【摘要】：常規(guī)認(rèn)識(shí)中,沉管隧道主要考慮結(jié)構(gòu)抗浮問題,沉降、地基承載能力等問題不突出;但近年來諸多沉管隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,運(yùn)營(yíng)期沉降實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)大于理論預(yù)測(cè)值,而隧道結(jié)構(gòu)開裂、滲漏等病害與沉降過大關(guān)系緊密;過大的絕對(duì)沉降和縱向不均勻沉降會(huì)使管節(jié)結(jié)構(gòu)和接頭受力變形超過允許值而發(fā)生損壞。尤其近年來外海深埋長(zhǎng)大沉管隧道工程逐漸增多,其上部回淤荷載大,下部地基軟弱的特點(diǎn),更加大了人們對(duì)沉降問題的重視。如何合理計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)沉降量,制定合理的沉降控制標(biāo)準(zhǔn),采取有效措施控制結(jié)構(gòu)沉降,避免隧道病害,成為沉管隧道建設(shè)中需慎重研究解決的問題。本文以港珠澳沉管隧道為背景,采用理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等研究手段,對(duì)深埋長(zhǎng)大沉管隧道沉降分析和沉降控制問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。港珠澳大橋海底沉管隧道初步設(shè)計(jì)階段提出了支撐樁—減沉樁—先鋪法碎石墊層天然地基的縱向基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,施工圖設(shè)計(jì)階段優(yōu)化為剛性樁復(fù)合地基—高壓旋噴樁—擠密砂樁復(fù)合地基—塊石振平+碎石墊層的天然地基基礎(chǔ)方案。不論哪一種方案,都需要解決混合基礎(chǔ)沿縱向的沉降控制和剛度過渡問題。要解決上述問題,需要首先從沉管隧道接頭對(duì)沉降的控制要求,明確基礎(chǔ)沉降的控制標(biāo)準(zhǔn),掌握基礎(chǔ)可接受的最大絕對(duì)沉降和最大不均勻沉降,這是基礎(chǔ)選型的依據(jù)和沉降分析計(jì)算的目標(biāo)。論文分析了沉管隧道沉降產(chǎn)生機(jī)理及沉降影響因素,研究接頭剪力和接頭張開量沉降控制考核指標(biāo),提出了接頭剪力的荷載影響線及剛度影響線分析方法,并以此建立了基于結(jié)構(gòu)體系的縱向差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化計(jì)算公式,確定不同基礎(chǔ)方案的總沉降和縱向差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。沉管沉放后的沉降主要由基礎(chǔ)墊層的壓縮量、土體的回彈再壓縮沉降及次固結(jié)沉降三部分組成。土體的回彈再壓縮沉降是總沉降中貢獻(xiàn)最大的組成部分,該部分的沉降計(jì)算時(shí)對(duì)沉降進(jìn)行準(zhǔn)確分析的核心。論文基于JANBU切線模量法分析了基礎(chǔ)回彈再壓縮計(jì)算方法,對(duì)該方法的計(jì)算公式進(jìn)行了分析,對(duì)基于室內(nèi)試驗(yàn)和高精度原位CPTU測(cè)試的計(jì)算參數(shù)確定方法進(jìn)行了分析,并與建規(guī)沉降計(jì)算方法、數(shù)值模擬計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,給出了數(shù)值模擬計(jì)算方法的沉降計(jì)算參數(shù)確定方法。港珠澳沉管隧道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用了先鋪的碎石墊層,該基礎(chǔ)方案的工程案例較少,尤其是隧道斜坡段支撐樁基礎(chǔ)樁頂設(shè)樁帽,樁帽與沉管間設(shè)置碎石墊層,碎石墊層作為樁基與沉管結(jié)構(gòu)間傳力構(gòu)造的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)極少;此外,樁基礎(chǔ)采用碎石墊層傳力的機(jī)理、理論分析研究甚少,同時(shí)沉管隧道碎石墊層及樁基在水中作業(yè)時(shí)存在夾淤泥、平整度、傾斜、偏位、樁周軟弱下臥層等諸多不確定性需要分析。論文通過碎石墊層物理模型試驗(yàn)研究先鋪碎石壟溝在不同工況下的物理力學(xué)性能,分析碎石墊層及樁基在水中作業(yè)時(shí)存在諸多因素組合情況下的受力變形特性,分析確定碎石的合理級(jí)配和壓縮模量計(jì)算參數(shù),分析碎石的極限承載能力,為碎石層沉降計(jì)算提供參數(shù)依據(jù),判斷碎石墊層用于深埋大荷載沉管隧道的合理性。論文基于對(duì)全線隧道的天然地基沉降計(jì)算分析,研究了沉管隧道地基剛度變化模式,提出混合地基剛度過渡的控制原則和常用控制技術(shù),基于態(tài)勢(shì)分析法(SWOT)分析基礎(chǔ)選型的影響因素、基本原則和具體流程,研究擠密砂樁、PHC樁、高壓旋噴樁、碎石樁等復(fù)合地基沉降控制技術(shù)的沉降計(jì)算方法。沉管隧道需在施工期和運(yùn)營(yíng)期開展較為完善的沉管沉降觀測(cè),以客觀真實(shí)的掌握管節(jié)的沉降變位發(fā)展,掌握沉管隧道基礎(chǔ)的變形及穩(wěn)定狀態(tài),預(yù)測(cè)未來的沉降發(fā)展,對(duì)可能發(fā)生的不可接受風(fēng)險(xiǎn)提出預(yù)警,以便各方提前采取措施應(yīng)對(duì),避免事故發(fā)生。論文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)實(shí)施,對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用雙曲線法推算最終沉降量和當(dāng)前固結(jié)度,并與理論計(jì)算沉降進(jìn)行對(duì)比分析,獲取各土層實(shí)測(cè)與理論計(jì)算沉降比n,對(duì)沉降計(jì)算公式進(jìn)行修正�？傮w而言,論文從沉降控制標(biāo)準(zhǔn)、沉降產(chǎn)生機(jī)理、土體力學(xué)參數(shù)高精度確定、土體回彈再壓縮沉降計(jì)算方法、碎石墊層力學(xué)性能研究、沉降控制措施和現(xiàn)場(chǎng)沉降計(jì)算對(duì)理論計(jì)算修正等多個(gè)方面,對(duì)深埋長(zhǎng)大沉管隧道沉降分析和沉降控制進(jìn)行了系統(tǒng)研究,研究成果在港珠澳沉管隧道中得到了成功應(yīng)用驗(yàn)證,研究成果具有較好的理論和現(xiàn)實(shí)價(jià)值,對(duì)于日后類似沉管隧道的建設(shè)具有較好的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

邐丨灄逡逑■晝安灥■７５邋５０邐８７８邋十＿＾＿．，．邋３７￥邋＾．丨兩邋｜逡逑■■ｋ邐ＭＭＩＩＩＩｈｍｋｉｉｓｂ逡逑圖１－３港珠澳沉管隧道結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（單位：ｃｍ）逡逑Ｆｉｇ邋１－３邋Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｉｍｍｅｒｓｅｄ邋ｔｕｎｎｅｌ邋ｉｎ邋Ｈｏｎｇ邋Ｋｏｎｇ－Ｚｈｕｈａｉ－Ｍａｃａｏ邋（ｕｎｉｔ：逡逑ｃｍ）逡逑管節(jié)接頭共設(shè)４組水平向鋼剪力鍵和４組豎向鋼剪力鍵；管節(jié)接頭采用由逡逑ＧＩＮＡ止水帶、ＯＭＥＧＡ止水帶組成的雙道止水線。節(jié)段接頭共設(shè)４組水平向鋼筋逡逑混凝土剪力鍵和４組豎向鋼筋混凝土剪力鍵；節(jié)段接頭由中埋式可注漿鋼邊橡膠逡逑止水帶、ＯＭＥＧＡ止水帶組成雙道止水線。逡逑隧道基槽邊坡依據(jù)基槽開挖深度及地層穩(wěn)定性情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，坡率采用１：邋７、逡逑１：邋５和１：邋２．５三種類型，基槽頂面兩側(cè)各約４０ｍ范圍內(nèi)表層２ｍ厚流泥予以清除。逡逑邐＾邐邐邐ｊ逡逑盧邐ＩＳｉＶ＊邐ｔ逡逑？——膽邐Ｊ；逡逑圖１－４港珠澳沉管隧道基槽開挖典型橫斷面圖（單位：ｃｍ）逡逑、邐Ｆｉｇ邋１邋－４邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ邋ｔｒｅｎｃｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｍｍｅｒｓｅｄ邋ｔｕｂｅ逡逑ｔｕｎｎｅｌ邋ｉｎ邋Ｈｏｎｇ邋Ｋｏｎｇ－Ｚｈｕｈａｉ－Ｍａｃａｏ邋（ｕｎｉｔ：邋ｃｍ）逡逑隧道中間段回填防護(hù)由鎖定回填、一般回填、護(hù)面層回填三部分組成。逡逑５逡逑

＊？孫星－￣￣｜邐７７ｍ＾逡逑ｌ，ｉ．邐邐逡逑圖１－５港珠澳沉管隧道回填防護(hù)典型橫斷面圖（單位：ｃｍ）逡逑Ｆｉｇ邋１邋－５邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ邋ｂａｃｋｆｉｌｌ邋ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ邋ｆｏｒ邋ｉｍｍｅｒｓｅｄ邋ｔｕｎｎｅｌｓ邋ｉｎ邋Ｈｏｎｇ逡逑Ｋｏｎｇ－Ｚｈｕｈａｉ－Ｍａｃａｏ邋（ｕｎｉｔ：邋ｃｍ）逡逑１．２．２港珠澳沉管隧道基礎(chǔ)工程建設(shè)條件及工程方案逡逑１、建設(shè)條件逡逑隧道各區(qū)段的地層地質(zhì)情況分析如下：逡逑⑴柂道東段（Ｋ６＋４０６？Ｋ８＋１３５）逡逑隧道展布形態(tài)為斜坡段，直接相關(guān)的地基巖土層為第①大層、第②大層和第逡逑③大層。逡逑第①大層為淤泥、淤泥質(zhì)黏土，工程性質(zhì)差，，天然地基不能滿足結(jié)構(gòu)物地基逡逑強(qiáng)度及變形穩(wěn)定的要求。第②大層為強(qiáng)度中等軟？可塑狀黏土，但較薄且僅局部逡逑發(fā)育，與沉管隧道地基直接關(guān)聯(lián)度不強(qiáng)。第③大層為淤泥質(zhì)土和軟？可塑狀黏土逡逑及粉質(zhì)黏土，中等偏高壓縮性，其中以③＾淤泥質(zhì)土強(qiáng)度較差外，其余亞層亦只是逡逑中等強(qiáng)度。從地基土的空間分布形態(tài)、土質(zhì)的均R緣確矯娣治銎蘭郟冖鄞蟛沐義銜瘓鵲鼗�。永@湓謁淼闌∽菹蚯閾輩賈檬�，由釉懾基圆G傻牟瘓紉話愣藻義咸烊壞鼗那慷紉蟾�。另地基变形烦C嬗捎詰鼗舊砦械繞哐顧跣緣牟誨義暇鵲鼗

本文編號(hào)：2588371