顶管上穿施工对既有地铁隧道的影响分析

摘要

随着我国城市轨道交通网工程的不断进行，地铁建设在城市轨道交通建设中所占的比例越来越重。而顶管技术作为一种在我国市政管道建设中得到广泛应用的非开挖施工方法，在进行施工时会对顶管四周的土体产生扰动，引起土体产生位移和变形。因此，当顶管施工面临跨越既有地铁隧道的情况时，将会对地铁隧道产生影响，危及地铁隧道的安全。本文以杭州市某污水管道上穿既有地铁隧道为背景，研究顶管在上穿施工过程中对其下方既有地铁隧道所产生的变形的分布形态和影响规律。主要研究内容和成果如下：
　　（1）从顶管的施工特点入手，系统地探讨了顶管施工引起土体和地下管线的变形特性，分析表明：既有地铁隧道在顶管开挖作用下的变形主要受土体损失的影响。
　　（2）结合杭州市某污水总管上穿地铁一号线车站区间项目工程，针对顶管施工给地铁隧道所造成的影响进行了现场监控量测，分析了地铁隧道在顶管开挖工程中的竖向位移、水平位移规律以及地表沉降规律。研究发现：顶管开挖对既有地铁隧道的扰动范围为既有地铁隧道前后10m左右；既有地铁隧道在顶管开挖的影响下，其变形最大的部分处于顶管轴线下方，其变形曲线近似槽状分布；并且地铁隧道之间的空间位置对地铁隧道的变形有一定的影响。
　　（3）根据工程背景，利用有限差分软件FLAC3D，对顶管上穿既有地铁隧道这一施工过程进行模拟，通过模拟结果与工程现场监测结果进行对比分析，验证了模型的可靠性。并在此基础上探讨了在顶管推进过程中，顶管与地铁盾构隧道的垂直距离、顶管管径、顶管管材以及地铁所处土层的属性等不同工况对地铁盾构隧道的影响。研究表明：数值模拟结果与实测曲线吻合较好，FLAC3D能很好的对顶管上穿既有地铁隧道这一施工过程进行模拟；地铁隧道的变形受不同顶管施工工况的影响较大，在实际工程中，选择合适的施工参数有利于控制地铁隧道的变形。
　　（4）根据研究成果以及工程实际情况，总结归纳了施工控制措施，包括施工风险控制及建议、对扰动区土体加固以及监测控制。从监测的结果来看，这些措施有效的控制了地铁隧道的变形。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究主要内容

第2章 顶管施工引起土体扰动及地下管线变形的机理分析

2.1 顶管施工引起土体扰动机理分析

2.2 顶管施工引起周围管线变形性状分析

2.3 本章小结

第3章 顶管上穿地铁隧道施工的现场监测与结果分析

·3.1 工程概况

3.2 监测目的与项目

3.3 现场监测结果与分析

3.4 本章小结

第4章 顶管上穿地铁隧道施工的数值模拟

4.1 FLAC3D特点介绍

4.2 FLAC3D的建模和计算分析

4.3 实测与数值模拟对比分析

4.4 不同顶管施工工况对地铁隧道的影响分析

4.5 本章小结

第5章 顶管上穿既有地铁隧道的施工控制

5.1 引言

5.2 顶管施工过程中风险控制及防控建议

5.3 地表扰动区加固控制

5.4 监测控制

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文