明挖箱型隧道基坑施工对下卧既有隧道变形影响及加固措施研究

发布时间：2017-04-05 16:06

  本文关键词：明挖箱型隧道基坑施工对下卧既有隧道变形影响及加固措施研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市规模持续扩张,利用与开发地下空间进入一个新的阶段与热度。然而开发过程中越来越多的技术问题出现,例如随着既有隧道与上部基坑间的距离变得更加靠近,结果导致基坑的近接施工对隧道的影响问题大量出现。基坑开挖对下跨既有隧道的影响机理是怎样的,如何对既有隧道进行加固等等问题亟待当前科技工作者去解答。正是考虑到既有地铁隧道研究沉降变形规律的必要性,本文结合国内某明挖箱型隧道基坑上跨既有地铁隧道工程,采取理论分析、数值模拟计算等手段,从开挖施工方式、加固方案以及既有地铁隧道控制要求方面,对基坑开挖近接既有地铁隧道工程进行了相关研究,探讨保证隧道施工的安全和正常运营的措施,主要进行了以下工作：(1)推导用"Mindlin解”加“链杆法”的计算公式求解隧道结构纵向位移,该法可相对快速的于初始阶段评估基坑施工对相邻隧道纵向位移及内力的影响。并将该法计算结果和既有案例实测结果进行比较。(2)针对既有隧道上方明挖箱型隧道基坑施工过程,探讨了三种可能的开挖方案,并对其结果进行了分析。(3)对板凳法和管幕法两种加固方案进行数值模拟比选,采用板凳法加固施工较简易,对基坑周围环境影响小,并且对基坑周围环境要求较低,在效果方面优于管幕法加固方案施工。(4)下方既有地铁隧道隆起位移在基坑与下方既有地铁隧道平面投影交叉中心位置处达到最大,仅考虑底板加固作用条件下,由于隆起还是较大需要抗拔桩作用,结合施工布桩设计进行加固。(5)针对板凳法分析了抗拔桩间距对既有隧道加固效果的影响。抗拔桩间距减小对加固效果影响有限,考虑造价,应当合理设置抗拔桩加固间距。本文的研究结果,可以为类似工程的设计与施工提供参考。
【关键词】：隧道纵向位移 板凳法 上跨既有地铁 对比分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U457
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状分析13-17
• 1.2.1 理论分析研究13-14
• 1.2.2 模型及现场实测研究14-15
• 1.2.3 数值分析研究15-17
• 1.3 研究内容及思路17-19
• 第二章 基坑开挖引起隧道上方的卸荷变形研究19-29
• 2.1 基坑开挖引起下卧隧道隆起位移的计算方法19-25
• 2.1.1 明挖矩形卸荷工况下隧道附加应力场的计算理论19-22
• 2.1.2 明挖条形矩形卸荷工况下隧道附加应力场的计算22
• 2.1.3 隧道等效刚度模型22-23
• 2.1.4 隧道在附加应力下的变形响应计算23-25
• 2.2 案例实算25-28
• 2.2.1 案例工程背景25-26
• 2.2.2 实例隧道纵向变形的计算26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 明挖箱型隧道工程地质特征研究与变形理论计算29-37
• 3.1 明挖箱型隧道工程概况29-30
• 3.2 工程地质条件30-33
• 3.2.1 地层岩性30-31
• 3.2.2 水文地质条件31
• 3.2.3 不良地质与特殊岩土31-32
• 3.2.4 工程地质评价32-33
• 3.3 上部明挖隧道基坑工程支护结构初步方案33-34
• 3.4 在矩形应力释放条件下本项目既有隧道理论计算下竖向变形34-35
• 3.4.1 基坑开挖引起的隧道理论计算附加应力场34-35
• 3.4.2 隧道纵向变形35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 明挖箱型隧道基坑开挖施工数值分析37-49
• 4.1 模型建立37-41
• 4.1.1 岩土本构模型的选取37-38
• 4.1.2 基坑模型建立38-40
• 4.1.3 材料力学参数40-41
• 4.1.4 边界条件41
• 4.1.5 基坑开挖的全程动态模拟41
• 4.2 开挖完成后隧道计算结果分析41-45
• 4.2.1 纵向附加应力41-42
• 4.2.2 既有隧道变形42-44
• 4.2.3 数值计算与理论结果比较44-45
• 4.3 考虑不同开挖方式对比45-47
• 4.3.1 既有隧道纵向竖向变形45-47
• 4.3.2 三种开挖方式结果对比分析47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 隧道上跨地铁加固保护措施的控制研究49-74
• 5.1 土层预加固49-51
• 5.1.1 土层预加固机理49-50
• 5.1.2 土层预加固方案50-51
• 5.2 板凳法加固方案51-60
• 5.2.1 板凳法加固设计、施工顺序及开挖要求51-52
• 5.2.2 数值模型建立与分析52-54
• 5.2.3 板凳法加固方案数值结果分析54-60
• 5.3 管幕法加固方案60-68
• 5.3.1 管幕法设计、施工顺序及开挖要求60-62
• 5.3.2 数值模型建立与分析62-64
• 5.3.3 管幕法加固方案数值结果分析64-67
• 5.3.4 方案比选及推荐方案67-68
• 5.4 板凳法加固方案优化分析68-73
• 5.4.1 不考虑抗拔桩加固方案68-69
• 5.4.2 不考虑坑底底板加固方案69-71
• 5.4.3 桩间距对板凳法加固效果影响分析71-72
• 5.4.4 加固方案优化分析72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 结论74-75
• 进一步研究工作与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80

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