基坑施工对临近地铁隧道衬砌结构的影响及控制措施

发布时间：2018-06-01 23:10

  本文选题：基坑开挖 + 盾构隧道　； 参考：《郑州大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着城市现代化的高速发展,在城市中建设了大量的地铁以方便居民的通行,同时地铁周边的房地产的快速发展导致在既有地铁隧道周边出现大量的基坑工程,其中在既有地铁隧道侧方进行基坑开挖是非常常见的一种作业形式。侧方的基坑开挖使得既有地铁隧道周边应力场和位移场发生较大变化,产生二次应力应变,加之地层本身的复杂性,施工过程中极易引起隧道结构产生过大的位移甚至开裂病害。本文以某市地铁盾构隧道侧方的基坑工程为背景,采用ANSYS建立数值计算模型,研究基坑开挖对侧方地铁盾构隧道的开裂影响,主要研究内容为以下三个方面:(1)基于有限元法进行模拟来分析基坑开挖全过程对侧方盾构隧道的开裂影响,主要分析基坑开挖前后隧道结构轴力和弯矩的变化,以此为依据计算隧道结构的最大拉应力,求出隧道结构发生开裂的部位为拱顶、拱底和靠近基坑侧拱腰,这与该工程的实际监测数据基本吻合,得出基坑开挖引起的弯矩突增87%是隧道结构发生开裂的主要原因。(2)对侧方地铁盾构隧道结构发生开裂的影响因素进行分析,并系统地研究了土质参数、基坑开挖宽度、基坑与隧道水平净距和基坑深度的影响,研究了各影响因素对隧道结构三处开裂部位的最大拉应力影响规律。(3)总结归纳基坑工程引起隧道结构发生位移及开裂的控制措施,重点对注浆加固和钢板加固在实际工程中的应用进行总结并归纳两种方法的适用情况。以本工程为背景对隧道周围土体注浆加固法的效果进行评价,当加固区土体弹性模量为240MPa时,隧道结构产生的最大拉应力为2.6MPa,隧道结构满足不开裂破坏的要求,同时分析了注浆加固范围对注浆效果的影响,结果表明注浆加固可以有效的降低隧道结构所受弯矩,当加固范围由0.8m提高至1.2m时,隧道衬砌结构最大弯矩值降低了13.1%,最大拉应力值降低了16.8%,注浆加固范围对注浆效果影响较大。
[Abstract]:With the rapid development of urban modernization, a large number of subways have been built in the city to facilitate the passage of residents. Meanwhile, the rapid development of real estate around the subway has led to a large number of foundation pit projects around the existing subway tunnels. Excavation of foundation pit on the side of existing subway tunnel is a very common form of operation. The lateral excavation of foundation pit makes the stress field and displacement field around the existing subway tunnel change greatly, resulting in secondary stress and strain, as well as the complexity of the stratum itself. During the construction process, it is easy to cause excessive displacement and even cracking disease of tunnel structure. In this paper, based on the foundation pit engineering on the side of shield tunnel in a certain city, a numerical calculation model is established by using ANSYS to study the influence of excavation on the cracking of shield tunnel on the side of subway. The main research contents are as follows: (1) based on finite element method (FEM), the influence of excavation on the cracking of side shield tunnel is analyzed, and the variation of axial force and bending moment of tunnel structure before and after excavation is analyzed. Based on the calculation of the maximum tensile stress of the tunnel structure, it is found that the cracked part of the tunnel structure is the arch roof, the bottom of the tunnel and the side arch waist near the foundation pit, which is basically consistent with the actual monitoring data of the project. It is concluded that the 87% increase of bending moment caused by excavation is the main reason of tunnel structure cracking. (2) the factors influencing the cracking of shield tunnel structure in lateral subway are analyzed, and the soil parameters and excavation width of foundation pit are systematically studied. The influence of the horizontal net distance between foundation pit and tunnel and the depth of foundation pit is studied. The law of maximum tensile stress on the three crack sites of tunnel structure is studied. The control measures of displacement and cracking of tunnel structure caused by foundation pit engineering are summarized. The application of grouting reinforcement and steel plate reinforcement in practical engineering is summarized and the application of the two methods is summarized. Under the background of this project, the effect of grouting reinforcement method around the tunnel is evaluated. When the elastic modulus of soil in the strengthened area is 240MPa, the maximum tensile stress of the tunnel structure is 2.6 MPA, and the tunnel structure can meet the requirements of non-cracking and failure. At the same time, the influence of grouting reinforcement range on grouting effect is analyzed. The results show that grouting reinforcement can effectively reduce the bending moment of tunnel structure, when the reinforcement range is increased from 0.8 m to 1.2 m, The maximum bending moment and tensile stress of tunnel lining structure are reduced by 13.1and 16.8.The grouting reinforcement range has great influence on grouting effect.
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU753;U456.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邢强,巩玉斌;隧道结构防问题的研究[J];消防科学与技术;2002年01期

2 杨建国;谢永利;李俊升;王运周;张晓;;隧道结构可靠性研究进展[J];现代隧道技术;2009年06期

3 左德元,郑安启;循环高温环境下隧道结构的弹塑性有限元分析[J];西南交通大学学报;2001年02期

4 梁禹;广州地铁一号线隧道结构变形监测及成果分析[J];施工技术;2002年06期

5 金丰年,周雪峰,翁杰;玄武湖隧道结构的动力计算分析[J];岩石力学与工程学报;2003年11期

6 刘新宇;张晓;邱旭光;吴军;;环境温度作用下隧道结构变形分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年01期

7 申彦民;;隧道结构耐久性的预测与评估分析[J];辽宁经济;2007年12期

8 张厚贵;刘维宁;刘卫丰;贾颖绚;;北京地下直径线运营对地铁2号线隧道结构振动影响控制标准的研究[J];隧道建设;2007年S2期

9 李志华;张光海;康海贵;;地震作用下隧道结构内力的统计分析[J];四川建筑科学研究;2008年06期

10 张友红;曹勇;陈晓斌;;氯盐侵蚀隧道结构寿命预测及耐久性技术研究[J];湖南交通科技;2009年03期

相关会议论文 前10条

1 金丰年;周雪峰;翁杰;;玄武湖隧道结构的动力计算分析[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年

2 李志华;张其一;康海贵;刘怀相;马海君;;使用期隧道结构抗震可靠度研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

3 张厚贵;刘维宁;刘卫丰;贾颖绚;;北京地下直径线运营对地铁2号线隧道结构振动影响控制标准的研究[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年

4 李志华;张其一;康海贵;刘怀相;马海君;;使用期隧道结构抗震可靠度研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

5 禹海涛;于光喜;柳献;袁勇;黄玉林;;近距离爆破下隧道结构动力特性模拟及分析[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（下册）[C];2010年

6 梅志荣;周先华;温慕阳;张海蓉;;隧道结构火灾高温损伤现场模拟试验研究[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集（下册）[C];1999年

7 李廷春;殷允腾;;汶川地震中隧道结构的震害分析[A];岩石力学与工程的创新和实践：第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

8 佘健;;隧道结构实态可靠度评定应用研究[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

9 纪冲;龙源;金广谦;徐全军;唐勇;刘影;顾月兵;;隧道结构在桥梁爆破拆除塌落冲击作用下动力响应的数值模拟分析[A];中国爆破新技术Ⅲ[C];2012年

10 姜忻良;徐余;郑刚;;地下隧道结构—土体系的有限元与无限元耦合分析法[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

相关重要报纸文章 前1条

1 本报记者 王海燕;宝贵的子夜三小时[N];解放日报;2012年

相关博士学位论文 前5条

1 李讯;公路隧道结构安全与健康状态标识系统研究[D];西南交通大学;2014年

2 李志华;隧道结构生命全过程可靠度研究[D];大连理工大学;2008年

3 刘涛;既有盾构隧道结构性能评价研究[D];同济大学;2008年

4 翁其能;隧道高水压段结构耐久性健康监测与损伤评估[D];同济大学;2007年

5 陈先国;隧道结构失稳及判据研究[D];西南交通大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 李宗艺;基坑施工对临近地铁隧道衬砌结构的影响及控制措施[D];郑州大学;2017年

2 蔡仁贤;地铁双跨箱型隧道结构纵向抗弯性能的数值研究[D];华南理工大学;2015年

3 袁小川;山岭区公路隧道结构变形机理与处治方法研究[D];重庆交通大学;2015年

4 李思X;动、静载作用下衬砌背后空洞对隧道结构安全性的影响[D];北京交通大学;2016年

5 康鑫;黄土地区土岩变层中隧道结构体系受力特征研究[D];西安科技大学;2015年

6 刘洋;运营隧道结构健康安全评价[D];华中科技大学;2015年

7 张驰;苏州地铁盾构隧道结构变形分布式光纤监测技术研究[D];南京大学;2015年

8 孙文江;自适应神经—模糊推理系统在隧道结构安全评估中的应用[D];浙江大学;2013年

9 贾继云;隧道结构安全监测数据采集系统研究[D];长安大学;2009年

10 许蓓;运营隧道结构安全性评估研究[D];南昌航空大学;2010年

，

本文编号：1966112