1、本项目来源：哈尔滨市住房和城乡建设局 2、项目研究背景和意义 隧道开挖土体卸载后，地层会产生不同程度的沉降变形，隧道初期支护在未达到设计强度之前，隧道变形基本处于无边界约束状态，只有初期支护强度达到设计强度后，隧道变形才得以约束，变形继续进行至结束，变形速率逐渐下降并最终收敛为零，浅埋暗挖大断面隧道由于断面大导洞多，导洞分部开挖对土层多次扰动，地层沉降变形更明显。另外，隧道二衬施作拆除中隔壁支撑时也会引起较大的沉降。 并且浅埋暗挖大断面隧道施工通常采用双侧壁导坑法，隧道施工导洞多，工序衔接复杂，施工现场易出现管理松懈、工艺操作不规范等因素，实际地层沉降变形经常超出设计控制标准。 大断面隧道施工易出现地层沉降变形引起的塌方及周边既有建（构）筑物和地下管线变形过大导致的灾害，严重者将危害生产建设和人民生命财产安全。 因此，在周边建（构）筑物及地下管线密集的市区进行浅埋暗挖大断面隧道施工，地层沉降控制是施工过程中亟待解决的关键性技术难题，研究采取科学的技术措施和管理方法控制地层沉降是非常必要的。 3、研究主要论点与论据 本项目以解决浅埋暗挖大断面隧道施工沉降控制技术难题为目标，基于工程具体的实际问题，研究浅埋暗挖大断面隧道新型悬吊法施工方式，即隧道开挖前在地表设置系梁，并在系梁上预留钻孔，以系梁钻孔为导向向地层深处预钻孔，隧道开挖后及时架设格栅拱架或者型钢拱架，并将精轧螺纹钢（系杆）通过预留钻孔将拱架与系梁连接起来，及时施加预应力克服浅埋暗挖大断面隧道开挖和后期施作二衬拆除初支中隔壁时的地层沉降。具体研究内容如下： （1）浅埋暗挖大断面隧道悬吊法关键技术设计研究 基于对浅埋暗挖大断面隧道悬吊法关键技术进行数值计算并比选的研究结果，确定了大断面隧道悬吊法施工引起的地表沉降变形合理控制措施的相关参数，并基于这些参数进行了浅埋暗挖大断面隧道悬吊法关键技术设计。 （2）浅埋暗挖大断面隧道悬吊法关键技术比选数值分析研究 1）大断面隧道悬吊法施工时系梁刚度对地表沉降变形的影响； 2）大断面隧道悬吊法施工时系杆轴力对地表沉降变形的影响； 3）大断面隧道悬吊法施工时系杆数量对地表沉降变形的影响； 4）大断面隧道悬吊法施工步序对地表沉降变形的动态影响。 （3）浅埋暗挖大断面隧道悬吊法施工地表变形理论计算分析 首次推导得到大断面隧道悬吊法开挖引起的地表沉降变形公式，对大断面隧道悬吊法开挖引起的地表沉降变形进行深入研究。 （4）浅埋暗挖大断面隧道悬吊法施工地表及关键措施变形规律 1）大断面隧道悬吊法施工引起的地表沉降变形规律； 2）悬吊法钢框架梁沉降分析； 3）系梁与系杆在大断面隧道开挖过程中应力变化规律； 4）系杆拆除对地表沉降变形的影响。 （5）浅埋暗挖大断面隧道悬吊法关键技术应用研究 依托哈尔滨地铁3号线二期实际工程，对悬吊法在大断面隧道施工中应用的关键工艺和技术标准进行了研究。 （6）悬吊法应用效果分析 对悬吊法11项项目进行实施监测，并将悬吊法理论计算结果与现场实际监测数据进行对比分析，分析研究悬吊法的合理性和适用性。 4、研究成果的创新性 本项目研究成果创新性主要体现在以下几个方面： （1）创新提出了浅埋暗挖大断面隧道悬吊法的新工法，解决了地面沉降可靠控制的工程难题。 （2）建立了浅埋暗挖大断面隧道悬吊法施工地面沉降的计算方法，为这种新工法实际应用提供了理论基础。 （3）形成了浅埋暗挖大断面隧道悬吊法的设计方法和施工成套技术，为工法推广应用提供了必要的技术支撑。 5、经济效益和社会效益 （1）经济效益 本项目研究成果已在哈尔滨市轨道交通3号线二期工程TJ-08标进乡街站~汽轮机厂站大断面隧道区间得到了成功应用，将原大断面隧道6导洞施工优化为悬吊式4导洞施工，可实现大断面开挖和长距离拆除中隔壁，且可取消超前小导管注浆加固，减少了施工工序，减少了1/3人工、材料及机械投入，施工工效提高约40%，对降低施工成本极为有利。25m大断面隧道悬吊法科研试验段总体节约施工成本103.46万元。另外，本项目节约汽轮机厂厂房沉降控制措施成本约300万元。本项目总的直接经济效益约400万元。 推广应用后，悬吊法相比传统双侧壁导坑法每延米可节省约4万元，大断面隧道工程造价节省约20%，经济效益显著。 （2）社会效益 1）“悬吊法”是基于双侧壁导坑法改进的工法，力学原理清晰，施工工艺简单，可操作性强，安全性高，可有效控制浅埋暗挖大断面隧道地层沉降变形，避免大断面隧道施工地层沉降变形引起的塌方及周边既有建（构）筑物和地下管线变形过大导致的灾害。 2）“悬吊法”施工时大断面隧道导洞较少，隧道可实现大断面开挖，且大断面隧道二衬施作时，在悬吊体系措施的保障下，可长距离拆除临时支撑，安全、可靠、方便二衬施作，大大降低施工安全风险，缩短建设工期，减少城市地铁建设造成的社会交通拥堵，提高老百姓交通出行的满意率，社会效益显著。

哈尔滨地铁集团有限公司

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