盾构扩挖修建地铁车站引起地层移动规律研究

摘要

盾构先行贯通车站行车隧道的条件下，结合明挖法或暗挖法建造地铁车站。这是一个具有重要现实意义和非常紧迫的课题，在我国将有着广阔的应用前景。目前，国内关于盾构法隧道基础上扩挖地铁车站(简称“先隧后站法”)所引起的地层移动规律的研究较少，围绕该新型工法，本文以广州地铁六号线东山口站为工程背景，主要进行了以下几个方面的研究工作：
　　 (1)分析国内外研究现状，简要阐述了“先隧后站”的施工方法以及在国内外的应用情况，以及隧道开挖引起地层移动在国内外的研究现状，为本文接下来的研究提供必须的理论基础。
　　 (2)得到了“先隧后站”法施工引起的地层移动规律，包括地层垂直位移(横向沉降和纵向沉降)、地层水平位移和纵向位移，并重点分析其对地层扰动范围、影响程度，以及当地层条件变化时(Ⅳ级围岩、Ⅴ级围岩和Ⅵ级围岩)盾构和扩挖这两个施工过程对地层扰动范围、影响程度。
　　 (3)以东山口站上方建筑物为工程背景，研究地面建筑对地层移动的响应规律，和地层移动对地面建筑物变形影响，深入分析了隧道-土-建筑物相互作用，并得到了建筑物下影响地层移动两个参数(隧道埋深H和隧道与建筑物水平距离L)对地层移动的具体影响。
　　 (4)通过大量数值模拟对“先隧后站”法施工的四种预加固工法进行优化，并最终提出最优预加固工法，从而对现场施工起到指导作用。
　　 (5)对大量现场监测数据进行分析研究，得出地面沉降、隧道净空收敛和拱顶下沉规律，验证了第三章、第四章和第五章的数值模拟结果，并通过回归分析，得到了隧道净空收敛和拱顶下沉的回归方程，以预测最终收敛值和拱顶下沉值，从而得到施作二衬的合理时间。
　　 本文的研究成果对城市繁华地区采取“先隧后站”法修建地铁车站具有工程借鉴价值，有利于我国地铁车站和区间隧道建设经验的积累和整体建设技术的提高，且通过提高盾构一次推进距离使盾构掘进产生规模效益，满足我国目前地下铁道建设蓬勃发展的要求，具有重大社会、经济和环境意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2盾构扩挖施工技术在国外的应用情况及国内的研究现状

1.2.1盾构扩挖施工技术在国外的应用情况

1.2.2盾构扩挖施工技术在国内的研究情况

1.3隧道施工引起地层移动的国内外研究现状

1.3.1计算机数值模拟

1.3.2经验法

1.3.3室内模型试验

1.3.4其它一些方法

1.4存在的主要问题

1.5研究方法及研究内容

第2章盾构扩挖施工技术的提出及难点

2.1广州市地铁未来主要面临的问题

2.2盾构扩挖施工技术的优缺点

2.2.1盾构扩挖施工技术的优点

2.2.2盾构扩挖施工技术的缺点

2.3地表垂直沉降及地层移动引起建筑物变形控制标准

2.3.1地层移动和地表沉降安全控制标准

2.3.2地层移动引起建筑物变形控制标准

2.4盾构扩挖施工技术难点和研究难点

2.4.1施工交叉问题

2.4.2地下水流失导致土层的固结问题

2.4.3盾构掘进、管片破除及扩挖对地层的扰动

2.5本章小结

第3章先盾构后扩挖施工引起地层移动和地表沉降的规律

3.1关键点位移分析

3.1.1概况

3.1.2计算模型

3.1.3计算结果

3.2地层垂直位移研究

3.2.1地层横向沉降

3.3.1地层纵向沉降

3.3地层水平位移研究

3.4地层纵向位移研究

3.5不同分级围岩地层移动规律

3.5.1 Ⅳ级围岩

3.5.2 Ⅴ级围岩

3.5.3 Ⅵ级围岩

3.6本章小结

第4章地面建筑物对地层移动的响应规律

4.1概述

4.2计算模型

4.3建筑物荷载的确定

4.4地面建(构)筑物对地层位移的影响

4.4.1计算结果

4.4.2结果分析

4.5地层移动对建(构)筑物沉降影响

4.5.1计算结果

4.5.2结果分析

4.6建筑物下地层移动参数敏感度分析

4.6.1建筑物位置对地层位移的影响

4.6.2隧道埋深对地层位移的影响

4.7本章小结

第5章 先盾构后扩挖施工控制地层移动和地表沉降的工法优化

5.1工法1(地层不加固)

5.1.1计算结果

5.1.2结果分析

5.2工法2(大管棚超前支护)

5.2.1计算结果

5.2.2结果分析

5.3工法3(小导管注浆预加固)

5.3.1计算结果

5.3.2结果分析

5.4工法4(大管棚+小导管注浆)

5.4.1计算结果

5.4.2结果分析

5.5本章小结

第6章 分析结果比较及工程应用

6.1工程概况

6.2施工方案

6.2.1盾构掘进

6.2.2超前大管棚施工

6.2.3袖阀管注浆施工

6.2.4站台隧道扩挖施工

6.3监测设计

6.3.1测点布置原则

6.3.2监测系统组成

6.3.3数据处理

6.3.4监测反馈

6.4监测结果及分析

6.4.1地面沉降监测

6.4.2隧道净空收敛监测

6.4.3隧道拱顶下沉监测

6.5本章小结

第7章结论与建议

7.1主要结论

7.2展望与建议

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及主要科研项目