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兰州地铁盾构施工对邻近建筑物影响分析

张飞龙  
【摘要】:近期获准建设的兰州地铁1号线由于沿线建筑物、公用设施密集、交通日益繁杂,又加之区间隧道基本走形于砂质黄土及粗圆砾土为主的地层中,宜采用盾构法施工,但盾构法施工仍不可避免会对周围土体以及建筑物产生扰动,因此结合具体工程深入研究地铁盾构施工对周围环境的影响对于合理安排地铁施工、盾构的设计以及环境的保护都有十分现实的意义。本文以兰州地铁项目为依托,分析研究了地铁建设中盾构法施工对邻近建筑物扰动的影响,在分析中建立了考虑建筑物以及盾构施工过程的三维有限元模型,着重研究了邻近建筑物离隧道轴线不同水平距离工况下,盾构施工对地表变形、基础沉降、建筑物受力以及管片受力的影响规律。研究中获得了一些有意义的结论,本文主要做了以下方面的工作: 1)总结整理了相关领域的研究成果,分析了盾构施工中引起地表沉降的影响因素及机理,并就主要影响从理论公式方面加以说明。 2)介绍了有限元、盾构开挖以及土体本构关系的一些基本理论,就如何用数值模拟法实现对盾构开挖动态模拟做了详尽的说明。 3)针对具体工程,利用数值软件ANSYS建立了考虑建筑物以及盾构施工过程的三维模型。对建模的整个过程做了详尽的介绍,包括模型计算尺寸、计算参数的确定以及盾构施工过程的模拟步骤等。 4)在模拟计算中,研究了盾构施工对地表沉降的影响,并在研究中考虑了不同注浆压力以及掌子面推力的情形;重点研究了建筑物离隧道轴线不同水平距离工况下(L/D不同时),盾构施工对地表变形、建筑物基础沉降以及建筑物受力的影响规律,同时也对管片在离隧道不同距离(L/D)建筑物存在状况下的应力做了研究分析。通过相应的分析研究工作,得出了一些有意义的结论。 5)对现有的建筑物保护等级以及基于基础变形控制的地表允许沉降标准作了介绍,最后针对兰州地铁项目就如何减小盾构施工对邻近建筑物的影响提出了一些控制措施。 6)对更进一步的工作做了展望,另外本论文所得的成果可供同类工程借鉴。


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