盾构近距离下穿既有地铁隧道相互影响机理研究

发布时间：2017-09-08 15:27

  本文关键词：盾构近距离下穿既有地铁隧道相互影响机理研究

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【摘要】：随着我国主要一、二线城市地铁轨道交通的大力建设,地铁隧道之间的交叉穿越施工将会越来越多,在交叉穿越工程中,新建盾构隧道近距离下穿施工将对上覆既有地铁隧道产生较大影响。因此,研究穿越工程中下穿盾构、既有地铁隧道及地层的相互影响机理具有重要的现实意义。本文以深圳地铁新建九号线盾构隧道下穿既有地铁四号线隧道工程为依托,借助工程现场地表和既有地铁隧道洞内监测数据,采用理论分析、数值计算、数据拟合等方法对盾构近距离下穿既有地铁隧道相互影响机理和下穿过程中既有地铁隧道及其周围地层、地表的沉降变形规律进行了研究。考虑盾构下穿施工的时效性,对盾构下穿施工全过程进行了阶段划分,研究表明在盾构机刀盘到达下穿断面至盾尾完全脱离既有地铁隧道期间,既有地铁隧道、地表和地层产生沉降变形的速率最快、幅度最大,期间产生的沉降变形约占累计总沉降变形的60%—80%;基于Peck公式和弹性地基梁理论,推导了盾构下穿施工引起既有地铁隧道结构纵向变形和同深度地层变形的简易计算公式,并结合现场实测数据对地基弹簧基床系数K(y)进行了反分析,结果表明基床系数K(y)在盾构下穿施工过程中产生衰减,平均减小约32.75%;根据现场监测数据并结合有限元数值模拟,分析了既有地铁隧道的存在对上方地层和地表沉降的影响以及采取管片壁后补浆加固措施对控制既有地铁隧道结构沉降的实际效果,研究表明既有地铁隧道的存在使上方地层和地表的沉降变形相比于常规盾构隧道施工开挖减小约50%,采取管片壁后补浆加固措施可以直接改变既有地铁隧道结构变形趋势,引起隧道结构产生一定的上浮变形,进而有效地控制既有地铁隧道结构的沉降变形。
【关键词】：盾构隧道 正交下穿 既有地铁隧道 沉降变形 基床系数
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43;U231
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 选题背景和研究意义9-11
• 1.2 国内外研究现状及方法11-19
• 1.2.1 盾构施工引起地层变形及其预测方法研究现状11-15
• 1.2.2 盾尾同步注浆技术研究现状15-16
• 1.2.3 盾构近距离下穿既有隧道相互影响研究现状16-19
• 1.3 研究的主要内容和技术路线19-21
• 1.3.1 研究的主要内容19-20
• 1.3.2 研究方法和技术路线20-21
• 第2章 盾构下穿施工作用机理和既有地铁隧道的变形规律研究21-34
• 引言21
• 2.1 盾构施工力学行为分析21-24
• 2.1.1 盾构法简介21-23
• 2.1.2 盾构施工的力学作用机理分析23-24
• 2.2 盾构下穿施工与既有地铁隧道相互作用机理24-25
• 2.2.1 盾构下穿施工对地层和地表变形的影响24
• 2.2.2 既有地铁隧道对盾构下穿施工的影响24-25
• 2.2.3 盾构下穿施工对既有地铁隧道的影响25
• 2.3 考虑影响时效性的盾构下穿施工阶段划分25-32
• 2.3.1 盾构下穿施工影响范围界定26-27
• 2.3.2 盾构下穿施工对既有地铁隧道变形影响的分阶段分析27-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第3章 盾构下穿施工引起地层和既有地铁隧道变形计算方法34-48
• 引言34
• 3.1 盾构下穿施工对地层及既有地铁隧道影响的力学过程分析34-37
• 3.1.1 基于盾构下穿施工过程的既有地铁隧道纵向简化34-37
• 3.1.2 初始地基弹簧基床系数K0的确定37
• 3.2 基于高斯曲线沉降模式的地层和隧道纵向变形计算方法37-42
• 3.2.1 地表和地层沉降经验公式预估方法37-39
• 3.2.2 盾构下穿引起既有隧道纵向变形计算方法39-42
• 3.3 基于实测数据的既有地铁隧道基床系数反分析42-46
• 3.3.1 既有地铁隧道结构纵向变形监测数据拟合42-44
• 3.3.2 下穿各阶段既有隧道和同深度地层变形曲线的计算44-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 盾构隧道下穿施工对既有地铁隧道和地层变形影响研究48-95
• 引言48
• 4.1 工程背景48-51
• 4.1.1 区间概况48-49
• 4.1.2 地铁四号线与区间下穿盾构隧道位置关系概况49-50
• 4.1.3 盾构下穿既有地铁四号线隧道施工进程50-51
• 4.2 盾构下穿区间综合监测工作51-64
• 4.2.1 既有地铁隧道洞内全站仪自动化监测52-60
• 4.2.2 盾构下穿区间现场地表和地层监测试验研究60-64
• 4.3 有限元分析模型64-70
• 4.3.1 模型边界的确定64-65
• 4.3.2 计算参数的选取65-69
• 4.3.3 盾构下穿既有地铁隧道施工过程模拟69-70
• 4.4 盾构下穿数值模拟计算结果初步分析70-85
• 4.4.1 盾构下穿施工对周围地层变形的影响分析72-78
• 4.4.2 盾构下穿对既有地铁隧道变形的影响分析78-85
• 4.5 结合计算理论的数值模拟与监测数据对比分析85-93
• 4.5.1 盾构下穿施工引起地表沉降变形对比分析86-89
• 4.5.2 盾构下穿施工引起地层沉降变形对比分析89-91
• 4.5.3 盾构下穿施工引起既有地铁隧道纵向沉降变形对比分析91-93
• 4.6 本章小结93-95
• 第5章 总结与展望95-98
• 5.1 总结95-96
• 5.2 展望96-98
• 参考文献98-103
• 致谢103

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本文编号：814804