文档介绍：北京交通大学
硕士学位论文
管棚作用机理及支护设计系统
姓名:钟巧荣
申请学位级别:硕士
专业:岩土工程
指导教师:张顶立
20060201
摘要管棚法,作为在软弱松散和不良地层、复杂环境条件下及城市地铁中修建隧低车匮芯苛斯芘镌谕ü扔邢咚淼揽M诠讨兴鸬淖饔茫云渥饔没棚作用效果的影响因素。隧道施工的格栅拱架间距不应太大,一般应控制在道的一种重要的辅助旌工方法,不仅能够有效地限制地表下沉,而且保持工作面和地层处于安全稳定状态,在工程现场问题解决中得到了广泛的应用。基于大量的文献和广泛的实践,借助实测资料,利用现场实验、理论分析、数值模拟等多种研究手段,对管棚作用机理进行了全面而系统地深入研究,进而进行合理的支护参数设计,并结合实际工程对本文的研究思想进行了应用,取得了一系列有益于理论和实践的研究成果。理进行深入分析。管棚将上部围岩传来的比较集中的荷载分散到掌子面前方的土体和格栅拱架上,减少了塑性区的范围、减少了掌子面前方土体所受压力的强度,取得了比没有管棚预支护条件下更大的掌子面土坡稳定安全系数,从而保证了掌子面前方土体的稳定。治隽俗饔糜诠芘锷系暮稍兀芯苛似渌惴ā9芘锏氖芰稍赜胨淼揽M洞室的高度和直径有关。为此管棚的受力荷载的确定分两种情况:当隧道埋置深度甇保衔9芘锷厦娴奈а胰ú孔饔玫焦芘锷希绻孛嫖K剑作用在管棚上的垂直应力为:怪庇αρ厮淼雷荻厦娴淖饔梅段。一舻,;,隧道垂直应力与隧道上方围岩埋置深度薰兀挥胨淼郎戏轿а业奶叨萮泄亍R虼巳衔W饔迷诠芘上的荷载为隧道上方松散围岩的重量,即:4怪庇αρ厮淼雷荻面的作用范围为。一妒/。。隧道拱顶和管棚的沉降量与管棚在围岩中的剩余长度关系不大。剩余长度越小,隧道掌子面越不稳定。北三环热力外线隧道的管棚在围岩中北京交通大学硕士学位论文管棚作用机理发支护设计系统
的剩余长度的合理值为甇~甇τ糜邢拊3绦蜓橹ち斯芘锏淖饔没砗妥饔眯Ч⒑芍啬P徒泄芘镏Щげ问杓啤0踩ǖ赝ü耸┕ぁ关键词:管棚,作用机理,设计,系统,安全系数,荷载,程序开发,数值方法北京交通大学硕士学位论文管棚作用机理及支护设计系统Ⅱ
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第滦髀§选题背景及研究意义在浅埋暗挖法中,预加固和预支护措施对于隧道施工的成败起着举足轻重的作用。研究表明,地表沉降量的~%,地下土层沉降量的~%是在隧道初期支护产生作用之前发生的。所以,对隧道工作面前方的土层进行预加固和预支护,以便在隧道开挖之前最大程度地限制土体的变位,是控制沉降的关键环节。工程实践和理论研究均表明,超前预支护对于地表沉降的约束作用始于工作面前方一定距离处,一般为倍洞径,其对地表沉降的控制可达~%,对洞顶沉降的控制高达%。现在工程预加固措施很多,超前加固方法主要包括工作面深孔注浆、小导管超前预注浆等,预支护手段主要有工作面超前锚杆、水平悬喷桩和管棚等。其中管棚在土质隧道施工中由于施工工艺较为完善、可靠性高,同时,对土体沉降控制效果好和能够承受大荷载而在城市隧道、山岭隧道洞口段和穿越工程,如隧道穿越房屋、重要管线、公路、铁路、隧道等得到广泛应用。管棚对治理大塌方工程、穿越软弱地层、穿过既有建筑物及既有管线施工有很好的应用,但对作用机理还不甚明了,只认识到打入的管棚起到保护棚作用,对各部分的作用没有细化,所以产生了一些问题,如设计的钢管强度不够没有及时补浆液,反馈信息不够等。在北京地铁畔叩某缥拿懦嫡敬┰郊扔邢叩氖┕つ讯燃ù的情况下采用管棚进行超前支护,为安全施工和合理选择参数,我们对其作用机理进行深入分析,选择强度适当的管棚,对百年大计的旌工具有很强的指导和现实意义。东单站和北三环热力工程典当行处也采用了管棚法施工,三个工程的管棚作用机理有所不同。所以从使用和经济的角度及实际工程的需求提出管棚的作用机理及设计系统课题。管棚支护是超前预支护的一种,在交通繁忙的公路、铁路和既有建筑物等结构物下面修建公路、铁路和城市地铁等工程时,在目前的技术条件下,多采北京变通大学硕士学位论文第一章绪论
§管棚超前预支护作用机理及设计的研究现状皇窭望查堂堡:,从而保证掌子面及地层的稳定,减少地表沉降量,形成§.上,一般主要布置在隧道上断面,即拱部—。做好之后在开挖面上就形用暗挖隧道的施工方法。在这种场合下,当隧道的覆盖层较薄且地面荷载较大时,为了支承荷载和防止隧道开挖崩塌而影响到地表的工程,一般采用超前预支护方法对开挖前方土体进行预加固。同样,在软弱地层或不良地质条件下修