盾构近距离穿越地下交通环廊关键技术的应用研究

发布时间：2020-07-30 10:37

【摘要】：随着我国城市地下空间的大力发展,新建地铁隧道近接施工将会越来越多。然而盾构隧道施工会对周围的土体产生扰动,进而影响附近的地下结构,甚至造成地下结构的开裂、损害或引起渗漏等严重事故。本文以郑州地铁14号线奥体中心站~星空路站区间下穿星海路地下交通环廊为工程背景,基于工程实际情况对盾构下穿无上覆土和有上覆土地下交通环廊(以下简称环廊)两种工况分别进行了建模分析。研究了盾构下穿环廊施工过程中环廊位移和附加内力的变化规律;分析了不同控制措施对环廊沉降及附加内力的影响规律;并结合工程实测数据和理论分析对模型的可靠性进行验证。主要研究内容及结论有以下几个方面:(1)工程的重难点在于新建地铁区间与环廊之间的净距较小,最小距离仅为0.5m,下穿施工会对环廊产生较大的影响。根据现有的技术规范,并结合区间隧道下穿段周边环境以及过去的经验,确定了环廊的控制指标:竖向变形控制值为±10mm,附加应力最大变化控制值为±80 kN/m~2。(2)盾构右线下穿无上覆土环廊时,对环廊的影响范围为盾构开挖掌子面距下穿点约-12m~18m,环廊沉降最大值为8.806mm,附加应力最大变化值为30.042 kN/m~2;盾构左线下穿有上覆土环廊时,对环廊的影响范围为盾构开挖掌子面距下穿点约-15m~21m,环廊沉降最大值为3.891mm,附加应力最大变化值为44.26 kN/m~2,均满足控制标准。(3)对下穿区域土层进行高压旋喷桩加固,能够大幅度减小无上覆土环廊的沉降值;随着环廊底部反压力的增大,环廊沉降值逐渐增大,附加应力逐渐减小;盾构右线下穿无上覆土环廊时,减小环廊厚度能够减小环廊最大附加应力和沉降值,然而盾构左线下穿有上覆土环廊时,增大环廊厚度能够减小环廊最大附加应力和位沉降值。(4)工程实测数据表明:盾构右线下穿施工过程中,环廊沉降最大值为6.2mm,满足沉降控制值标准值±10mm;环廊最大附加应力变化值为99.22 kN/m~2,已经超过了控制标准值±80 kN/m~2,现场进行后注浆后,环廊附加应力从123.05 kN/m~2降到77.18kN/m~2;盾构左线下穿施工过程中,环廊沉降最大值为2.6mm,环廊最大附加应力变化值为44.26 kN/m~2,均满足控制标准。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43
【图文】：

对于正在快速发展中的城市，城市中心地下空间土地资源可持续、高效、合理利用显得尤为重要。近年来，随着科学技术和制造业的进步，盾构法施工工艺日益成熟，它有着对周边环境影响小、施工速度快、地层适应性强、施工质量高等特点[2]，成为了现今修建地铁的首选方法，地铁在城市中，有着运输能力高、速度快、占用少量的地面土地资源，符合我国倡导的“绿色交通”发展理念。郑州市是我国中部地区重要的中心城市，也是国家重要的综合交通枢纽城市。郑州市于 2000 年启动了轨道交通规划编制工作。按照国务院批复的《中原经济区规划（2012-2020 年）》和《航空港区发展规划》提出的总体要求，郑州市组织编制了《郑州航空港经济综合实验区概念性总体规划（2013-2040）》。最新的郑州市轨道交通远景年线网方案由 21 条线路组成（主支线按一条线路统计），总里程 970.9km。随着地下轨道交通的快速发展，地铁施工近距离下穿建（构）物的施工工况将越来越多。图 1-1 和图1-2 分别为郑州市 2030 年和 2050 年轨道交通规划图。

地铁施工近距离下穿建（构）物的施工工况将越来越多。图 1-1 和图1-2 分别为郑州市 2030 年和 2050 年轨道交通规划图。图 1-1 郑州市 2030 年轨道交通线网规划图 图 1-2 郑州市 2050 年轨道交通线网规划图本课题依托的项目为郑州地铁 14 号线奥体中心站～星空路站区间下穿星海路地下

交通环廊工程，区间隧道采用盾构法施工，且环廊沉降标准对下穿施工有较高的要求，是盾构下穿工程中的重点和难点，下穿区域卫星云图示意图如图 1-3 所示。该工程主要特点如下：(1) 环廊尺寸较大，且为曲线环廊下穿区间的环廊尺寸为 11.0m×6.5m，环廊尺寸较大且环廊为曲线型，在国内外下穿工程中较为少见。(2) 环廊与隧道的最近距离仅为 0.5m由于环廊与隧道的距离仅为 0.5m，属于“近距离”下穿施工，盾构下穿施工会对环廊产生影响。(3) 施工工况不同在右线盾构下穿环廊时，环廊施工完成一周左右，周围土体和环廊上部土体未进行回填；在左线下穿环廊时，环廊上部土体已经回填。

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本文编号：2775423