地铁盾构施工技术对地层变形影响的数值模拟

发布时间：2020-06-21 11:05

【摘要】：盾构法施工法被广泛的应用在城市地铁隧道开挖施工中,但是由于开挖过程中难免会造成地层损失,引起临近结构及周边地层的变形,严重时会造成地表塌陷、管线破裂、墙体裂缝等不良现象,因此对盾构开挖引起的城市地表变形的规律的研究具有重大及深远的意义。本文通过以西安城市地铁4号线尚新路站~北客站站区间隧道盾构施工作为研究的工程背景,采取各种研究方法相结合的手段,通过理论分析沉降的规律,现场监测变形规律以及结合使用有限差分软件FLAC3D进行数值仿真模型模拟的手段展开研究,最后得出本文的研究结果及结论如下:城市地铁隧道在开挖的过程中,隧道正上方铁路箱涵沉降槽的中部沉降值最大,远离隧道的箱体沉降值则逐渐减少,轨道沉降最大值约为4.54mm,接近实测值,按已确定的控制标准可满足客专结构和运营安全。通过3D模型数值仿真计算结果得出:隧道在先开挖左线单侧时,地表横断面的沉降会出现凹槽形状的沉降变形,而当进行左右双线隧道的开挖时其影响范围和沉降量则会有明显相互叠加效应,且地表沉降最终沉降值控制在6mm以内。根据该区间段内的实际工程水文地质条件及盾构法施工的各类相关的参数,建立了相对完善的数值仿真模型。通过对模拟结果的分析表明:施工参数对地面及箱涵沉降具有显著影响,由简单反分析可知,本次施工地层应力释放系数处于0.1~0.2之间,为后续工程提供施工模拟经验。在采取综合控制措施的情况下,盾构机掘进客专涵洞的影响较小,盾构施工能够保证铁路的运行安全。
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.43;U231.3
【图文】：

而根据地层损失的概念得出隧道开挖过程中地表横断面产生的沉降变形形状与正态分布曲线相似[15]，如图1.1 所示。图 1.1 地表沉降横向分布曲线Fig. 1.1 Lateral surface settlement curve最后，Peck 推算出盾构施工在掘进方向任意横断面处的地层沉降变形值的公式。见式（1.1）、式（1.2）、式（1.3）所示。

1 工程简介西安市地铁 4 号线，作为西安市的城市轨道交通规划的第四条地铁线路，它是近期规划的三大辅助线路中的一条，方向为沿着南北方向，其线路从南到北按次穿越曲江新区、雁塔区、碑林区、未央区、经济技术开发区。设车站 29 座家发改委近年批复的包含在《西安市轨道交通近期建设规划（2012～2018 年条重要的骨干线路。西安地铁四号线 TJSG-17 标段工程包括 3 个区间，分别为凤城九路站～凤城十间（简称凤凤区间）、凤城十二路站～尚新路站区间（简称凤尚区间）、尚新路站站盾构区间（简称尚北区间）。本标段采用 2 台盾构机在凤城九路站分左、始发，在凤城十二路站及尚新路站空推过站，尚北区间在尚新路站二次始发，转场，3 个区间均在凤城九路站下料、出土。尚北区间的盾构隧道开挖，隧道有的西宝客专以及拟开通的西成客专涵洞，这也是该施工过程中的最大风险源洞归属于西安北站站内线。西宝客专涵洞上有六股有砟轨道，均是混凝土枕、60、18 号单开道岔。尚北区间地理位置示意图见图 3.1。

【参考文献】

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本文编号：2723979