地铁盾构隧道下穿既有高架桥影响分析

发布时间：2021-03-01 21:28

随着城市经济的发展越来越快,地铁的建设也高速发展起来,国内各大中城市陆续有地铁建成。地铁的建设必然会对大城市密集建筑群产生一定程度的影响,甚至危及建筑物的安全及使用;特别是在交通环境复杂、各种高架桥林立的大城市,地铁穿越既有高架桥的情况屡见不鲜,对高架桥的正常运行造成威胁,随着地铁建设的发展,会出现越来越多的地铁穿越高架桥的情况,因此,研究地铁隧道掘进对周围土体的应力变形的影响,对周围建筑物的影响,以及制定有效的防护措施,对地铁的正常施工和建筑物的安全使用意义重大。本文以武汉地铁8号线四标二期工程马湖站-野芷湖站区间下穿南湖至大花岭铁路联络线高架桥一级风险源为工程背景,通过现有的理论进行分析,再结合有限元进行数值模拟,对地铁盾构隧道穿越既有高架桥的影响进行了系统的分析,并对盾构掘进过程中地表的沉降以及高架桥的变形提出了有效的控制措施。本文研究结果如下:通过现有的理论分析盾构掘进过程中地层变形的主要原因,即盾构面附加推力、盾构机与周围土体的摩擦力以及土体损失。分别计算这三个因素对土体产生的沉降值,再进行叠加。对具体的水文地质条件进行介绍,通过Midas GTS有限元进行数值模拟,得出盾构掘进过程中地层的变形以及高架桥的位移。根据分析结果,对盾构施工对周边建筑物影响提出防护措施,对建筑物以及土体进行加固,施工中加强对地层及建筑物的监测等。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U455.43;U231.3

文章目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 浅埋暗挖隧道施工地层的变形预测研究

1.2.2 静态分析法

1.2.3 动态分析法

1.2.4 盾构施工对周边结构物影响研究现状

1.3 盾构隧道掘进对周围环境稳定性的影响

1.4 研究内容

2 盾构施工引起土体变形机理及影响因素分析

2.1 盾构施工技术

2.2 土体变形影响因素

2.2.1 正面附加推力引起的土体变形计算

2.2.2 摩擦力引起的土体变形计算公式

2.2.3 土体损失引起的土体变形计算方法

2.3 盾构施工引起的土体变形计算公式

3 工程概况

3.1 工程简介

3.2 地形、地貌

3.3 地层岩性

3.3.1 填土及第四系全新统一般粘性土

3.3.2 第四系上更新统冲、洪积物（Q3al+pl）

3.3.3 第四系残积物（Q el）

3.3.4 下伏基岩

3.4 地质构造及地震烈度

3.5 水文地质条件

3.5.1 上层滞水

3.5.2 基岩裂隙水

3.5.3 其它类型地下水

3.5.4 地下水水质及腐蚀性评价

3.6 地层物理力学参数

4 区间隧道施工

4.1 隧道平剖面设计

4.2 区间隧道施工

4.3 与既有建筑的干扰及解决方案

4.4 隧道设计

4.4.1 洞门结构设计

4.4.2 盾构工作井

4.5 盾构法隧道

4.5.1 管片构造形式

4.5.2 衬砌环形式及拼装方式

4.5.3 允许误差

4.5.4 特殊管片设计

4.5.5 衬砌背后注浆

4.5.6 工程材料

4.6 结构设计

4.6.1 结构尺寸

4.6.2 结构计算模型

4.6.3 计算荷载

4.6.4 内力计算结果

4.6.5 抗浮计算

4.7 盾构隧道防水及防蚀

4.7.1 防水

4.8 施工组织措施

4.8.1 施工场地

4.8.2 管线保护

4.8.3 建筑物保护

4.8.4 地表沉降控制标准及措施

4.8.5 盾构施工控制

5 隧道穿越高架桥数值模拟

5.1 数值方法

5.1.1 有限元法

5.2 本构关系

5.2.1 弹性本构关系

5.2.2 M-C准则

5.3 迈达斯模拟

6 建筑物安全与控制分析

6.1 风险源处理原则

6.2 盾构施工地面沉降的控制措施

6.3 施工过程监测

6.4 施工完成建筑物安全风险评估

7 结论与展望

参考文献

致谢

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