超大直径土压平衡盾构最佳施工参数匹配研究

发布时间：2018-01-14 00:20

本文关键词：超大直径土压平衡盾构最佳施工参数匹配研究　出处：《上海大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着我国城市化建设的日新月异,盾构隧道工法得到越来越多的应用。传统的盾构机直径较小,主要在地铁隧道中应用。随着盾构生产技术和施工技术的不断发展,盾构施工工法步入超大直径阶段,并在城市公路隧道中广泛应用。目前,国内超大直径盾构隧道施工绝大部分采用技术较为成熟的泥水平衡盾构。但泥水平衡盾构施工工法存在场地面积需求大、泥浆外运量大、浅覆土掘进易冒浆、地表后期沉降大等缺陷,特别是在城市中心地带施工时这种缺陷尤为明显。由此,应运而生了超大直径土压平衡盾构,这种盾构克服了泥水平衡盾构上述缺陷。由于超大直径土压平衡盾构施工工法在我国刚刚起步,许多技术难题亟待解决。其中,在软土工况下,如何通过施工参数的设置来减少周围土体的扰动就是其中一个重要课题。为了寻求解决方法,本文通过外滩通道工程和迎宾三路新建工程试验段获得的大量施工数据和监测数据,进行了主要施工参数最佳匹配的研究,匹配成果应用到迎宾三路隧道正常施工段,获得了很好的效果,说明了本文所提出的方法对软土环境下类似工程的指导价值。本文主要工作和研究成果如下：1)以上海外滩通道工程为背景做了两个对比。首先,通过超大直径土压平衡盾构与超大直径泥水平衡盾构的对比,阐述了本文研究的价值。其次,通过超大直径土压平衡盾构与小直径(地铁)盾构的对比,阐述了本文研究的必要性。2)通过总结目前盾构隧道施工研究的方法,提出了使用控制论的思想进行研究土体扰动的方法。传统力学研究方法都是以连续介质力学原理为基础,研究成果不能很好地为调整施工参数提供指导。主要原因在于连续介质理论与盾构推进过程中土体的不连续性存在一定矛盾,由此引出控制论的思想对主要施工参数进行匹配研究。3)将土舱分为四个区域进行计算分析,提出超大直径土压平衡盾构以上部区域土压力值作为控制值,可以减少盾构施工对土体的扰动。研究了土舱支护压力建立过程,总结了盾构推进初期土舱内建立支护压力的规律。4)利用现场试验数据,通过非线性回归分别拟合出地表沉降和超孔隙水压力、盾构停推时间的对数关系。通过对比分析,找出盾构停推阶段周围土体超孔隙水压力的消散程度与土体扰动程度是相对应的规律。为超孔隙水压力波动用来判断土体的扰动程度以及施工人员快速了解土体扰动情况提供了理论依据。5)研究了超大直径土压平衡盾构施工中,推进速度、盾尾同步注浆量、注浆压力、支护压力等施工参数对土体扰动的影响。获得了这些施工参数对土体影响新的特点。6)以实际工程为背景,从控制论的角度出发,将人工神经网络和遗传算法相结合,对超大直径土压平衡盾构隧道施工进行了施工参数优化组合,以获得最佳参数匹配。解决了以往只能研究某一种施工参数对地表沉降影响的问题,提出一个同时考虑多种施工参数影响的实用性理论,并运用到工程中,获得了良好的效果。说明了此理论对今后施工的参考价值。
[Abstract]:In order to find a solution , the research results are as follows : 1 ) In order to find a solution , how to reduce the disturbance of the surrounding soil by setting up the large diameter soil pressure balance shield and the large - diameter mud - water balance shield is an important problem . Based on the control theory , the artificial neural network and the genetic algorithm are combined to optimize the construction parameters of the super - large diameter soil - pressure balance shield tunnel , so as to obtain the best parameter matching .

【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U455.43

【参考文献】