输水隧洞盾构穿越轨道交通结构安全稳定分析研究

发布时间：2017-08-23 19:07

  本文关键词：输水隧洞盾构穿越轨道交通结构安全稳定分析研究

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【摘要】：开展输水隧洞盾构穿越轨道交通结构安全稳定分析研究具有重要的工程价值。北京东干渠工程系南水北调配套工程的核心构成,主要布置于北、东五环路,总长44.7km,主体工程为一条内径4.6m钢筋砼隧洞(双层衬砌结构),东干渠隧洞采用盾构法施工。盾构隧洞穿越已运行通车的轨道交通线路8条,工程实施的难度和安全风险很大,降低工程施工对轨道交通的影响是决定工程成败的核心要素,选择合理轨道交通基础的防护方案成为工程设计的重大技术。本文的主要研究内容如下:(1)论文研究以东干渠盾构穿越北京市轨道交通M15号线为典型案例,分析东干渠穿越M15号线的环境条件,检查M15号的结构现状情况,查明两工程的位置关系,勘探和评价穿越区域附近的地质条件,为安全性分析收集基础数据资料。采用的ANSYS软件,考虑盾构机掘进的进度及施工的工序,模拟新建东干渠盾构区间模拟正常施工工况和采用严格控制施工参数工况下轨道交通结构横、竖双方向的变形值,提出既有结构的有关变形分析,探讨M15盾构区间的整体安全性,同时综合行车安全等多方面的需求,进一步提出新建东干渠隧洞对既有盾构结构的有关保护措施以及变形控制标准。通过比对分析结论与相关规范标准要求,确定新建东干渠隧洞施工穿越M15号线可采用盾构机直接通过不采用洞外辅助加固措施,同时盾构施工应采取严格控制盾构施工参数的施工方案。(2)基于变形控制标准,根据盾构隧道与轨道交通位置关系、风险分级、结构形式,综合以往工程经验和穿越前试验段取得施工参数,提出东干渠隧洞穿越M15号线的施工控制措施,包括:土压力控制、掘进速度控制、出土量、盾构轴线控制、注浆控制等。(3)通过穿越区段布置自动化和人工监测点,对M15号线的道床结构沉降、钢轨差异沉降、道床与结构剥离、钢轨位移、隧道结构收敛、土体深层沉降等项目进行监测,基于施工期和稳定期监测数据,分析探讨轨道交通变形实际值,比对各项监测累计值与变形预警值,对M15号线的安全状态进行监测,并对数值模拟方法结果进行验证。
【关键词】：输水隧洞 盾构施工 穿越盾构工程 结构安全
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 论文研究的背景8-11
• 1.2 论文研究意义11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 盾构隧洞穿越建（构）筑物施工影响的评估方法12-13
• 1.3.2 交叉盾构隧洞的相互影响研究13-14
• 1.4 盾构隧洞穿越轨道交通地下线路技术措施14-15
• 1.5 论文研究内容和方法15-17
• 第2章 盾构穿越轨道交通15号线环境条件分析17-25
• 2.1 盾构隧洞与轨道交通15号线位置关系17-18
• 2.2 风险源概况18-20
• 2.3 东干渠与M15线位置关系20-21
• 2.4 穿越区域的地质条件21-25
• 2.4.1 地形地貌21
• 2.4.2 地层岩性21-22
• 2.4.3 水文地质条件22-23
• 2.4.4 场地地震效应23
• 2.4.5 工程地质评价23-25
• 第3章 轨道交通15号线轨道安全性分析25-50
• 3.1 分析内容和方法25-27
• 3.1.1 分析范围25-26
• 3.1.2 分析内容26
• 3.1.3 分析思路26
• 3.1.4 分析方法26-27
• 3.1.5 计算假定27
• 3.2 既有地铁M15号线地铁结构安全性分析27-48
• 3.2.1 计算模型27-28
• 3.2.2 模型参数28-29
• 3.2.3 模拟工序29-34
• 3.2.4 变形预测34-47
• 3.2.5 极限变形分析47-48
• 3.3 分析结论48-50
• 3.3.1 基本结论48-49
• 3.3.2 控制指标建议49-50
• 第4章 盾构穿越轨道交通15号线施工措施50-65
• 4.1 施工设备准备50-51
• 4.1.1 设备准备50-51
• 4.1.2 施工材料准备51
• 4.2 设计变形控制指标51
• 4.3 下穿M15线风险源控制措施51-62
• 4.3.1 土压力控制52-53
• 4.3.2 掘进速度控制53
• 4.3.3 出土量控制53
• 4.3.4 盾构轴线控制53-54
• 4.3.5 渣土改良54-55
• 4.3.6 同步注浆55-56
• 4.3.7 洞内注浆56-61
• 4.3.8 盾体外侧临时注浆61
• 4.3.9 管片拼装61-62
• 4.4 下穿M15线施工注意事项62-63
• 4.5 工期安排63-65
• 第5章 盾构穿越轨道交通M15号线变形监测65-71
• 5.1 监测范围65
• 5.2 轨道交通M15号线测点布设情况65-69
• 5.3 M15号线监测情况69-71
• 第6章 结论与展望71-72
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果76

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本文编号：726753