廈門翔安海底隧道crd法和雙側壁法課件

1、廈門翔安海底隧道CRD法和雙側壁法穿越砂層對比分析1 工程概況 廈門東通道（翔安海底隧道）是我國第一條規(guī)模宏大，舉世矚目的大斷面淺埋暗挖法施工的海底隧道。隧道包括雙向六車道的行車主隧道和中間一條服務隧道，主隧道最大開挖寬度近17.2m，最大開挖高度為12m，最大開挖斷面達170.7m2。 該隧道主要穿過陸域、淺灘段全強風化花崗巖地層和海域段弱、微風化花崗巖地層。地下水位高，地下水豐富，在翔安端三條隧道均通過450多米的富水砂層并與海水連通。海域段隧道要穿過四條風化深槽（囊）施工開挖極為困難，對施工安全帶來較大的威脅。隧道起點K6+540豎井K7+850，內(nèi)徑8.3m，深約45m隧道終點K12+

2、485豎井K11+250，內(nèi)徑8.3m，深約45m西濱互通服務、管理區(qū)起點K5+909終點K14+647五 通翔 安翔安海底隧道平面圖翔安海底隧道縱剖面圖F3F1F4F2F1、F2、F3：全強風化深槽； F4：全強風化深囊全強風化層全強風化層、部分透水砂層據(jù)詳勘資料，左線隧道里程ZK11+802ZK12+068穿越砂層，砂層厚度1.213.5m，其中ZK11+824ZK12+068里程段共計244m侵入隧道開挖作業(yè)面；ZK11+802ZK12+824和ZK12+068ZK12+124里程段共計78m開挖面全風化花崗巖頂板很薄，有的不足1m厚。右線隧道YK11+950 YK12+110段、 YK

3、11+700m段附近穿越砂層。砂層富水性強，滲透性好，為良好的含水層直接接受海水補給，具有承壓性。左線隧道砂層影響范圍縱斷面圖廈門翔安隧道A1標，A3標，A4標均采用CRD法施工。A2標因地表沉降較大，由CRD法改為雙側壁法施工。由于CRD法和雙側壁法各有優(yōu)缺點，采用哪一種工法更適合翔安隧道穿越砂層，本文采用數(shù)值計算分析了CRD和雙側壁兩種工法穿越砂層的適應性 ，并與實測結果進行對比分析。2 CRD法和雙側壁法的特點1、CRD工法是在CD工法基礎上改進的一種工法，將隧道斷面從中間分成46部分，使上、下臺階左右各分成2部分，每一部分開挖并支護后形成獨立的閉合單元。各部分開挖時，縱向間隔的距離根據(jù)

4、具體情況，可按臺階法確定。CRD法的特點：2、CRD工法的最大特點是將大斷面化成小斷面施工，各部封閉成環(huán)的時間短，控制早期沉降效果好，每個步序受力體系完整。因此，結構受力均勻，形變小且由于筒體效應作用，施工時剛體下沉微弱，地層沉降量不大，而且容易控制。1、雙側壁工法則是將隧道斷面分成三個部分，即雙側導洞和中洞，其實質(zhì)是將大跨度分成三個小跨度進行作業(yè)。其宗旨在于突破隧道施工中的一般程序，即優(yōu)先為初期支護提供堅實的基礎，避免初期支護拱腳懸空，以達到抑制圍巖變形的目的 。雙側壁導坑法的特點：2、對于淺埋大跨度及地質(zhì)條件很差的隧道，雙側壁開挖是一種較為理想的開挖法，適用于隧道跨度大、地質(zhì)條件差，地表下

5、沉需嚴格控制的隧道。施工較安全。 CRD法和雙側壁法都體現(xiàn)了變大跨為小跨的思想，差別如下：（1）當僅為單洞施工時，兩種方法都可以較好地控制地表下沉，但土體水平位移CRD工法小于雙側壁法；而兩洞交互施工時，就克服相互干擾而言，CRD工法優(yōu)于雙側壁法。（2）雙側壁法頂部弧形導坑開挖具有一定風險性，而CRD工法步步封閉成環(huán)；各施工階段風險性較小。況且，CRD工法各工作面可同時作業(yè)，有利于安排工序和勞力，互相干擾小。CRD法和雙側壁法的對比：（5） CRD工法也可以有效的控制沉降量，其施工速度較快，造價也較低，整體剛度較大，在圍巖條件好的情況下較雙側壁具有明顯的優(yōu)勢。CRD法和雙側壁法的對比：3、FL

6、AC3D數(shù)值摸擬分析圖1 計算模型 CRD法雙側壁法 表1 地層力學參數(shù)土層名稱彈性模量/MPa泊桑比粘聚力/kPa內(nèi)摩擦角/計算容重/（kN/m3）素填土砂層全風化花崗巖強風化花崗巖初期支護注漿加固17.016.225.052.92.2E4780.350.20.20.210.20.2130.99.615.824.15024.629.625.126.421.819.716.319.520.421 圖3 顯示在掌子面前方3m的斷面，CRD法在開挖輪廓以外仍存在較大的塑性區(qū)，而雙側壁法在開挖輪廓以外的塑性區(qū)較小。表明從掌子面前方3m到隧道開挖完成時，雙側壁法塑性區(qū)發(fā)展的速度較快，但范圍較小。CRD

7、法圖3 部工作面前方3m塑性區(qū)雙側壁法 掌子面前方6m的斷面，兩種工法的塑性區(qū)都不大，CRD法位于部前方，雙側壁法位于中部前方。 在掌子面前方3m6m的范圍內(nèi)CRD法的塑性區(qū)發(fā)展的速度相對較快。CRD法圖4 部工作面前方6m塑性區(qū)雙側壁法沿隧道軸向的剖面顯示（圖5），雙側壁法塑性區(qū)的超前影響距離大于CRD法，雙側壁法超前影響9m，CRD法超前影響6m，表明雙側壁法沿工作面推進方向的水平支撐剛度小于CRD法。CRD法雙側壁法圖5 沿軸線剖面塑性區(qū)軸線左6m和軸線右6m剖面塑性區(qū)（圖6、7），在超前影響的距離上，CRD法稍大；CRD的塑性區(qū)范圍也大于雙側壁法，特別是在拱頂處較為明顯?？偟膩碚f，CR

8、D法塑性區(qū)的范圍較大，雙側壁法塑性區(qū)的超前影響距離較大。CRD法 雙側壁法圖6 軸線左6m剖面塑性區(qū)CRD法 雙側壁法圖7 軸線右6m剖面塑性區(qū)圖8為豎向沉降云圖，由計算結果可以得出，雙側壁導坑法開挖引起的拱頂最大沉降量發(fā)生在隧道正上方中心處，而CRD的拱頂最大沉降量則發(fā)生在隧道上方稍偏部導坑處。 CRD法圖8 豎向沉降云圖雙側壁法CRD法的沉降值大于雙側壁法。兩種工法開挖引起的最終地表沉降槽寬度相差不大，雙側壁法引起的最大沉降量相對較小。CRD法拱頂沉降9.4cm，地表沉降5.8cm；雙側壁法拱頂沉降8.5cm，地表沉降5.5cm。拱頂 地表 圖9 CRD法沉降曲線 拱頂 地表 圖10 雙側

9、壁法沉降曲線4、監(jiān)控量測分析 廈門翔安海底隧道A1標和A2標位于五通，地層條件基本相同，A1標采用CRD法施工，A2標采用雙側壁法施工，對比其監(jiān)測結果，也可對本文的計算結果進行驗證。圖14可以看出雙側壁法超前工作面41m地表開始出現(xiàn)裂縫，CRD法超前工作面20m地表開始出現(xiàn)裂縫。而雙側壁法地表裂縫達到25.0mm ， CRD法地表裂縫最大值為12.9mm(見表3)。這種趨勢與數(shù)值計算的結果是一致的，雙側壁法超前塑性區(qū)的范圍大于CRD法。另外，實測CRD法地表沉降最大值約為260mm，拱頂沉降為310mm。實測雙側壁法地表沉降最大值約為255mm，拱頂沉降為約300mm(見表4)。即CRD法的沉降值略大于雙側壁法的沉降值。 圖14 地表裂縫擴展過程曲線地表超前開裂距離（m）地表裂縫寬度最大值（mm） 雙側壁法410250CRD法200129地表沉降（mm）拱頂沉降（mm）雙側壁法25503000CRD法26003100表3 地表裂縫對比表表4 沉降對比