北京建筑大学 北京 100044
摘要：研究在砂卵石地层中，平顶直墙大断面的开挖。注浆对地表沉降的影响。运用三维软件建立模型，模拟施工过程，确定最优的注浆方案。由于砂卵石层本身结构复杂，不稳定因素较多，施工时发生问题往往比较严重，所以位于砂卵石地层的工程本身风险就较大。
关键词：砂卵石地层；注浆加固；地表沉降
中图分类号：TU94文献标识码：A
Study on grouting reinforcement technology of large section flat topped Wall tunnel crossing sandy gravel stratum
Zhao Kai
(Beijing University of Civil Engineering and Architecture,BeiJing,100044)
Absteact: The excavation of flat top wall with large cross section in sandy cobble stratum is studied. Influence of grouting on surface settlement. Three dimensional software is used to establish the model, simulate the construction process, and determine the optimal grouting scheme. Because of the complex structure of sand gravel layer and unstable factors, the problems in construction are often serious, so the risk of sand and cobble formation is greater.
Key words: Sandy cobble stratum；Grouting reinforcement；Surface subsidence
1.引言
由于砂卵石层本身结构复杂，不稳定因素较多，施工时发生问题往往比较严重[1]，所以位于砂卵石地层的工程本身风险就较大。目前也没有一个精准的计算模型来估算，大多是按照以前的工程经验来施工[2]。根据砂卵石地层的力学特性[3]，采用相应的注浆方式和注浆量。根据现场注浆情况与数值模拟结果的比对，努力使注浆范围合理化，使工程施工更安全、更可靠，进一步积累对砂卵石地层的注浆设计的经验。
2.工程背景
2.1.工程概况
本工程为北京某地下停车库之间的过街通道。通道分为两侧行车道，中间为人行通道，均从地铁1号线及长安街下穿越，通道北部连接某新建地下停车库，南部直达某医院地下停车库。
2.2.地质条件
本研究段所在的地质情况：卵石⑥层：杂色，密实，湿，最大粒径不小于350mm，一般粒径40～60mm，大于20mm颗粒含量约占总质量的90％，亚圆形，中粗砂充填，局部粘粉充填；卵石⑦层：杂色，密实，饱和，最大粒径不小于290mm，一般粒径40～60mm，大于20mm颗粒含量约占总质量的90％，亚圆形，细砂充填；
3.注浆加固的基本原理
采用注浆的方式对土体进行加固，其目的是通过加固周边地层来实现减小地层变形的目的。注浆进入地层变成固结体，增大了地层的刚度和强度，固结体有四种方式：渗透、挤密、填充和劈裂。注浆材料的扩散方式也为四种：渗透扩散；挤密扩散；填充扩散；劈裂扩散；
3.1注浆方案的初选
针对本工程的实际情况，对注浆加固的范围，采用了三种方案。隧道纵向加固长度约为15.8m，该长度为采用大断面平顶直墙形式的隧道长度。横向加固范围的选择如图3-1所示。注浆1、2、3的宽度分别为1m。
采用的四种方案A,B,C，D。方案A：不注浆；方案B：注浆1；方案C：注浆1+注浆2;方案D:注浆1+注浆2+注浆3
4.模型概况
本论文应用Midas-GTSNX软件对隧道注浆加固进行模拟，在导洞上方进行注浆加固，土层上边界取到地表处，下方边界自地表向下取55m，模型X方向宽度（横向）120m，Y方向长度（沿人行隧道纵向）15m。模型节点数共计36509个，单元36237个。
5.数据对比
为了消除边界效应的影响，取模型中间位置的节点和单元作为研究对象。本论文主要研究对象为开挖上方的地面沉降问题，4种不同注浆加固范围方案，所造成的地表沉降值如下所示：方案A沉降42mm，方案B沉降27mm，方案C沉降15mm，方案D沉降11mm。
为了更加直观地查看结果，将上述数据绘制在下图中：
从上述图表中可以看出，在没有注浆加固的情况下，地表的沉降量最大，达到了42mm，远远超过了地表的允许沉降量；B,C,D方案均采取了注浆加固的方式，并随着注浆范围的加大，注浆效果越好，开挖所引起的地表沉降量也越小，分别为27mm、15mm和9mm。仅从地表沉降值上看，注浆范围越大，效果越好，可以更好地维护地表环境。从数据出我们也可以看出方案C的注浆量是方案B注浆量的2倍，但所减小的地表沉降量仅为12mm，增幅为-44.4%；同理D方案的注浆量为C方案的1.5倍，但地表沉降值增幅为-26.7%。C方案既满足允许值，注浆量又相应减少，所以推荐采用C注浆方案。
6.结论
1.采用注浆的方式对砂卵石地层进行加固，可以实现减小地层变形的目的。
2.随着注浆量的增多，地表沉降量减少。
3.加大注浆量，地表沉降较小的趋势较小。
参考文献
[1]陈卫军,朱忠隆.近距离交叠隧道研究现状及评析[J].现代隧道技术,2002,39(1):42-47.
[2]李围,何川,等.南京地铁区间隧道盾构法施工关键技术研究－区间盾构隧道下穿玄武湖公路隧道施工研究报告[R].成都:西南交通大学,2002.
[3]孙钧，刘洪洲交叠隧道盾构法施工土体变形的三维数值模拟[J].同济大学学报,2002,22(4):379-385.
论文作者:赵凯
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：注浆论文; 地表论文; 卵石论文; 地层论文; 方案论文; 隧道论文; 粒径论文; 《基层建设》2017年第20期论文;