软土地区双线盾构隧道穿越对既有桥梁影响的研究

摘要

在城市市区修建地铁隧道采用盾构法施工，会出现一些下穿桥梁桩基的情况，这不仅给隧道施工带来困难，同时也对既有桥梁造成桥梁桩基变位、桥面沉降和开裂、甚至桥梁倒塌破坏等众多问题。本文研究了桥梁结构遇盾构隧道穿越时制定的改建加固方案，并同时研究盾构隧道穿越对加固改建桥梁的影响。以杭州地铁2号线双线盾构隧道下穿凤起桥为依托，对凤起桥加固改建方案进行介绍，并通过Midas/GTS数值模拟软件，模拟双线盾构隧道穿越凤起桥桩基的过程，观察桥梁沉降变化以及受力情况。最后，在盾构隧道穿越桥梁桩基前后，进行测点布置并监测桥梁变形情况，且与数值模拟进行对比分析。主要工作和结论:
　　(1)充分了解杭州地铁2号线凤起桥段工程，熟悉周边环境，为凤起桥改建加固工程以及隧道穿越工程做好充足的准备。
　　(2)受周边环境的限制，制定了凤起桥改建加固工程方案，为下一步双线盾构隧道穿越凤起桥桩基工程做好安全保障。首先是围堰导流，桥下高压旋喷桩桩加固，然后是桥下U型结构施工，实现桥梁结构桩基托换，U型结构与原桥梁结构共同承受桥面荷载，最后是对盾构机进行改进，实行盾构隧道穿越桥梁桩基。
　　(3)根据制定的凤起桥改建加固工程方案，提前通过Midas/GTS数值模拟软件，模拟双线盾构隧道穿越凤起桥桩基的过程，并观察桥梁结构的受力和变形情况。在完善的改建加固方案下，凤起桥数值模拟情况较好，变形符合规律，适合采用该加固方案，并且满足经济、环境等多方面的效益。
　　(4)为了更充分地了解凤起桥实际变形情况，结合凤起桥改建加固方案和隧道穿越施工综合处理方案，制定相应的监测方案，并且进行现场测点布置，实测变形情况，为该穿越工作提供更安全的保障。经过半年长的实测，收集和整理数据，分析发现桥梁结构在整个过程中变形较小，满足规范要求，最终也证实了该改建加固方案的成功性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 盾构穿越桥梁工程的介绍

1．2．1 土压平衡盾构掘进技术

1．2．2 土体加固技术

1．3 国内外的研究现状及趋势

1．3．1 地铁隧道穿越既有结构物基础施工技术研究现状

1．3．2 地铁隧道穿越既有结构物基础托换的应用研究现状

1．3．3 地铁隧道穿越既有结构物基础托换的数值模拟研究现状

1．3．4 地铁隧道穿越既有结构物基础隧道和桩基础相互作用与影响

1．4 现有研究不足之处

1．5 本文研究内容及研究路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究路线

第2章 工程概况

2．1 杭州地铁2号线穿越凤起桥工程

2．2 隧道穿越段工程地质与水文地质情况

2．2．1 周围环境条件

2．2．2 地质工程条件

2．2．3 水文地质与气象特征

第3章 凤起桥改建加固方案及磨桩施工综合处理技术方案

3．1 主要的改建方案

3．2 桥梁上部结构检测

3．3．1 高压旋喷桩加固方案

3．3．1 施工前准备

3．3．2 施工操作

3．3．3 质量检测与工程验收

3．3．4 袖阀管注浆施工技术要求

3．4 下部“u’’型结构施工与连接

3．4．1 “U”型结构桩基托换方案

3．4．2 “U“型结构具体施工

3．4．3 下部结构与原桥台之间的界面处理及衔接

3．5 磨桩施工综合处理技术方案

3．5．1 磨桩施工主要工艺及流程

3．5．2 施工设备改进方案

3．5．3 提高隧道强度等级及稳定性

3．5．4 磨桩旋工控制措施

3．6 本章小结

第4章 地铁隧道穿越凤起桥桩基数值模拟分析

4．1 引言

4．2．2 定义土体和桥梁结构的属性

4．2．3 建立几何模型

4．2．4 划分网格组

4．3 定义施工阶段

4．3．1 设定分析条件

4．3．2 定义旅工阶段

4．4 结果分析

4．4．1 模型测点选取

4．4．2 上(下)行线通过前后桥面沉降变化

4．5 本章小结

第5章 盾构隧道穿越凤起桥桩基实测数据分析

5．1 监测方案

5．1．1 现场监测方法

5．1．2 测点布置

5．1．3 测点埋设方法

5．2 凤起桥改建期间实测数据分析

5．2．1 桥台沉降监测点结果分析

5．2．2 桥上管线沉降监测点结果分析

5．3 凤起桥穿越期间实测数据分析

5．3．1 桥面沉降监测点结果分析

5．3．2 桥台沉降监测点结果分析

5．3．3 桥台水平位移监测点结果分析

5．3．4 桥上管线沉降监测点结果分析

5．3．5 河堤沉降监测点结果分析

5．3．6 桥头沉降差结果分析

5．3．7 盾构隧道施工过程中双线实测数据对比

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 建议与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果

致谢