砂卵石地层交叉重叠隧道盾构施工结构与环境控制研究

摘要

成都地区的砂卵石地层，具有以下几个特点:结构松散，自稳性差;卵石含量高、粒径大;均一性差，并随机分布透镜体砂层。成都地质的这些特点，极为特殊，施工技术难点多。地铁2号线在百草路上交叉换边，区间左右线隧道上下重叠，盾构重叠施工相互影响大，盾构施工控制难度大。此外，地铁周围的工程环境复杂，临近的建筑物、地下管线多，环境保护要求高。提高砂卵石地层交叉重叠隧道的盾构施工掘进效率，安全快速地完成施工，可以为今后类似的工程提供借鉴。本文基于以上问题，以成都地铁2号线交叉重叠隧道为背景，主要完成了以下工作:
　　 1.针对砂卵石地层的特殊性，进行交叉重叠隧道的施工优化控制。分析了砂卵石地层的地层空洞和滞后沉降特性，以及并行隧道、重叠重叠的应力应变，从开挖面土压平衡、地层沉降构成、地层注浆加固措施方面论述了盾构施工的改良和优化，掘进参数控制等。
　　 2.采用数值模型对交叉重叠隧道的全过程进行施工力学研究，根据不同施工的顺序对比，分析了“先下洞后上洞”施工顺序的合理性;分析了先后修建隧道情况下，隧道结构和地层的应力应变规律，对比分析了不同空间位置中，两隧道施工的相互影响;并结合工程实际，模拟了地层的空洞效应和滞后沉降效果。主要得出以下结论:下洞施工后，主要起到对地层的扰动作用，使上洞所在处土体变松动，自稳定性变差;上洞施工后，松动的地层容易发生失稳破坏，造成盾构超挖，形成空洞，造成过大沉降;上洞施工后，下洞隧道结构有向上洞开挖后形成的空洞内移动的趋势，地层沉降主要发生在上洞上部，下洞所在地层有隆起的趋势，上下洞之间的地层有隆起也有沉降。
　　 3.根据交叉重叠隧道的地表沉降、隧洞洞内收敛变形以及临近的工程环境等监测数据以及盾构施工记录表等现场原始数据，结合数值模拟进行对比分析，不仅对盾构施工起到了很好的预测指导，还可以针对施工中出现的异常情况进行模拟分析，并提出合理的注浆加固措施，抑制地层变形，保证施工安全。

目录

声明

摘要

绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外的应用实例及研究现状

1．2．1 国内外的应用实例

1．2．2 国内外的研究现状

1．3 论文的主要内容及研究目的

1．3．1 论文的主要内容

1．3．2 论文的研究目的

1．4 技术线路和研究方法

1．4．1 技术线路

1．4．2 研究方法

第2章 砂卵石地层的特性及重叠隧道盾构施工控制

2．1 工程环境

2．1．1 区域地质构造特征

2．1．2 地质水文情况

2．1．3 沿线地面环境及地下管线

2．2 砂卵石地层的特性

2．2．1 岩土层的物理力学参数

2．2．2 砂卵石地层的滞后沉降特性

2．2．3 滞后沉降机理分析

2．2．4 滞后沉降控制措施

2．3 砂卵石地层对盾构掘进的影响

2．3．1 开挖面失稳

2．3．2 工作面的喷涌

2．3．3 盾构机的磨损

2．3．4 注浆浆液难以填充密实

2．4 重叠隧道盾构掘进的控制

2．4．1 大坡度段盾构姿态控制

2．4．2 掘进参数控制

2．4．3 盾构掘进参数的监控和反馈

2．4．4 地层的二次扰动分析

2．4．5 隧道结构的应力应变分析

2．5 本章小结

第3章 交叉重叠隧道盾构施工全过程数值模拟

3．1 计算模型及参数

3．1．1 FLAC3D简介

3．1．2 工程概况

3．1．3 计算模型及参数

3．2 交叉重叠段隧道的施工顺序分析

3．2．1 模型及计算步骤

3．2．2 先上洞后下洞的施工顺序分析

3．2．3 先下洞后上洞的施工顺序分析

3．2．4 施工工法的对比分析

3．3 施工全过程的数值模拟

3．3．1 计算步骤

3．3．2 初始地应力场

3．3．3 隧洞开挖施工分析

3．3．4 盾构施工超挖引起的滞后沉降

3．3．5 塑性区分析

3．4 本章小结

第4章 交叉重叠隧道的监测及加固

4．1 交叉重叠隧道的工程监测概况

4．1．1 盾构区间主要监测项目

4．1．2 交叉重叠隧道洞内变形及收敛监测

4．2 交叉重叠隧道的监测分析

4．2．1 地表沉降分析

4．2．2 地表沉降槽

4．2．3 隧道洞内变形及收敛

4．2．4 实测沉降与数值模拟的对比分析

4．3 工程环境的监测及加固措施

4．3．1 盾构侧穿高压铁塔的检测分析

4．3．2 污水管沉降监测分析

4．3．3 临近建筑物的监测分析

4．3．4 地面注浆加固措施

4．3．5 洞内注浆加固

4．4 本章小结

结论

1．结论

2．展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表的学术论文