管幕冻结组合预加固下重叠大断面隧道施工过程分析

摘要

随着城市的发展，地面建筑越来越密集，为解决现有城市建设的需要，又不影响原有建筑的使用功能，越来越多的城市新工程已经朝着地下空间方向发展，21世纪必定是地下空间工程的世纪。本文针对沿海城市复杂条件下超前预加固大断面隧道的施工过程进行分析，以港珠澳大桥拱北隧道暗挖段工程为依托，对该工程采用的管幕冻结预加固法进行分析，并采用理论分析和利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟的方法，研究了管幕冻结预加固条件下隧道的施工技术，得出以下结论：
　　（1）大断面隧道分部开挖过程中，每一步的开挖都会引起围岩和支护结构的应力和位移的改变，应力和位移在施工过程中处于一个动态变化的状态，其最终值为施工过程的每步引起的总和，为了有效控制地层的变形，应尽早施做衬砌及支护措施，随挖随撑，减小围岩和支护结构的位移，确保隧道的施工安全；
　　（2）隧道随着开挖向前推进，拱部位移越来越大，初期支护、临时支撑和二次衬砌的及时施做，抑制了拱部的沉降，确保了施工安全。尤其是临时支撑的施做，使的初期支护和二次衬砌的跨度变小，改变了初期其支护和二次衬砌的受力，拱部受力更加安全；
　　（3）第一道竖向临时支撑由于与下部竖向临时支撑的受力点不在一条直线上，使得第一道横向临时支撑的应力和变形均较大，所以对第一道横向临时支撑进行加固处理很有必要；
　　（4）地表的位移随着隧道的开挖向前推进，沉降越来越大，但是由于管幕冻结法的超前预加固作用和分部开挖法的施工，使得地表的沉降一直控制在30mm范围内，保证了地表建筑物的安全。

目录

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 浅埋暗挖大断面隧道研究现状

1.3 课题研究内容与方法

第二章 隧道施工力学原理

2.1 隧道施工力学简述

2.2隧道开挖后围岩的应力状态的特征及影响因素

2.3隧道开挖力学效应的模拟方法

2.4隧道开挖时围岩的应力分析

2.5隧道开挖时围岩的位移分析

2.6本章小结

第三章 拱北隧道管幕冻结预加固技术和开挖与支护分析

3.1 工程概况

3.2 拱北隧道管幕冻结组合预加固技术分析

3.3拱北隧道开挖与支护分析

3.4本章小结

第四章 管幕冻结组合预加固下隧道施工过程模拟建模分析

4.1 有限元ABAQUS简介

4.2 ABAQUS各模块简介及拱北隧道三维建模

4.3本章小结

第五章 拱北隧道施工过程模拟结果分析

5.1分析步与施工步序的对应关系

5.2拱北隧道施工模拟结果及分析

5.3本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

声明

致谢