汪　波　李　錚　張　哲　莫晨聰　楊　意

(西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　成都　610031)

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砂土地層淺埋暗挖隧道預(yù)加固技術(shù)研究*

汪波李錚張哲莫晨聰楊意

(西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成都610031)

本文以在建的莞惠城際軌道交通項(xiàng)目為依托，利用現(xiàn)場試驗(yàn)、數(shù)值模擬和室內(nèi)模型試驗(yàn)等手段對穿越砂土地層的淺埋暗挖隧道預(yù)加固技術(shù)進(jìn)行研究，通過控制圍巖-支護(hù)體系的變形，分析適宜的預(yù)加固方法、范圍和參數(shù)，結(jié)論如下：洞內(nèi)帷幕注漿和地表注漿均難以形成止水帷幕，選擇洞內(nèi)水平旋噴樁配合掌子面注漿作為穿越砂土地層的最優(yōu)預(yù)加固方案；依靠增加注漿范圍控制砂土地層中的拱頂沉降和水平收斂是不利的，但可加強(qiáng)非砂土地層的圍巖整體性，對控制地表沉降也較為有利；改變加固區(qū)參數(shù)對控制砂土地層中隧道拱頂?shù)某两涤休^大幫助，注漿效果越好，圍巖的自承載能力提高越大，而其水平位移幾乎沒有變化。

砂土地層淺埋暗挖隧道預(yù)加固技術(shù)室內(nèi)模型試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)

0　引　言

隨著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，作為連接城市間重要線路的城際鐵路快速發(fā)展(He et al.，2013)。但是，當(dāng)下穿城市間密集的居民區(qū)，尤其是穿越砂土地層時(shí)，由于該類巖土體幾乎沒有任何自穩(wěn)能力，開挖時(shí)易出現(xiàn)具有流動(dòng)特征的大變形甚至坍塌，給隧道修建造成極大的困擾，須采取合理有效地預(yù)加固處理措施以保證工程安全(張建民等，1999；王明洋等，2002)。在砂土地層中進(jìn)行超前預(yù)加固已成為隧道修建的關(guān)鍵問題，考慮到砂土顆粒松散、黏聚力低、在動(dòng)荷載作用下液化現(xiàn)象明顯導(dǎo)致強(qiáng)度下降快等特點(diǎn)，注入的漿液往往隨著顆粒間的縫隙流動(dòng)而難以形成穩(wěn)定的加固圈，因此，在該地質(zhì)條件下修建隧道應(yīng)采用何種有效的預(yù)加固方法、加固范圍和加固參數(shù)都需要進(jìn)行專項(xiàng)研究。目前，常見的地層預(yù)加固方法包括管棚、小導(dǎo)管、超前錨桿、旋噴樁、超前注漿及人工凍結(jié)法等，預(yù)加固方法雖多，但并未形成系統(tǒng)性成果，大多缺乏深入研究和總結(jié)，針對穿越幾乎無自穩(wěn)能力的砂土而言，相關(guān)研究更是鮮有涉及(陳煒韜等，2009；曠文濤等，2010；李化云等，2012；朱正國等，2013)。本文以在建的莞惠城際軌道交通項(xiàng)目為依托，利用現(xiàn)場試驗(yàn)、數(shù)值模擬和室內(nèi)模型試驗(yàn)等手段對穿越砂土地層的淺埋暗挖隧道預(yù)加固技術(shù)進(jìn)行研究，通過控制圍巖-支護(hù)體系的變形，分析適宜的預(yù)加固方法、范圍和參數(shù)，研究成果在為類似地質(zhì)條件下隧道設(shè)計(jì)和施工提供安全保障的同時(shí)，對于提高我國城市復(fù)雜環(huán)境條件下隧道工程領(lǐng)域的總體技術(shù)水平也有重要的意義。

1　工程背景

莞惠城際軌道交通項(xiàng)目(簡稱莞惠城際)GZH-7標(biāo)起于大朗鎮(zhèn)朗常路，沿常平大道下敷設(shè)，終于常平鎮(zhèn)九江水村，線路全長11.7km，設(shè)計(jì)時(shí)速200km·h-1。 線路沿線地貌為東江三角洲平原、沖洪積平原、剝蝕丘陵及東江沖積平原。工程區(qū)間結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，隧道約占全線的80%，不良地質(zhì)區(qū)段長，沉降控制難度大，尤其穿越砂土的淺埋暗挖隧道段是施工的關(guān)鍵所在。

從莞惠城際典型地質(zhì)縱斷面圖(圖1)可知，覆土表層為人工雜填土或素填土，其下為第四系沖積的粉質(zhì)黏土，下伏基巖為強(qiáng)-弱風(fēng)化混合片麻巖，巖體破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育。隧道拱頂段多穿越砂土地層，該地層自穩(wěn)能力差，開挖造成的擾動(dòng)使細(xì)砂土易發(fā)生破壞，對隧道穩(wěn)定性極為不利(劉光磊等，2008；吉小明等，2009)；且洞身下部多為整體性較差的全(強(qiáng))風(fēng)化混合片麻巖，隧道區(qū)間圍巖總體呈現(xiàn)出“上軟下硬”的復(fù)合特征。隧道區(qū)間均為淺埋，最小埋深僅9m，且地表車流量大，周圍建筑物林立，地下管線密集，施工作業(yè)空間狹小，需采取適宜的預(yù)加固措施，重點(diǎn)加強(qiáng)沉降的監(jiān)控，以保證工程安全。

圖1　莞惠城際典型地質(zhì)縱斷面圖Fig.1　Typical geological profile graph of Guan￣Hui inter-city rail transit project

2　基于現(xiàn)場試驗(yàn)段的預(yù)加固方法研究

2.1現(xiàn)有預(yù)加固技術(shù)

復(fù)雜地質(zhì)條件下修建隧道時(shí)，通常采用各種超前支護(hù)手段在開挖前對巖體進(jìn)行預(yù)支護(hù)或加固，保持和利用圍巖的自穩(wěn)能力，國內(nèi)外常用的各種地層預(yù)加固方法，其適應(yīng)條件(表1)。

2.2現(xiàn)場試驗(yàn)段預(yù)加固研究

預(yù)注漿在眾多地層加固方法中使用方便，適用性廣，針對莞惠城際典型的砂土地層，對8號豎井區(qū)間(里程GDZK44+223～GDZK44+577)擬采用洞內(nèi)帷幕注漿和地表注漿進(jìn)行超前預(yù)加固現(xiàn)場試驗(yàn)以探索適宜的加固措施，具體如下：

表1　地層預(yù)加固方法一覽表

Table 1　List of strata pre-reinforcement method

工法目 的圍巖情況使用材料拱頂穩(wěn)定掌子面穩(wěn)定控制地表沉降固結(jié)止水硬巖軟巖土沙機(jī)械切槽法√√√√√混凝土超前錨桿√√√鋼筋、錨固劑凍結(jié)法√√√√√氨氣、鹽水小導(dǎo)管√√√√√鋼管管棚√√√√√鋼管預(yù)注漿√√√√√√√水泥及其他水平旋噴注漿√√√√水泥漿

2.2.1試驗(yàn)段注漿

2.2.1.1洞內(nèi)帷幕注漿

參照帷幕注漿標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)段進(jìn)行注漿加固，注漿結(jié)束后按設(shè)計(jì)圖紙要求對加固段采取抽心檢測，抽心過程中發(fā)現(xiàn)注漿無法達(dá)到加固效果，未形成止水帷幕，掌子面附近依然發(fā)生了嚴(yán)重的涌水涌砂情況(圖2)。

圖2　掌子面涌水涌砂Fig.2　Water inrush and gushing sand of tunnel face

2.2.1.2地表注漿

采用地表鉆注一體注入雙液漿加固，試驗(yàn)段長20m，試驗(yàn)時(shí)間為2個(gè)月，注漿用水泥650t。為驗(yàn)證試驗(yàn)效果，對注漿區(qū)域進(jìn)行鉆孔取心(圖3)，取心揭示地表鉆注一體注漿對砂土地層有一定效果，漿液能夠擴(kuò)散卻并無規(guī)律，無法有效固結(jié)砂層，隧道開挖存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

圖3　試驗(yàn)段地表取心Fig.3　Ground coring in test section

2.2.2方案改進(jìn)

上述兩種預(yù)加固方案均未能較好的固結(jié)土體，圍巖不具備開挖條件。分析原因可知，里程GDZK44+226～GDZK44+274存在明顯的圍巖突變，該區(qū)域內(nèi)飽和砂層密集分布于隧道正洞拱頂附近，局部區(qū)域隧道穿越砂層；其特定的地質(zhì)條件導(dǎo)致雙液漿注入砂層后立即被稀釋，隨地下水流動(dòng)，沿土體中薄弱地段或裂縫處擴(kuò)散流失，難以形成止水帷幕(李錚等，2015)。

針對上述穿越飽和砂層特殊地質(zhì)條件提出下述幾種預(yù)加固方案(表2)。

表2　穿越飽和砂層預(yù)加固方案

Table 2　List of pre-reinforcement scheme when crossing the sand strata

方案對周邊環(huán)境影響施工難易程度方案可控程度方案一:地面連續(xù)墻降水+洞內(nèi)WSS雙液注漿對地面交通及管線影響較大復(fù)雜交通及管線影響,不可控方案二:地表旋噴樁加固+洞內(nèi)全半斷面注漿對地面交通及管線影響較大復(fù)雜交通及管線影響,不可控方案三:洞內(nèi)水平旋噴樁+掌子面注漿對地面交通無影響一般可控

對表2中預(yù)加固方案優(yōu)劣性進(jìn)行分析后，選用洞內(nèi)水平旋噴樁+掌子面注漿作為最優(yōu)方案，并再進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)(圖4)，取得了較好的效果，具備開挖條件。

圖4　試驗(yàn)段地表取心(改進(jìn)后)Fig.4　Ground coring in test section(improved)

3　室內(nèi)模型試驗(yàn)研究

為研究穿越砂土地層適宜的掌子面超前預(yù)加固范圍，室內(nèi)模型試驗(yàn)采用定制的臺架式鋼板試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒郏撃Ｐ筒鄢叽鐬?.3m×3.7m×0.8m，隧道模型尺寸為0.85m×0.90m×0.80m(圖5)。

圖5　模型試驗(yàn)裝置Fig.5　Model test apparatus

3.1模型試驗(yàn)概況

根據(jù)工程類比分析及試驗(yàn)可行性確定室內(nèi)模型試驗(yàn)采用幾何相似比為CL=20，容重相似比為Cγ=1，其余參數(shù)的相似比按照相似定理推導(dǎo)(陶志平等，2003)。圍巖按照現(xiàn)場勘測資料(Ⅵ級圍巖段)和鉆芯取樣測試數(shù)據(jù)，并結(jié)合室內(nèi)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)資料，依次對各層巖土體進(jìn)行相似材料配置，洞室上部圍巖按原型砂土進(jìn)行配置，注漿加固層采用在洞周上半斷面范圍鋪設(shè)1層加固土體進(jìn)行模擬，加固土體按比原位置土體圍巖級別高1個(gè)等級的Ⅴ級圍巖進(jìn)行模擬。由于試驗(yàn)條件的限制，鋼筋網(wǎng)、鋼架、初噴等初支措施難以模擬，遂采用石膏材料模擬初支，其水膏比為1：1.12，通過現(xiàn)場澆注方式進(jìn)行支護(hù)。

位移采用千分之一精度的差動(dòng)變壓器式位移計(jì)進(jìn)行量測。地表測點(diǎn)布置了7個(gè)，由隧道正上方依次向左、右排列，編號分別為105～111，間距為200mm；土體中測點(diǎn)包括拱頂處共布置了4個(gè)，編號分別為101，102，103，104，間距250mm。監(jiān)測點(diǎn)的布置(圖6)。

圖6　模型試驗(yàn)監(jiān)測點(diǎn)布置圖(mm)Fig.6　Model test monitoring plane(mm)

3.2試驗(yàn)工況

本次模型試驗(yàn)采用現(xiàn)場實(shí)際的CD法進(jìn)行開挖，擬定兩組模型試驗(yàn)如下，工況一：預(yù)加固區(qū)10cm(模擬預(yù)加固區(qū)2m)；工況二：預(yù)加固區(qū)15cm(模擬預(yù)加固區(qū)3m)。試驗(yàn)開挖與支護(hù)過程(圖7)。

圖7　試驗(yàn)開挖與支護(hù)過程Fig.7　The excavation and support process in experiment

3.3試驗(yàn)結(jié)果分析

兩種工況中隧道拱頂、上覆土體和地表的沉降曲線(圖8)。

圖8　室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果Fig.8　Laboratory model experiments resultsa.拱頂沉降曲線(101測點(diǎn))；b.上覆土體沉降曲線(103測點(diǎn))；c.地表沉降曲線(105～111測點(diǎn))

由圖8a可知：隨加固區(qū)范圍增大，拱頂沉降有所減小，但減小幅度并不大，也未出現(xiàn)收斂的趨勢。表明增加預(yù)加固范圍，對控制位于砂土地層中的拱頂沉降效果并不明顯。由圖8b可知：103測點(diǎn)并未處于砂土地層中，隨加固區(qū)范圍增大，其沉降值減小明顯，且已逐漸收斂。表明增大預(yù)加固范圍使非砂土地層的圍巖整體性加強(qiáng)，承載能力提高，對控制圍巖變形有一定幫助。由圖8c可知：增大加固區(qū)范圍，地表沉降大幅減小，最大減小幅度約22%，對控制地表沉降是有利的。

4　數(shù)值計(jì)算分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證現(xiàn)場試驗(yàn)段和模型試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，采用數(shù)值分析手段進(jìn)行模擬計(jì)算，研究砂土地層中加固區(qū)范圍和參數(shù)對圍巖-支護(hù)體系的影響。

4.1模型建立及計(jì)算參數(shù)選取

本次計(jì)算建立的模型尺寸為長×寬×高=80m×56m×32m，下邊界施加豎直法向約束，左、右邊界施加水平法向約束，上邊界為自由面。為減小隧道開挖產(chǎn)生的“邊界效應(yīng)”(蘇曉堃，2012)，在隧道軸向前后分別設(shè)置12m全斷面段，CD法施工進(jìn)尺為1m。計(jì)算模型(圖9)，圍巖的材料特性按均質(zhì)彈塑性考慮，采用Druck-Prager屈服準(zhǔn)則?？紤]砂土地層軟弱松散，應(yīng)力場難以聚集，且隧道埋深較淺，故計(jì)算時(shí)以自重應(yīng)力場為主(黃林沖等，2009)。

圖9　三維數(shù)值計(jì)算模型圖Fig.9　Three-dimensional numerical calculation model diagram

計(jì)算參數(shù)參考莞惠城際地勘資料、現(xiàn)場材料試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》選取(表3)。

表3　模型物理力學(xué)參數(shù)表

Table 3　List of mechanical parameters of physical model

名稱彈性模量E/GPa泊松比υ重度γ/kN·m-3黏聚力c/kPa內(nèi)摩擦角φ/(°)素填土0.020.3618.851518粉質(zhì)黏土0.080.3519.502022砂土0.130.3320.952625全(強(qiáng))風(fēng)化混合片麻巖0.380.3323.004231加固區(qū)土體0.500.3123.506035噴射混凝土25.000.2025.00——錨桿、拱架200.000.3078.00——臨時(shí)支護(hù)28.000.2025.00——

4.2不同加固范圍的模擬結(jié)果分析

數(shù)值模擬分為注漿加固層2m，3m和3.5m 3種工況進(jìn)行研究，通過計(jì)算得到不同加固范圍時(shí)莞惠城際段Ⅵ級圍巖采用CD法開挖的圍巖位移結(jié)果，以驗(yàn)證室內(nèi)模型試驗(yàn)成果。選取模型中心斷面為目標(biāo)斷面，在不同工況下，對隧道開挖目標(biāo)面圍巖特征點(diǎn)位移進(jìn)行分析(圖10)。

圖10　不同加固區(qū)范圍目標(biāo)面圍巖特征點(diǎn)位移Fig.10　Feature point displacement of target surface in different reinforcement zone rangea.不同工況目標(biāo)面拱頂沉降；b.不同工況目標(biāo)面拱腰收斂

由圖10 可知：隨加固區(qū)范圍增大，拱頂沉降逐漸減小，從量值上看，其降幅并不明顯，與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果相同，考慮到增大加固范圍的成本和工期等因素，依靠增加注漿范圍控制砂土地層中的拱頂沉降是不利的；而隧道水平收斂值隨注漿范圍增加相應(yīng)增大，這是由于不斷擴(kuò)大的加固范圍進(jìn)一步增強(qiáng)了拱腰部位的圍巖壓力，而該處圍巖位于砂土地層和全風(fēng)化混合片麻巖的結(jié)合部，過大的巖體性狀差異可能是誘發(fā)收斂增大的原因。

4.3不同加固參數(shù)的模擬結(jié)果分析

本次計(jì)算通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的調(diào)研(張貴金等，2015)，以改變加固區(qū)圍巖的材料參數(shù)來分析加固效果，從而選取針對砂土地層較為適宜的加固參數(shù)，數(shù)值模擬選用了3種不同工況進(jìn)行對比，具體參數(shù)(表4)。

表4　不同加固區(qū)巖土體參數(shù)

Table 4　Geotechnical parameters in different reinforcement area

名稱彈性模量/MPa泊松比黏聚力/kPa內(nèi)摩擦角/(°)密度/kg·m-3工況一6000.3251322350工況二5000.3542.5362350工況三8000.3068382350

工況一為現(xiàn)場注漿加固后取心測量的實(shí)際巖土體參數(shù)，通過現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果分析，比原土體在彈性模量和黏聚力上提高約50%，泊松比、內(nèi)摩擦角和密度幾乎沒有改變(10%之內(nèi))。為與之進(jìn)行對比，數(shù)值計(jì)算設(shè)置了工況二和工況三。其中，工況二的彈性模量和黏聚力在原土體基礎(chǔ)上提高了25%，而工況三則提高了100%。通過計(jì)算可以得到不同加固區(qū)參數(shù)下，砂土地層中采用CD法開挖的圍巖位移結(jié)果，確定適用于砂土地層的加固區(qū)參數(shù)。在不同加固區(qū)參數(shù)作用下，對隧道開挖目標(biāo)面圍巖特征點(diǎn)的位移進(jìn)行分析(圖11)。

圖11　不同加固區(qū)參數(shù)目標(biāo)面圍巖特征點(diǎn)位移Fig.11　Feature point displacement of target surface in different reinforcement zone parametersa.不同工況目標(biāo)面拱頂沉降; b.不同工況目標(biāo)面拱腰收斂

從圖11 可以看出，改變加固區(qū)參數(shù)，對控制砂土地層中隧道拱頂?shù)某两涤休^大幫助，而其水平位移幾乎沒有變化。注漿效果越好(圍巖參數(shù)提升較大)，圍巖的自承載能力提高越大，則控制拱頂沉降更加有利。

5　結(jié)　論

(1)對砂土地層進(jìn)行洞內(nèi)帷幕注漿和地表注漿現(xiàn)場試驗(yàn)表明，富水砂層中注入的雙液漿立即被稀釋并隨地下水流動(dòng)，沿土體中薄弱地段或裂縫處擴(kuò)散流失，難以形成止水帷幕，多次試驗(yàn)后選擇洞內(nèi)水平旋噴樁配合掌子面注漿作為最優(yōu)預(yù)注漿方案。

(2)室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果表明，增加預(yù)加固范圍對控制位于砂土地層中的拱頂沉降效果并不明顯，但可以加強(qiáng)非砂土地層的圍巖整體性，提高其承載能力，對控制地表沉降也較為有利。

(3)不同加固區(qū)范圍的數(shù)值模擬與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果相同，依靠增加注漿范圍控制砂土地層的拱頂沉降和水平收斂是不利的。

(4)改變加固區(qū)參數(shù)對控制砂土地層中隧道拱頂?shù)某两涤休^大幫助，注漿效果越好，圍巖的自承載能力提高越大，而其水平位移幾乎沒有變化。

Chen W T，Wang M N，Zhang L，et al.2009.Influence of pre-reinforcement measures on excavation stability of tunnelling[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，28(8)：1640～1645.

He C，Wang B.2013.Research progress and development trends of highway tunnels in China[J].Journal of Modern Transportation，21(4)：209～223．

Huang L C，Xu Z S，Sun R Y.2009.Finite element numerical implementation for simulation of deformation band in saturated sand[J].Rock and Soil Mechanics，30(6)：1837～1842.

Ji X M，Lü W.2009.Review of research on instability failure mechanism and stability control of tunnel surrounding rock in water-bearing sandy ground[J].Rock and Soil Mechanics，30(S2)：291～296.

Kuang W T，Qi T Y，Li B，et al.2010.Construction parameters serialization for advance consolidation of large profile tunnels[J].Modern Tunnelling Technology，47(5)：59～64.

Li H Y，Zhang Z Q，Wang Z J，et al.2012.Similarity model test study of pre-reinforcement measures of shallow tunnel with large cross-section[J].Rock and Soil Mechanics，33(S2)：133～138．

Li Z，Wang B，Luo Y W, et al.2015.Analysis of static and dynamic response characteristics of urban tunnels passing underneath dense-constructed areas[J].Journal of Railway Science and Engineering，12(2)：384～392．

Liu G L，Song E X，Liu H B，et al.2008.Dynamic centrifuge tests on seismic response of tunnel in saturated sandy foundation[J].Rock and Soil Mechanics，29(8)：2070～2076.

Su X K.2012.Research on choosing boundary range of surrounding rock in numerical simulation of tunnel excavation[J].Journal of Railway Engineering Society，(3)：64～68.

Tao Z P，Zhou D P.2003.Model test on deformation mechanism of tunnel at land slide site[J].Journal of Engineering Geology，11(3)：323～327．

Wang M Y，Zhao Y T，Qian Q H.2002.Study on dynamic behaviour and numerical method for saturated sand[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，24(6)：737～742．

Zhang G J，Pan Y，Peng C L, et al.2015.Field experimental study on traits of grouting impervious curtain in soft layer[J].Journal of Engineering Geology，23(3)：526～532．

Zhang J M，Tokimatsu K，Taya Y.1999.Effect of water absorption in shear of post-liquefaction sand[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，21(4)：398～402．

Zhu Z G，Sun X L.2013.Pre-reinforcement and construction of tunnel in dry fine sand layers[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，32(9)：1909～1916．

陳煒韜，王明年，張磊，等.2009.預(yù)加固措施對隧道開挖穩(wěn)定性的影響研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，28(8)：1640～1645.

黃林沖，徐志勝，孫瑞義.2009.飽和砂土局部變形帶模擬的有限元數(shù)值實(shí)現(xiàn)[J].巖土力學(xué)，30(6)：1837～1842.

吉小明，呂緯.2009.含水砂層隧道圍巖失穩(wěn)破壞機(jī)制及控制研究現(xiàn)狀綜述[J].巖土力學(xué)，30(增2)：291～296.

曠文濤，漆泰岳，李斌，等.2010.超前預(yù)加固大斷面隧道施工參數(shù)系列化研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，47(5)：59～64.

李化云，張志強(qiáng)，王志杰，等.2012.淺埋大跨隧道預(yù)加固措施相似模型試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，33(增2)：133～138.

李錚，汪波，駱耀文，等.2015.城市隧道下穿密集建筑區(qū)靜、動(dòng)力響應(yīng)特征分析[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，12(2)：384～392．

劉光磊，宋二祥，劉華北，等.2008.飽和砂土地層中隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力離心模型試驗(yàn)[J].巖土力學(xué)，29(8)：2070～2076.

蘇曉堃.2012.隧道開挖數(shù)值模擬的圍巖邊界取值范圍研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，(3)：64～68.

陶志平，周德培.2003.滑坡地段隧道變形機(jī)理的模型試驗(yàn)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，11(3)：323～327.

王明洋，趙躍堂，錢七虎.2002.飽和砂土動(dòng)力特性及數(shù)值方法研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，24(6)：737～742.

張貴金，潘燁，彭春雷，等.2015.松軟地層防滲灌漿帷幕結(jié)構(gòu)性狀實(shí)驗(yàn)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，23(3)：526～532.

張建民，時(shí)松孝次，田屋裕司.1999.飽和砂土液化后的剪切吸水效應(yīng)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，21(4)：398～402.

朱正國，孫星亮.2013.干燥粉細(xì)砂隧道超前預(yù)加固與施工研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，32(9)：1909～1916．

PRE-REINFORCED TECHNOLOGY FOR SHALLOW EXCAVATION TUNNEL IN SAND GROUND

WANG BoLI ZhengZHANG ZheMO ChencongYANG Yi

(MOE Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu610031)

This article is based on the project of Guan-Hui inter-city rail transit.It uses field experiment，laboratory model experiments and numerical simulation method and develops a pre-reinforced technology for shallow excavation tunnel crossing sand ground.In analysis of the deformation of surrounding rock and supporting system suitable pre-reinforced method，scope and parameters can be obtained.The conclusions are as follows：Curtain grouting in tunnel and surface grouting are difficult to form waterproof curtain.When crossing sand strata，horizontal jet grouting and tunnel face grouting are the best pre-reinforcement scheme.Increasing grouting range is disadvantageous to control vault subsidence and horizontal convergence in sand strata，but can strengthen the integrity of the surrounding rock in unsand strata.Meanwhile，it is favourable to control the subsidence of ground.Changing the reinforced area parameter is highly advantageous to control the settlement of tunnel vault in sand strata.The better grouting quality accomplished，the greater the self-supporting capability of surrounding rock improved，while the horizontal displacement is nearly unchanged．

Sand strata，Shallow excavation tunnel，Pre-reinforced technology，Laboratory model experiments，F(xiàn)ield test

10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.020

2015-07-03;

2015-08-28.

國家自然科學(xué)基金(51378434，51578456)，廣東省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(2012-02-032)資助.

汪波(1975-)，男，博士，副教授，主要從事隧道與地下工程方向的教學(xué)與研究.Email: ahbowang@163.com

簡介：李錚(1987-)，男，博士生，主要從事隧道與地下工程方向的研究工作.Email: lizheng872@163.com

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