新管幕法下穿太原火车站隧道结构设计与施工力学效应研究

【摘要】：近年来,由于城市的加速发展,城市人口的增加,土地供应紧张使得地下空间的利用日益突出。新管幕法由于地层变形控制好、不影响地面交通、施工安全性高、环境友好性等优点被人们熟知。很多城市浅埋工程对于变形控制要求严格,因此新管幕工法应用于地下浅埋工程建设成为了一种新的趋势。本文以太原市迎泽大街下穿火车站通道工程为依托项目,对高压缩性、低强度新黄土地层,埋深约3.5 m的超浅埋地下通道采用新管幕施工方法,针对钢管顶进、钢管切割与管间支护引起的地表沉降及周边建筑的受力变形进行了相应的数值模拟。主要的研究工作及研究成果如下:(1)对铁路及既有建筑物沉降控制标准制定及变形控制技术研究分析、施工期间地表沉降分析与预测,得到最不利条件下,铁路线路允许的地表沉降值为12.0 mm,站台雨棚允许的地表沉降值为35.3 mm,地下行包通道允许的地表沉降值为33.5 mm。(2)确定钢管位置、钢管布置参数及连接设计,并通过Flac3D三维有限差分软件对不同钢管顶进顺序及钢管切割顺序进行优化,得出在钢管左右同时顶进,按隧道纵向顺序切割钢管时结构受力变形都较小,更符合实际工程需要。通过管幕选型比较确定选取直径2 m、壁厚20 mm,材质为Q345B的钢管,钢管间距钢管间距165~265 mm,共20根钢管。(3)模拟敞开式与土压平衡式顶管机顶进对地层变形影响规律。在相同条件下,敞开式顶进引起的地表沉降大于土压平衡式顶进;顶进施工对地层的扰动程度随着距顶管距离的增大而减小,越靠近顶管处沉降越大。(4)在静力荷载影响下,利用有限差分软件对太原市迎泽大街大断面隧道管幕法施工时期钢管及主体结构受力变形分析及其上部土体及建筑物进行沉降分析,并提出左右同时、先下后上、间隔交替的顶进顺序;沿钢管纵向按顺序进行钢管切割、开挖土体、连接钢板及钢板支撑较合理。