邻近施工对天津既有地铁隧道的影响及保护研究

摘要

本文针对邻近运营地铁线路施工中所涉及到的基坑开挖、地表荷载、承压含水层减压降水扰动方式,对既有地铁结构的影响机理及保护问题,采用现场实测与数值模拟相结合的研究方法,进行研究。本文的主要内容及结论如下:
　　(1)结合西青道下沉隧道基坑超近距离上跨运营地铁1号线既有隧道箱体结构的工程实例,分析基坑开挖对下卧隧道箱体变形的影响,对其过大的箱体结构隆沉与变形缝处的差异变形,有针对性地提出在隧道箱体两侧的土体加固、浇筑底板与抗浮桩形成“保护箍”以及分块开挖分块堆载回压的变形控制措施,并对相应的施工参数进行优化,为施工设计提供依据。根据现场实测,对实际基坑开挖过程进行动态模拟,并在此基础上,通过数值模拟对比分析,评价各项既要箱体变形控制措施的合理性与有效性。
　　(2)对地铁1号线西站站车站与隧道连接部在地表荷载作用下产生的沉降进行现场监测与有限元分析,由于变形缝的存在,结构沉降表现为非连续性。在此基础上分析地表荷载位置、大小、面积、结构埋深以及是否进行变形缝处土体预加固因素对于存在变形缝的非连续性结构变形的影响,研究表明:变形缝削弱结构刚度,加剧结构沉降及结构间的差异变形,不同荷载位置下结构的沉降特点也各不相同。
　　(3)通过某抽水试验的模拟,反演土体参数。在保证参数可行的基础上进行承压含水层降水对既有盾构隧道影响的仿真模拟,分析隧道周围土体应力场、隧道自身变形、横断面内力与纵向变形,研究其影响机理,指出:隧道周围土体在减压降水时,竖向总应力几乎不变,水平向总应力减小,相当于在隧道原有荷载基础上,隧道两侧受到附加拉力,导致隧道压扁加剧,对管片横断面受力不利。并对既有隧道相对承压含水层位置、隧道与减压井净距、承压含水层埋深、承压含水层不同程度截断因素的影响进行参数分析,表明:当隧道部分或全部位于承压含水层中时,减压降水对隧道横断面内力与纵向变形影响较大;当隧道位于隔水层中时,减压降水对隧道横截面内力影响较小,隧道横断面有扭转趋势,但当隧道位于上部隔水层中时,隧道随地层产生较大沉降,对隧道纵向变形不利。当既有隧道与减压井净距较小时,不能由于两者间被地下连续墙截断而忽略减压降水对隧道纵向变形的影响。

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第一章 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状综述

1.3本文主要工作

第二章 基坑上跨运营地铁既有隧道箱体结构的变形控制技术研究

2.1引言

2.2开挖卸荷下既有箱体变形的数值模拟分析及预测

2.3开挖卸荷下既有箱体的变形控制技术及优化

2.4现场实测分析及其数值模拟

2.5既有箱体变形控制措施效果分析

2.6本章小结

第三章 车站与区间连接部上方堆载对地铁既有结构的影响

3.1引言

3.2工程概况

3.3有限元分析模型

3.4现场实测及有限元计算结果分析

3.5地表荷载作用对既有地铁结构的变形控制技术分析

3.6本章小结

第四章 承压含水层减压降水对既有盾构隧道的影响

4.1引言

4.2抽水试验模拟及土体参数验证

4.3考虑减压降水对承压含水层内既有盾构隧道影响的有限元模型

4.4计算结果分析

4.5扰动方位——既有隧道相对于承压含水层位置的影响

4.6扰动距离——减压井与既有隧道净距的影响

4.7承压含水层埋深的影响

4.8当减压井与既有隧道间存在止水帷幕时——承压含水层是否被截断的影响

4.9本章小结

第五章 结论与展望

5.1主要结论

5.2研究展望

参考文献

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