复杂城市环境下地铁隧道修建技术研究

【摘要】：随着国家交通的大力发展,路面交通日渐拥挤,城市地下交通成为主要的发展趋势。城市地铁隧道工程暗挖开挖过程中必然会扰动地下岩土体,使其原有的平衡转化为新的平衡,引起地层及地表沉降变形。相对于山岭隧道,城市地下隧道建设对变形的控制更为严格,更不容许出现大变形和塌方风险。本文依托北京地铁四号线备用站台工程,工程中竖井临近既有地铁车站,战备汽车通道下穿小清河、南水北调工程京密引水渠等重要工程及市政管线,周边环境复杂。站台竖井工程在岩石地层中施工,紧邻既有车站,这就对爆破施工提出了巨大挑战;战备汽车通道地处富水砂卵石层,该卵石层松散、多含泥沙,无地表降水和加固条件,洞内超前注浆存在极大困难。承压水条件下开挖极易出现突发性涌水、涌砂,造成地面塌陷。工程施工和周边京密引水渠、既有地铁车站等建筑物安全风险极大。针对如此复杂工程环境,本文首先为之开展了临近既有车站的竖井预裂爆破设计研究,为本段工程施工设计出施工方案,但是具体参数还要通过现场试爆实施优化;其次进行富水卵石层松散地层段施工方案优化研究。这是本论文的重点,主要研究了洞内传统帷幕注浆、单管水平旋喷注浆和水、浆分次水平旋喷加固技术。利用ANSYS软件,通过对隧道开挖过程中监测点的变形值分析和初支结构的受力分析研究的结果,确定了施工风险最小的施工方法;最后论文进行了下穿引水渠段隧道施工方案优化和变形预测模拟分析,同样利用ANSYS软件,通过对隧道开挖过程中监测点的变形值分析和初支结构的受力分析研究的结果,确定了施工风险最小的施工方法。本文成果成功应用于北京地铁四号线备用站台工程,为本工程隧道的安全施工提供实际指导,也为以后相似工程施工提供理论依据。