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地面超载条件下泥水盾构斜穿防汛墙扰动位移研究

李震  
【摘要】:近年来,国内外出现了很多大型的越江隧道工程,泥水平衡盾构工法以其施工质量好、效率高、技术先进、安全可靠等优点,在软土地层越江隧道建设中得到了广泛的使用。在隧道开挖过程中,难免对周围的地层产生一定的扰动,破坏原有的平衡状态,过大的扰动位移会对周边环境和构筑物产生破坏。为了使隧道施工顺利推进并控制沉降,有必要对施工过程中扰动土体的地层沉降和水平位移等进行分析研究。 本文以军工路大型泥水双层盾构隧道为工程背景,采用数值模拟、理论分析、原位监测等方法,围绕复杂荷载及地质条件下泥水盾构近距离斜穿防汛墙的土体扰动位移进行分析研究,主要的研究内容如下: (1)建立三维FEM数值模型,模拟研究振动荷载与地面压载作用下盾构穿越施工过程土体扰动位移分布动态特性。输出了隧道管片、泥浆池及岸坡整体土层位移场,研究其分布规律,合理的预测地层沉降;通过有无振动荷载的模拟结果的比较,分析设备振动荷载的影响,为泥浆池结构及其设备的处置、施工参数的设定等提供依据。 (2)对单线施工泥浆池沉降、防汛墙外侧岸坡地层沉降及土体水平位移进行现场原位监测,总结位移变化规律;比较分析了泥浆池造成的地面超载对土体沉降的影响。分析表明:各测点受到施工、振动荷载及潮位共同影响,位移有所波动;泥浆池沉降不均匀,周边土体沉降呈缓慢增长趋势,且沉降位移过大,须对泥浆池及设备进行合理处置。 (3)对双线施工过程中岸坡土体位移进行现场原位监测,实时分析监测结果、总结其变化特性,及时反馈指导施工。监测结果表明:各测孔的位移变化与测孔相对于隧道断面的位置有关;各个测孔的分层沉降位移,受地面超载和盾构推进的共同影响,表层土体受泥浆池影响较大,而深层土体受盾构推进影响显著;在水平位移方面,盾构推进引起的挤土效应的影响要远大于地面超载的影响。 (4)根据数值模拟和现场实测的数据,结合施工参数,研究土体的扰动和施工参数之间的关系,从而实现施工的动态优化。主要研究了不同注浆压力对土体竖向位移的控制影响,不同切口压力对水平位移的控制影响。研究结果表明,注浆压力最佳取值范围为Ps≤P≤1.5Ps,盾构切口压力应设置为隧道埋深土体平均侧压力。


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