杭州地铁二号线盾构施工地表沉降研究

摘要

在地铁的建设过程中，盾构法以其独有的安全、智能、快速等特点与优势，其应用也越来越广泛。尽管盾构施工得到了广泛的应用取得了巨大的成就，但是与其余的施工方法一样不可避免地会引起地表沉降，当地表沉降过大时，会使施工本身以及地表的建（构）筑的安全性受到威胁，甚至造成巨大的损失，因此对地表沉降的研究具有十分重要的意义。本文以杭州地铁二号线朝阳村站——南部卧城站区间隧道盾构施工工程为背景，对土压平衡盾构机掘进施工引起的地表沉降进行了分析研究。
　　首先利用现场地表沉降实测数据进行地表沉降的曲线拟合，然后利用大型有限元通用软件ANSYS对施工过程进行了有限元动态施工模拟。分别得出了拟合沉降曲线和实测沉降曲线，结合现场地质条件、水文条件及施工参数等分析了隧道盾构法施工引起的地表沉降的一般规律和影响地表沉降量大小的因素，得出了隧道在横向、纵向上的沉降规律以及隧道埋深对地表沉降的影响。运用ANSYS软件对地层位移和地表沉降进行了模拟分析，并通过y=10截面实测沉降值与模拟值的比较，验证了数值模拟结果的可信性和数值模拟预测地表沉降的可行性。对地表沉降监测结果的数据处理说明，拟合曲线能反映出测试数据的一般趋势，并且误差波动较小，可用来分析土压平衡盾构施工引起的地表沉降。最后结合实际施工情况，提出了控制地表沉降的有效施工措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 创新点

1．5 本论文主要的工作量

2 地铁沿线工程地质概况

2．1 区间隧道概况

2．2 工程地质概况

2．3 水文地质概况

2．4 周围环境和现状

2．5 本工程涉及地层

3 盾构隧道施工地表沉降监测及沉降变形研究

3．1 监测的目的及作用

3．2 施工监测方案设计

3．2．1 监测技术依据及精度

3．2．2 变形控制标准

3．2．3 沉降监测点的布设

3．2．4 监测频率、周期

3．2．5 监测要求、数据处理

3．3 土体扰动及地表沉降的理论

3．3．1 地层沉降的时间效应

3．3．2 地层沉降的空间效应

3．4 引起地层沉降的原因

3．5 横向地表沉降变形规律

3．6 地表纵向沉降变形规律

3．7 地表沉降与隧道埋深的关系

4 ANSYS数值模拟

4．1 ANSYS隧道工程中的应用

4．2 数值模拟模型的建立

4．2．1 有限元法解析步骤

4．2．2 结构力学模型的数值方法

4．2．3 模拟说明

4．2．4 基本假定

4．2．5 模型计算边界及网格划分

4．3 自重应力下的应力和位移

4．4 计算结果分析

4．4．1 地层位移分析

4．4．2 地表沉降分析

5 地面沉降控制措施

5．1 盾构掘进模式的选择

5．2 掘进压力选择

5．3 壁后注浆

5．3．1 同步注浆

5．3．2 二次注浆

5．3．3 掘进速度

5．4 其他控制措施

6 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果