城市地铁隧道盾构法与浅埋暗挖法近接施工方案优化

发布时间：2017-09-11 01:15

  本文关键词：城市地铁隧道盾构法与浅埋暗挖法近接施工方案优化

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【摘要】：地铁隧道施工是风险较高的施工过程,而小净距隧道施工又大大增加了施工的风险性。在施工过程中,一旦施工荷载达到临界状态,或周围土体无法承担相应荷载,会对现场施工人员造成巨大的安全隐患或事故,所以对施工开挖过程进行必要分析,在设计阶段确定合适的施工顺序,在施工阶段采取相应的加固措施是保证施工安全的重要手段。本文以南宁地铁轨道交通1号线建设为依托,对盾构法隧道与浅埋暗挖法隧道并行与交叉小净距施工的安全性进行了研究。在综合以往学者研究成果的基础上,分析并行及交叉段地质资料,用MIDAS GTS分别建立三孔隧道并行段与隧道交叉段数值模型,选定合理本构方程和模型参数,模拟开挖,掘进,支护全过程,对并行段和交叉段是采用盾构隧道先行还是浅埋暗挖隧道先行的两种不同方案在位移云图、围岩最大应力、最大剪切应力、初衬结构弯矩、轴力方面进行对比分析。并在相同施工步序情况下采取不同的加固措施,分析了围岩位移和地表沉降曲线,最后确定最优施工方案。本文得出的结论如下所示：(1)在隧道水平平行段,盾构隧道先行,浅埋暗挖隧道和盾构隧道在结构最大内力,弯矩,沉降位移上小于浅埋暗挖隧道先行,通过注浆加固、注浆并隔离墙加固、不加固三种方案对比,得出注浆并隔离墙加固有利于控制沉降和减小隧道间相互影响。应采取盾构隧道先行和注浆并加隔离墙方案。(2)在隧道上下交叉段,盾构隧道先行,浅埋暗挖隧道和盾构隧道在结构最大内力,弯矩上小于浅埋暗挖隧道先行。通过注浆加固与不加固两种方案对比,得出注浆加固有利于控制地表沉降和减小隧道间相互影响。应采取盾构隧道先行和注浆方案。(3)盾构隧道和浅埋暗挖隧道开挖后,在隧道拱顶沉降,拱底隆起,最大沉降值和隆起值分别位于拱顶和拱底,在开挖后沉降变化较大,随后逐渐收敛。由于浅埋暗挖隧道洞径较大,拱顶沉降值和拱底隆起值也大于盾构隧道。
【关键词】：小净距隧道 并行 交叉 地铁施工
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 并行工程案例13-14
• 1.2.2 并行理论研究方面14-16
• 1.2.3 交叉工程案例16
• 1.2.4 交叉理论研究方面16-18
• 1.3 研究内容及方法18-19
• 1.3.1 主要研究内容18
• 1.3.2 主要研究目标18-19
• 1.3.3 拟采取研究方法19
• 1.3.3.1 理论分析19
• 1.3.3.2 数值模拟分析19
• 1.4 本文创新点19-20
• 2 工程概况20-30
• 2.1 地貌特征20-21
• 2.2 主要区域构造特征21-22
• 2.3 地层与岩性22-23
• 2.4 并行交叉段岩土工程特征23-26
• 2.4.1 岩土分层及其特征24-25
• 2.4.2 围岩分级25-26
• 2.5 并行段拟采取断面形式26-27
• 2.6 并行交叉段危险地段与地质灾害27-30
• 2.6.1 百佛区间隧道施工危险地段与地质灾害27-28
• 2.6.2 出入段线隧道施工危险地段与地质灾害28-30
• 2.6.2.1 地面条件28
• 2.6.2.2 危险地段与地质灾害28-30
• 3 地下工程近接施工一般原理30-42
• 3.1 概述30
• 3.2 近接施工近接度的划分30-33
• 3.3 近接施工一般力学原理33-41
• 3.3.1 围岩的原始应力状态33-34
• 3.3.2 洞室开挖后的弹性二次应力状态34-37
• 3.3.2.1 单一洞室弹性条件下开挖34-36
• 3.3.2.2 临近洞室弹性条件下开挖36-37
• 3.3.3 洞室开挖后形成的塑形二次应力状态37-39
• 3.3.4 隧道开挖后在支护情况下的三次应力状态39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 南宁地铁三孔并行近接施工数值模拟分析42-68
• 4.1 三孔近接隧道有限元模型的建立42-46
• 4.1.1 计算模型的设定42-43
• 4.1.2 边界条件及荷载的确定43
• 4.1.3 本构模型43
• 4.1.4 模型参数的选取43-44
• 4.1.5 计算收敛标准44
• 4.1.6 并行隧道数值模拟步骤44-46
• 4.1.7 有限元模型46
• 4.2 三孔近接隧道有限元模型数值模拟分析46-65
• 4.2.1 地应力平衡和初始沉降47
• 4.2.2 不同施工顺序位移分析47-53
• 4.2.3 不同施工顺序围岩应力分析53-57
• 4.2.4 不同施工顺序支护结构内力分析57-61
• 4.2.5 盾构先行工况下不同支护方式位移分析61-65
• 4.3 本章小结65-68
• 5 南宁地铁交叉近接施工数值模拟分析68-88
• 5.1 交叉模型68-71
• 5.1.1 计算模型地质情况68
• 5.1.2 边界条件及荷载的确定68
• 5.1.3 本构模型与土层参数68
• 5.1.4 交叉隧道数值模拟步骤68-70
• 5.1.5 有限元模型70-71
• 5.2 三孔近接隧道有限元模型数值模拟分析71-86
• 5.2.1 地应力平衡和初始沉降71-72
• 5.2.2 不同施工顺序位移分析72-77
• 5.2.3 不同施工顺序围岩应力分析77-81
• 5.2.4 不同施工顺序支护结构内力分析81-83
• 5.2.5 盾构先行工况下不同支护方式位移分析83-86
• 5.3 本章小结86-88
• 6 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-92
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果92-96
• 学位论文数据集96

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