑤、⑤~.#⑤.~.#⑤.~.#⑤.~.#⑤、⑤、⑤t.~.#⑤、⑤t.~.#⑤、⑤、⑤t.~.表中⑤和⑤层为软黏性土具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度等特性在外力作用下易发生触变和流变⑤和⑤t层为粉性土层其透水性强易发生突发性的涌水、涌砂事故。根据联络通道所处地层特性及上海地区地铁联络通道施工经验经技术、经济比较个联络通道均采用水平冻结法加固土体矿山法施工。冻结设计及施工效果.冻土帷幕设计)冻土帷幕厚度。联络通道冻土帷幕正常段设计厚度.m喇叭口.m。)冻土帷幕平均温度。开挖区外围冻结孔布置圈上冻土帷幕与隧道管片交界面处平均温度≤-℃其他部位冻土帷幕平均温度≤-℃积极冻结时间d。.冻结孔设计冻结孔布置分内、外排孔采取隧道两侧打孔的方式孔长度以碰到对侧管片为准内排孔个外排孔个。冻结孔及测温孔位置如图和图所示。.冻结施工效果分析#联络通道于年月日开始冻结施工。本文根据冻结过程中测温孔的温度信息选取垂直于联络通道中心线的ABCDE个断面进行冻土帷幕厚度和平均温度的分析[]。计算断面位置及沿通道纵向测温孔测点温度如图和图所示。图冻土帷幕计算截面示意图Fig.Calculationcrosssectionoffrozensoilcurtain隧道建设第卷图积极冻结阶段C孔各测点温度变化曲线Fig.TemperaturesatmonitoringpointsofCholeinactivefreezingstageVSdepth..冻土帷幕厚度分析在冻结壁厚度计算中把筒体冻土帷幕看作直墙冻土帷幕采用双排管公式计算。图为沿联络通道纵向冻土帷幕厚度变化图为D截面冻土帷幕厚度。由图和图可以看出:随着积极冻结的进行冻土帷幕向内发展速度快向外偏慢总厚度增加较快有效厚度增加较慢。积极冻结d(截至年月日)喇叭口附近ABDE截面冻土帷幕有效厚度为~mm(总厚度为~mm)喇叭口往通道中部C截面冻土帷幕有效厚度为mm(总厚度为mm)。图沿联络通道纵向冻土帷幕厚度变化Fig.Thicknessoffrozensoilcurtaininthelongitudinaldirectionofconnectinggallery图D截面冻土帷幕厚度Fig.ThicknessoffrozensoilcurtainofcrosssectionD..冻土帷幕平均温度分析冻土帷幕平均温度此处采用作图法计算即计算截面冻结壁平均温度为温度曲线包络图面积除以计算截面冻结壁厚度。通过计算得到积极冻结d冻土帷幕的平均温度如表所示。表积极冻结d冻土帷幕平均温度TableAveragetemperatureoffrozensoilcurtainafterdayactivefreezing冻结天数平均温度℃ABCDEd-.-.-.-.-...开挖面温度分析积极冻结d已基本具备开挖条件通过打探孔及试挖确定冻土帷幕形成良好于年月日对联络通道进行正式开挖。为进一步判断冻土帷幕的均匀性及冻结效果开挖过程中对开挖面上、下、左、右及中心位置土体的温度进行了量测其温度如图(a)所示。同时开挖过程中对冻土进荒径的厚度进行了量测如图(b)所示。由图(b)冻土进荒径厚度(.~.m)及图(a)开挖面中心温度(~℃)可以看出荒径范围内冻土占了很大一部分同时从现场施工情况来看冻土强度比较高开挖困难造成施工进度慢。冻结优化设计及施工效果.原设计的不足根据#联络通道冻结施工中反馈的信息产生这种不利影响的主要原因是内排冻结孔偏多外排冻结孔偏少使得冻结后期冻土帷幕向外发展速度较慢积极冻结时间延长同时向内发展速度较快冻土进荒径的范围较大造成开挖困难、施工进度慢等不利影响。因此为避免#联络通道施工中因布孔方式带来的不利影响本次对冻结孔的布置方式进行优化研究以便于#~#联络通道的冻结施工。第期杨超等:上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究图开挖面温度及冻土进荒径厚度曲线Fig.Curvesshowingrelationshipbetweentemperatureofexcavationfaceandthicknessoffrozensoilinthelargestexcavationdiameterrange.不同孔间距冻结温度场分析为增加冻土帷幕向外的发展厚度同时减小无效的冻土厚度在原设计的基础上减小外排孔间距加大内排孔间距实际操作中采用加大或减少内外圈冻结孔数量来改变孔间距。温度场模拟计算时将联络通道中截面简化为平面模型进行计算。..有限元模型与边界条件)有限元模型。地层冻结时冻结管对周围的影响范围为冻结管一侧冻结壁厚度的~倍一般不超过外圈冻结管外侧冻结壁厚度的~倍[]。计算时考虑到冻结壁厚.m外圈冻结管向外侧发展.m左右取联络通道中心向外m进行建模建模时按各排孔等间距布置。内排孔~个步长外排孔~个步长。孔位布置及模型有限元计算网格如图所示(以内排孔数量、外排孔数量为例)。)边界条件与热物理参数。边界条件按照#联络通道的设定即土体的初始温度℃模型边界处具有恒定的温度℃。土体参数如表所示。表土体热物理参数TableThermalphysicalparametersofthesoil含水量密度ρ(gcm)冻土等效导热系数W(m·K)比热kJ(kg·K)融土冻土结冰温度℃.....-...温度场计算结果分析为分析不同孔间距下冻土帷幕的有效厚度、平均温度及冻土进荒径厚度在计算的各种孔间距组合下以X轴正方向为标准方向每次逆时针旋转°设置条路径同时以X轴负方向为标准方向每次逆时针旋转°设置条路径共设置条路径。通过处理得出各路径冻土帷幕有效厚度、平均温度及冻土进荒径厚度从而得出最薄弱处冻土帷幕的性状。)冻土帷幕有效厚度分析。不同孔数下冻土帷幕有效厚度如图所示。积极冻结d从有效厚度来看外排孔一定内排孔由增至有效厚度增加.~.m内排孔一定外排孔由增至有效厚度增加.~.m外排孔数量为~时冻土帷幕有效厚度已达m左右。隧道建设第卷图不同孔数下冻土帷幕有效厚度(积极冻结d)Fig.Effectivethicknessoffrozensoilcurtainunderdifferentamountoffreezingholes(after-dayactivefreezing))冻土帷幕平均温度分析。冻土帷幕平均温度变化情况如图所示。内排孔数量一定时外排孔数量由增至冻土帷幕平均温度下降℃左右外排孔数量一定时内排孔数量由增至冻土帷幕平均温度下降.℃左右。从平均温度来看内、外孔间距的改变对平均温度的影响程度基本相同积极冻结d各种布孔方式下冻土帷幕平均温度均在-℃以下。图不同孔数下冻结壁平均温度Fig.Averagetemperatureoffrozenwallunderdifferentamountoffreezingholes)冻土进荒径厚度分析。不同孔间距下冻土进荒径厚度变化情况如图所示。从冻结效率(有效厚度冻结总厚度)来看积极冻结d内排孔个冻土帷幕进荒径.~.m冻结效率约内排孔个以上冻土帷幕进荒径.~.m冻结效率约。图不同孔数下冻土进荒径厚度Fig.Thicknessoffrozensoilinthelargestexcavationdiameterrangeunderdifferentamountoffreezingholes.优化方案及冻结效果根据#联络通道冻结实测及数值分析结果对现有冻结孔布孔方式进行优化即内排孔个外排孔个积极冻结时间d。积极冻结d冻土帷幕有效厚度、平均温度见表。表积极冻结d冻土帷幕有效厚度、平均温度TableEffectivethicknessandaveragetemperatureoffrozensoilcurtainafterdayactivefreezing截面有效厚度mm平均温度℃A-.B-.C-.D-.E-.在新的布孔方式下#联络通道积极冻结d即具备开挖条件其实测冻土帷幕有效厚度及平均温度如表所示(截面位置同#联络通道)。对比#和#联络通道种布孔方式下温度场分布图(见图)可以看出调整后的布孔形成的冻土帷幕更加均匀冻土进荒径的厚度小冻结效率高因此新的布孔方式更加合理。第期杨超等:上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究图积极冻结d联络通道中截面温度场云图Fig.Cloudoftemperaturefieldofconnectiongalleryafter-dayactivefreezing结论与体会)通过对#联络通道冻土帷幕厚度、平均温度、开挖面温度及冻土进荒径厚度的分析在现有的布孔方式下积极冻结时间长(延长d)冻土进荒径范围较大(.~.m)造成开挖困难、施工进度慢。)通过对不同孔间距下温度场的数值分析得出在确保冻土帷幕安全的前提下提高冻结效率。合理的布孔方式为:内排孔数量或个外排孔数量~个。)根据#联络通道冻结施工情况及数值分析结果对原冻结孔设计方案进行了调整即内排孔个外排孔个积极冻结时间d。)通过对比分析冻结孔调整前后种布孔方式下的冻结效果积极冻结d新的布孔方式下形成的冻土帷幕有效厚度大、平均温度低、无效冻土少、冻结效率高这为#~#联络通道安全、经济地冻结施工提供了重要保障。参考文献(References):[]郭剑虹朱江波袁忠银等.上海长江隧道江中段连接通道冻结法施工[J].上海师范大学学报:自然科学版():-.(GUOJianhongZHUJiangboYUANZhongyinetal.TheconstructiontechnologyoftheconnectingpassageinthemiddleoftheShanghaiYangtzeRiverTunnel[J].JournalofShanghaiNormalUniversity:NaturalSciences():-.(inChinese))[]岳丰田张水宾仇培云等.地铁联络通道冻结加固技术研究[J].地下空间与工程学报():-.(YUEFengtianZHANGShuibinQIUPeiyunetal.StudyonartificialgroundfreezingmethodappliedtoconnectedaisleconstructioninMetrotunnel[J].ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering():-.(inChinese))[]仇培云岳丰田杨国祥等.复杂地质条件下隧道联络通道冻结工程实录[J].地下空间与工程学报():-.(QIUPeiyunYUEFengtianYANGGuoxiangetal.Engineeringrecordonthefreezingmethodappliedtoconnectedaisleintunnelundercomplexgeologicalconditions[J].ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering():-.(inChinese))[]秦一雄胡向东尚新民等.人工冻结技术在上海地下工程中的应用[J].隧道建设(S):-.(QINYixiongHUXiangdongSHANGXinminetal.ApplicationofartificialgroundfreezingmethodinundergroundconstructioninShanghai[J].TunnelConstruction(S):-.(inChinese))[]肖朝昀胡向东张庆贺.多排管局部冻结冻土壁温度场特性[J].岩石力学与工程学报():-.(XIAOZhaoyunHUXiangdongZHANGQinghe.Charactersoftemperaturefieldinfrozensoilwallwithmultirowfreezetubesandlimiteddepthfreezing[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering():-.(inChinese))[]杨超.上海长江隧道联络通道冻结法信息化施工技术研究[D].徐州:中国矿业大学建筑工程学院.(YANGChao.ResearchonfreezingmethodinformationconstructiontechnologyofconnectedaisleinShanghaiYangtzerivertunnel[D].Xuzhou:ArchitectureEngineeringSchoolofChinaUniversityofMiningandTechnology.(inChinese))[]孙猛.深厚表土群孔冻结温度场的发展规律研究[D].徐州:中国矿业大学建筑工程学院.(SUNMeng.Researchonthedevelopinglawofmultiholefrozentemperaturefieldindeepalluvium[D].Xuzhou:ArchitectureEngineeringSchoolofChinaUniversityofMiningandTechnology.(inChinese))隧道建设第卷

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

评分:

/6

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利