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近接电力隧道上穿既有车站结构施工的力学响应研究

杨晓宇  
【摘要】:当今世界面临着土地资源的紧张、城市发展的杂乱等问题,为了解决这些问题,开发城市地下交通是必然方向。由于城市交通线和建筑物的密集,修建地铁经常出现近接问题。近接隧道施工必然会使周围地层产生变形,变形传递到既有结构,从而造成既有结构承受附加应力和变形,一旦该附加应力或变形超过了既有结构的容许值,将使其出现损伤或已有损伤加大,影响结构安全甚至发生安全事故。所以,开展新建隧道施工对既有重要结构的影响分析研究,已变成目前地下交通施工中重要的问题。本课题依据北京某拟建电力隧道上穿既有车站结构的工程实例,分析电力隧道开挖时结构产生的沉降量、沉降差和内力,保证在电力隧道施工时车站结构的安全。取得的主要成果如下:(1)针对电力隧道近接既有车站结构的特殊情况,通过建立三维数值模型,分析沿隧道开挖横向、纵向地表沉降及车站结构变形随新建隧道不同开挖步的变化特征,得出结论:电力隧道开挖结束后,引起沿新建隧道横向的地表沉降趋势符合Peck公式沉降规律,最大沉降发生在电力隧道中线附近,最大值为-4.631mm,满足控制标准40mm的要求,沉降槽宽度为6~7倍洞径。受土体卸载影响,车站结构拱顶处发生隆起,最大值为2.0628mm,满足控制标准10mm的要求;隧道开挖引起车站结构产生向左(沿开挖反方向)的水平位移,其中左边墙水平位移先增大后减小,右侧边墙水平位移一直呈增大趋势。(2)针对6~#检查井施工的特殊情况,通过建立三维数值模型,对比了考虑6~#检查井施工对地表及车站结构的影响,得出结论:地表沉降受检查井影响有限,仅增加了8%。检查井施工使靠近检查井一侧的轨道隆起量增大较多,增大了20.47%,隆起最大值为1.242mm,但变形仍满足《城市轨道交通结构安全保护技术规范》附录B的规定。(3)针对上穿电力隧道施工方案,通过内力计算,分析了车站结构横截面、纵截面的抗弯承载力、抗剪承载力变化情况,得出结论:车站结构内力都在极限状态范围内,抗剪承载力冗余安全度最低可达0.2381,车站结构安全性高。


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