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《中南大学》 2012年
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管幕预筑地铁站大开挖施工力学效应研究

黎永索  
【摘要】:管幕预筑法是一种首次在国内应用的建造地下空间暗挖新技术,它利用前期密排顶进的相对刚度较大的大直径钢管作支护,将管间贯通形成管廊空间,在管廊内预筑地下永久结构,然后利用永久结构的支护进行大跨度地下大空间的开挖,该暗挖施工技术具有施工安全、不需降水、地表沉降小、工期短、建造空间大、对地面交通、周边商业和居民生活影响小等特点,具有很好的环境效益和社会效益。它适于在土质软弱或无胶结的砂、卵石等第四系地层条件下或不宜明挖施工的地下工程,以及地面建筑密集、交通运输繁忙、地下管线密布,且对地表沉降有严格要求的城区地下工程建设,特别是城区地下枢纽工程和交通干道下的地下工程建设。 管幕预筑法是一种非常值得研究和总结的新型地下工程建设暗挖技术。对管幕预筑法进行研究,可为该工法在国内的首次应用提供指导,也为完善管幕预筑地下空间的设计理论和施工技术提供指导。对这种暗挖技术进行研究,可形成适应我国地层条件和国情的地下工程建造技术和规范性技术文件,对于推动我国地下工程建造技术的发展和创新具有重要的意义。通过收集前人资料、理论分析、数值仿真技术和现场试验研究,取得了如下主要创新性研究成果: 1、对管幕预筑法建造地下空间技术进行了系统研究,特别是对其中一道重要工序——管幕预筑地下结构内部土方大开挖,进行了重点研究,并结合工程实践进行了研究和总结,为工程实践提供了科学指导,为完善管幕预筑法的设计、施工、监控提供了理论依据,为管幕预筑法建造地下空间技术的规范性技术文件的形成提供参考和指导。 2、通过对管幕预筑法支护理论、施工工艺、仿真试验和工程实践的研究,得到了管幕预筑衬砌结构与围岩的相互作用规律,建立了管幕预筑衬砌结构的计算模型及作用于管幕预筑曲墙衬砌结构上的荷载计算方法,探讨了管幕预筑衬砌结构的优化设计方法,为完善管幕预筑法建造地下空间技术提供了指导。 3、通过对管幕预筑法大开挖引起地层沉降特点、地层损失和地表沉降规律的研究,并结合工程实践进行了分析,得到了管幕预筑法大开挖阶段地表沉降和管幕预筑衬砌结构的沉降规律,提出了管幕预筑法大开挖地表沉降计算模型和管幕预筑法施工地表沉降控制措施。 4、运用快速拉格朗日有限差分法,建立了管幕预筑法建造地下结构大开挖阶段的施工过程数值模型,得到了管幕预筑法地下结构与地层的应力应变特征和变化规律,为施工的顺利完工提供了可靠的保障。 5、以沈阳地铁2号线新乐遗址站施工为依托,对管幕预筑地铁站大开挖阶段施工进行了现场试验研究,实现了管幕预筑法建造地下空间的信息化施工,得到了管幕预筑法大开挖施工过程中的地表沉降和衬砌结构的力学响应参数,积累了现场施工试验数据,验证了理论分析和数值分析结果,并确保了管幕预筑法在国内的首次成功应用。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U231.3

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