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长沙地铁1号线盾构掘进参数对地表沉降影响分析

周轲  
【摘要】:随着我国城市化、现代化战略的实施,地下空间开发得到了快速发展,而修建城市地铁网络已成为开发城市地下空间的主流。伴随着大规模的地铁建设,岩土工程、地质灾害等问题也将越来越突出。由于长沙地铁1号线盾构穿越段周边商铺林立且部分建筑建造时间久远、改扩建较多,如何有效控制地表沉降成为工程难点。本文基于长沙市地铁1号线北辰三角洲站~开福寺站盾构区间隧道工程实例,统计了土压平衡式盾构在该区间段的掘进参数,并初步分析了参数之间的关系,进而通过数值模拟的方法探讨了掘进参数对地表沉降的影响,提出了相应的施工控制措施。主要研究内容如下:(1)介绍地铁施工的主流方法以及施工引起的灾害事故类型,并对灾害事故进行统计分析得出:地铁施工时地面塌陷和沉降占到发生事故比列的61%,而其中70%的事故均来自区间隧道施工;从地铁盾构施工工艺和关键技术入手,总结了盾构施工引起的相关沉降。(2)统计北辰三角洲站~开福寺站右线盾构区间段的实际掘进参数,探讨参数之间的关系,总结了不同地层中较为适宜的掘进参数;结合工程地质图分析了典型测点的横向沉降规律和中心轴线地表测点的纵向沉降规律,确定了地表纵向沉降影响范围约为刀盘前方10m、盾尾后方25m左右;得知盾构通过和盾尾脱出这两个阶段为控制沉降的关键阶段,这两个阶段的沉降值和沉降速率都较大。(3)基于工程实例背景,利用有限元软件ANSYS对盾构施工过程进行模拟,通过数值模拟结果与监测结果进行对比分析,验证了数值模拟的合理性,并通过调整部分掘进参数来模拟不同工况下的地表沉降响应,为后续施工改进提供技术支撑。(4)针对长沙市地铁1号线北辰三角洲站~开福寺站盾构区间施工时出现的地表沉降提出了具体的施工控制措施。对比前后施工控制效果,发现采取措施的区间段地表沉降值总体上较小,基本可控制在10mm以内。


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