下穿机场跑道大断面隧道施工力学特性及沉降控制

摘要

虽然目前国内外地下工程已有许多隧道工程穿越公路、铁路、既有建构（筑）物等相关经验和教训，但在穿越机场在路网规划中是不多见的。国内外相关的设计经验较少，成功的工程建设案例更少，像在首都机场这样繁忙机场的中央主跑道下进行大断面地下通道穿越的情况，之前无任何先例，无成熟经验可循。同时在不停航的跑道下方进行大规模的暗挖施工作业，大量的人员、材料、设备的频繁进出，对工程管理也提出了极大地挑战。本文以以北京首都国际机场T3E～T2下穿中央跑道暗挖隧道工程为背景，通过理论分析、现场监测、数值模拟等多种手段，对不停航条件下穿机场中央跑道暗挖隧道的结构动力响应分析及地表沉降控制技术进行了研究，主要研究内容和成果如下:
　　1.通过分析国内外对下穿建筑物、构筑物的研究现状，结合工程特点对下穿机场中央跑道隧道围岩变形特性做出较为全面的研究和分析，在此基础上提出切合实际的试验内容与监测方案。在动、静荷载作用下的暗挖隧道分别布置试验段，通过对比分析监测数据，研究隧道围岩变形规律，得出结论:动荷载对于拱顶沉降终值的影响有限，但其沉降速率要远高于静载作用试验断面。
　　2.分别在动、静荷载作用隧道断面开展地表沉降控制研究。通过分析现场监测数据可知，动荷载作用断面地表沉降量大、沉降速率高，且在断面封闭后仍有沉降，总而言之最终沉降值比静载作用试验断面高约13％～37％。通过数值模拟分析南1、南2导洞施工过程，可知随对挖土柱厚度的减少，拱项及地表沉降逐渐增大，但在最不利情况下仍能满足地表沉降控制标准，从而证明控制标准的正确性与初期支护设计的合理性。在现场试验与数值模拟的基础上，总结下穿机场跑道隧道地表沉降规律，由此提出控制地表沉降的方法。
　　3.分别在动、静荷载作用隧道断面开展隧道结构内力试验研究。现场对比试验表明，动、静荷载作用的试验断面钢拱架结构内力均在允许范围之内，但相对而言，静荷载作用断面下的钢拱架内力要较小，轴力分布较为均匀。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出

1．2 课题所依托工程背景

1．2．1 工程范围及说明

1．2．2 工程地质概况

1．2．3 气象与水文概况

1．3 国内外研究现状

1．3．1 隧道下穿机场研究现状

1．3．2 管幕法研究现状

1．4 本文研究意义

1．5 研究内容及方法

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 研究方法

1．6 本文创新点

2 不停航条件下暗挖隧道围岩变形特性研究

2．1 概述

2．2 不停航条件下穿跑道隧道围岩变形监测方案

2．3 不停航条件下穿跑道隧道围岩变形现场对比试验

2．3．1 静荷载作用下隧道围岩变形现场试验

2．3．2 动荷载作用下隧道围岩变形现场试验

2．3．3 隧道围岩变形试验对比分析

2．4 本章小结

3．不停航条件下穿机场跑道暗挖隧道地表沉降控制

3．1 概述

3．2 现场试验及对比分析

3．2．1 静荷载作用下地表沉降现场试验

3．2．2 动荷载作用下地表沉降现场试验

3．2．3 地表沉降试验对比分析

3．3 下穿机场跑道隧道地表沉降数值模拟计算

3．3．1 模型的建立

3．3．2 模型参数的选取

3．3．3 数值模拟结果及分析

3．4 下穿机场跑道隧道地表沉降控制技术

3．4．1 地表沉降控制标准

3．4．2 施工方法及工艺

3．4．3 超前支护及初期支护

3．5 本章小结

4．飞机动荷载作用下隧道结构内力特性研究

4．1 试验前准备

4．1．1 试验目的

4．1．2 现场试验内容

4．1．3 试验仪器及监测频率

4．1．4 试验原理

4．2 静荷载作用段结构内力的现场试验

4．2．1 围岩-初期支护接触压力试验

4．2．2 钢拱架内力试验

4．3 动荷载作用段结构内力的现场试验

4．3．1 围岩-初期支护接触压力试验

4．3．2 钢拱架内力试验

4．4 动静荷载作用下隧道结构内力试验对比分析

4．4．1 围岩-初期支护接触压力试验对比分析

4．4．2 钢拱架内力试验对比分析

4．5 本章小结

5．结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

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