天津地下直径线大走私盾构穿越桥桩安全性分析

摘要

为了解决城市交通的拥堵、城市空间的不足,现在世界范围内地铁的兴建正如火如荼的进行,近几年我国各大城市也掀起了一股“地铁和轻轨”建设的热潮。而城市中高架和桥梁林立,隧道穿越桥梁桩基在所难免。这就会对被穿越的桥梁桩基周围土体产生扰动,引起桥梁桩基的变形和位移,对桥梁的正常使用和安全产生了危害,地铁施工近接桥梁基础的施工现在越来越成为工程中难点问题,亟待人们对其进行详细的研究。
　　 本文以天津地下直径线为依托工程,以盾构穿越金刚桥为例,用Midas-GTS软件建立三维模型,对其施工过程进行数值模拟,分析盾构掘进对金刚桥6号承台和7号承台下桩基的位移和变形的影响,分析了盾构穿越后金刚桥的安全性。
　　 (1)盾构法施工随着盾构技术机械性能的改进有了较大的发展,但不可避免地引起对地层的扰动,引起地层变形和地面沉降,特别是大直径盾构在软土掘进中尤为明显,本文对盾构施工引起的地层变形机理、影响变形的主要影响因素以及变形的规律做了研究,并且软土地区对盾构施工对近接桩基的影响机理作了说明。本文第六章通过对现场实测资料的分析,对这一问题进行了研究。
　　 (2)在天津地下直径线施工仲大直径盾构穿越金刚桥是一个风险控制点,隧道与金刚桥的6号承台及7号承台下的桩基距离很近,盾构施工对它们的影响很大。本文通过三维数值模拟从桩基的水平方向位移及竖向上的不均匀沉降来对大直径盾构穿越金刚桥后金刚桥的安全性进行分析。分析发现盾构穿越金刚桥后金刚桥的差异沉降达到15.583mm,超过了控制标准,必需对其基础做加固处理才能保证施工的安全。
　　 (3)在对各种加固措施分析研究的基础上,本工程的加固方案最终确定为隔板加固。计算表明:在对金刚桥基础加固以后,6号承台下桩基的第一排桩的最大水平位移减小了6.426mm。6号承台下桩基的第二排桩的最大水平位移值减小了3.296mm,7号承台短桩水平位移减少了2.736mm。6号承台加固后的最大竖向位移-4.4mm,7号承台加固后竖向最大位移-11.78mm。经计算可知隔板加固有效的缓减了在竖直及水平方向的位移,加固效果明显,加固后的位移达到了控制标准,为盾构安全穿越金刚桥提供了依据。
　　 (4)施工现场监测可以掌握现场的第一手资料,能够预防可能出现的危险,对于保证施工的安全有重要的作用,本文第六章对盾构的监测做了简要介绍。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 文献评述和研究的现状

1.2.1 关于近接施工基本力学原理研究

1.2.2 隧道开挖引起地层变形的预测

1.2.3 关于盾构穿越桩基的研究现状

1.3 本文的研究思路和研究内容及应注意的问题

第二章 依托工程

2.1 工程概况

2.2 水文地质情况

2.3 周边环境

2.4 工程重点及难点

2.5 本工程盾构选型依据

第三章 盾构法施工及其对桩基的影响机理

3.1 盾构施工引起地层变形的机理

3.2 盾构施工引起地层变形的主要影响因素

3.3 盾构施工引起地层变形的主要规律

3.4 盾构法施工影响范围及邻近桩基的确定

3.5 已有桩基变形控制标准

3.6 泥水平衡式盾构机选型

第四章 天津地下直径线穿越金刚桥没加固安全性分析

4.1 天津地下直径线穿越会刚桥工程概况

4.2 计算模型

4.2.1 计算模型及材料参数

4.2.2 数值模拟工况

4.3 没加固结果分析

4.3.1 模型合理性说明

4.3.2 直径线盾构施工对金刚桥水平位移影响分析

4.3.3 直径线盾构施工对金刚桥桩竖向位移的影响分析

4.3.4 直径线穿越对金刚桥安全性分析

第五章 天津地下直径线穿越金刚桥加固后安全性分析

5.1 加固方案

5.2 计算模型

5.2.1 计算模型及材料参数

5.2.2 数值模拟工况

5.3 计算结果分析

5.3.1 加固后盾构施工对金刚桥桩水平位移影响分析

5.3.2 直径线盾构施工对金刚桥桩竖向位移的影响分析

5.4 加固效果分析

5.4.1 加固和没加固水平位移的对比

5.4.2 加固和没加固竖向位移的对比

5.5 施工中应注意的问题

第六章 盾构施工监测分析

6.1 测点的布置原则

6.2 监测点的布置

6.3 施工监测控制标准

6.4 盾构施工监测项目

6.5 监测的意义

6.6 天津地下直径线监测分析

6.6.1 监测点的布置

6.6.2 监测方法

6.6.3 数据处理

6.5.4 监测数据分析

第七章 本文主要结论及展望

7.1 主要结论

7.2 对未来工作的展望

参考文献

致谢