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软土地基中盾构近距离上穿越已建隧道的变形效应研究

瞿婧晶  
【摘要】:近年来,随着轨道交通在全国各大城市迅速、大规模的发展,不断出现地铁隧道间相互近距离穿越的现象。已建地铁隧道作为城市的交通命脉,其运营的安全稳定性极其重要。当新建隧道近距离穿越已建地铁隧道时,必然会引起一定范围内的地层变形,势必会对已建地铁隧道的使用功能和运营安全产生影响,如果应对措施不当可能造成重大损失。而在我国,近距离穿越施工起步相对较晚,目前也没有较明确的规范,理论研究滞后于工程实践。因此,对近距离穿越施工的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。鉴于此,本文通过研究,希望总结经验,制定合理的技术路线、建立完善的估算手段、找出最佳的施工方案,为今后同类施工提供了理论依据和实践经验,以确保盾构的顺利施工和已建地下空间设施的安全使用。 本文以南京明园地下过街通道近距离穿越南京地铁二号线建设项目为依托,采用理论分析、现场监测和有限元数值模拟相结合的研究方法,对盾构近距离上穿越对已建隧道的影响进行研究。主要内容包括: (1)通过理论分析,认识到盾构近距离上穿越已建地铁隧道所造成的影响是盾构、土体和已建隧道三者共同作用的结果,并从地质因素、距离因素、施工因素、结构因素四个方面进行了逐一分析。 (2)对盾构穿越整个施工过程进行现场监测和分析,分析研究了上穿越施工引起已建地铁隧道竖向位移和水平位移的特点和原因:竖向位移变形呈抛物线形,变形趋势为先沉降后隆起;水平位移变形呈倒“S”形,变形趋势为盾构推进到达前主要沿隧道轴线方向移动,到达影响区域后以向轴线垂直方向移动为主。断面的变形特点为隧道管片拱顶处的变形小于拱腰处的变形。通过分析净空收敛情况了解支护结构的稳定情况。 (3)采用MIDAS-GTS三维有限元模拟软件分析了盾构上穿越已建地铁隧道的施工全过程,根据已建地铁隧道的竖向位移和水平位移,得处了相应的变化规律:地铁位移是以竖向位移为主,水平位移为辅。为进一步研究,模拟净间距分别为0.25D、0.5D、0.75D、1D时盾构上穿越已建地铁隧道的施工全过程,得出结论:相邻隧道间近距离程度越小对已建地铁的影响程度越大。当净间距大于1D的时候,影响已经很小了。模拟当隧道呈空间平行、正交、斜交三种情况时盾构上穿越已建地铁隧道的施工全过程,得出结论:对于竖向位移,平行穿越对已建地铁的影响最大,正交和斜交类似。对于水平位移,正交的影响最大。


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