不请自来,毕业论文是用FLAC做的浅埋暗挖下穿建筑群区地铁隧道的安全风险和对策研究,对这个问题有比较好的了解。

简要说来,如果建筑比较重要,或者,拆除成本比明挖法高,是可以不需要拆建筑直接挖隧道的。

第一个是地铁隧道开挖方法,前面有答主说了明挖法和暗挖法,有些内容在此我就不多赘述了。但是暗挖法我感觉好像答得不是很清楚完善。

一、明挖法与暗挖法简介

通常来说,明挖法一般是适用于埋深浅的隧道,在地面挖出大坑,必须考虑对交通和地面生活的影响,权衡利弊做出选择,通常明挖法的好处是安全,比直接在地下打洞相比,它不会遇到地下开挖导致的在掘进中冒顶渗水坍塌等不可知的危险,而且明挖法对于隧道工艺等要求不是很高,最初我国的第一条地铁,就是明挖法开挖。它的风险就只是来自于基坑开挖的坍塌风险,这个很好克服,一般对于地质条件不复杂,交通情况影响不大的环境,比较适合明挖法。

第二种暗挖法,暗挖法也有两种,一种是高度机械化的盾构机一气呵成打洞;另一种类似于矿山隧道,钻爆法施工,靠人工钻进爆破。盾构机施工比较简单,就是成本很高,盾构机很贵,它适用于那种埋深很深的地下隧道的开挖,例如一些埋深在江底以下的过江隧道,以及城市的一些复杂地区,盾构机的好处在于施工很快,而且方便快捷切安全,但是会受一些复杂地质条件的制约,包括地面情况的制约。

我当时做的研究是以东部某沿海城市的地铁线路下穿城市建筑群区的情况,当时地面有文物建筑,有商业大厦,有银行,对施工要求比较高,埋深不太深,但是又不能采取明挖法对地面交通和环境造成影响,所以确定的施工方案是浅埋暗挖。浅埋暗挖源于“新奥法”,在我国得到发展成为了浅埋暗挖法,它比较强调的是事前超前支护和事后的支护维护。

二、浅埋暗挖下穿建筑区风险问题

东部沿海城市包括长江沿线大城市都有一个特点,地质条件像“水豆腐”,土层含水很多,土质很软,所以在这种地下挖隧道,就像是在稀泥巴里打洞,非常容易坍塌,而且由于含水多,一不小心如果打到含水层,可能导致隧道透水,而且地表的沉降不好控制。而且地表土层的情况变化大,加上该工程项目的周围环境要求,所以这种情况不适合盾构施工。

不过,这些都能够被工程技术人员解决。

综合考虑,人工钻爆的浅埋暗挖法控制度高,适用于这种埋深浅、工程要求高的情况。

当时我们针对该地铁工程的其中一个关键区域做了一个二维截面的地下环境仿真模拟,主要是看地面的沉降情况如何、隧道的变化形势如何,从而确定施工中的安全风险点,进而给出预警监测方案。

FLAC是一款很好的岩土工程专业的软件,对于相关的工程分析是很好的工具,通过写代码完成地层环境建模,然后模拟隧道开挖,可以看出地层环境的种种变化情况。先模拟直接开挖,没有支护时的情况。

这是地层的位移,可以看出隧道开挖一段时间后整个隧道周边土体的位移变化了。尤其可以发现隧道顶部向下的位移很大,所以这个坍塌风险非常明显。

此外还有应力分布情况等等,就不一一上图了。

总之大概意思就是,通过这个数值模拟,找出风险点,然后这个软件还可以模拟出注浆以及加了支护之后的情况。

超前注浆和支护是为了改变隧道周围土层的性质,配好的浆液就像强力胶水,注入周围土层,使土层变成坚固的整体,有时还会加装止水帷幕,防止渗水,这样使隧道周围土层不发生明显位移。因为土层位移的原因不外乎是地下水流失了,所以地面承压的水少了,地表就塌陷了,要么就是地下土体挖掉了,所以土体就缓慢下陷了,通过注浆和支护及止水,可以有效减少这种情况。

但是,依然还不够,我们对于地铁隧道建设的要求远远不止这些,北京地铁网络曾经有一个两个隧道上下交错的案例,为了安全,当时要求的沉降误差不超过几个毫米。

同样,下穿建筑区必须考虑建筑物的安全,多大的沉降是建筑所允许的?哪些区域的沉降对建筑是致命的?对建筑的安全情况有一套安全评价的方法,确定好安全值后,必须定好监测点,布好传感器,确定好对建筑的实时监测沉降情况。然后就可以开始了。

先超前注浆巩固土体,再边挖边支护,包括二次支护及衬砌,边挖边监测,如果发现沉降值接近安全值或者超过了,会有应急反应措施,例如灌浆注浆,从而把沉降的部分填回去。找到导致沉降的具体原因,也就是水的因素和土的因素。通常水的因素是比较复杂的一种。具体工程中针对地下承压水的处理也不一样,有的从环境角度考虑,把含水层封住,用自然的方式保证土体不下陷,一种是把地下水放干,让土体陷下去,自己稳定以后再开挖,要么是放干水再注浆进去回填。总之具体还需要技术人员的发挥创造。

最后,在一直不断的监测下,保证各项参数始终安全,隧道完工,再做最后的隧道表面的一些平整或支护,一个下穿建筑群的这样就结束了。建筑没有受大的影响或破坏,始终安全,地下隧道也就成功贯通了。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:不识当年段将军

【知乎日报】千万用户的选择,做朋友圈里的新鲜事分享大牛。
点击下载

此问题还有 20 个回答,查看全部。
延伸阅读:
地铁文化与城市文化有什么样的呼应?
北京「 大栅栏更新计划 」到底是在做些什么 ?

毒镜头:老镜头、摄影器材资料库、老镜头样片、摄影