大面积卸荷对下卧地铁隧道的影响分析及变形控制研究

摘要

随着我国国民经济的蓬勃发展以及不断加快的城市化建设，为了缓解地面交通压力，地下轨道交通快速发展，地铁隧道上方或附近的基坑工程越来越多。地铁车辆对隧道的变形敏感，过大的变形将影响地铁正常运营。因此，对于位于隧道上方的基坑工程，合理地预测基坑卸荷过程中隧道结构的变形特性，并采取合理有效的预防保护措施控制基坑和隧道的变形具有重大的工程意义。
　　基于上述背景，本文主要的研究包括以下几个方面:
　　一、总结国内外关于基坑开挖卸荷对下卧隧道结构影响的研究现状，分析基坑卸荷变形的机理，阐述影响隧道变形的主要因素，并介绍隧道竖向位移的计算方法。
　　二、结合杭州地区的土质特点，运用Plaxis软件建立隧道上方基坑开挖卸荷模型，分别模拟二维卸荷和三维卸荷对下卧隧道的影响，得到顶部卸荷条件下土体强度指标、加固土体深度、抗拔桩、降水深度、分块开挖、基坑空间尺寸、隧道所处土层、埋深等对隧道变形特性的影响规律，并分析探讨各种控制变形措施对隧道隆起变形的影响。
　　三、以杭州地铁1号线上方的火车东站西广场基坑工程为实例，介绍了该工程的围护设计方案及为保护地铁隧道而采取的各种工程措施，并对该工程进行建模计算和现场实测数据分析。结果表明:降水固结、分层分块开挖、土体加固与地下室抗拔桩、加筋垫层构成的门式加固工程措施均能提高地铁隧道的抗隆起能力，使隧道变形控制在安全范围内。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 工程和研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 基坑底部卸载变形的研究现状

1．2．1 基坑开挖施工对地铁隧道影响的研究现状

1．2．3 基坑降水对土体和周边环境的影响

1．2．4 小结

1．3 地铁隧道结构概述

1．4 本文的主要研究内容及意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 主要研究方法

1．4．3 研究意义

第二章 卸荷对下卧隧道变形影响的相关理论

2．1 基坑卸荷变形的机理分析

2．2 地铁隧道变形和土层位移的关系

2．3 卸荷引起下卧隧道变形的因素

2．3．1 基坑工程的本身特点

2．3．2 设计施工因素

2．4 隧道纵向位移的计算方法

2．5 本章小结

第三章 二维卸荷对下卧隧道变形的影响研究

3．1 有限元模型的建立

3．1．1 土体本构模型

3．1．2 模型基本假定

3．1．3 模型参数选取

3．1．4 模型尺寸及边界条件

3．1．5 模型建立和网格划分

3．1．6 模拟工况

3．2 二维卸荷对下卧隧道变形的影响研究

3．2．1 模型计算结果

3．2．2 基坑开挖宽度、隧道埋深对盾构隧道竖向变形的影响

3．2．3 基坑开挖深度对盾构隧道竖向变形的影响

3．2．4 基坑降水对盾构隧道竖向变形的影响

3．2．5 加固土体对盾构隧道竖向变形的影响

3．2．6 抗拔桩桩长对盾构隧道竖向变形的影响

3．2．7 不同土体对盾构隧道竖向变形的影响

3．2．8 门式复合加固体的加固效果研究

3．3 本章小结

第四章 三维卸荷对下卧隧道变形的影响研究

4．1 有限元模型的建立

4．1．1 模型参数选取

4．1．2 模型尺寸及边界条件

4．1．3 模型建立和网格划分

4．1．4 模型工况

4．2 三维卸荷对下卧隧道变形的影响研究

4．2．1 模型计算结果

4．2．2 基坑卸荷长度对盾构隧道竖向变形的影响

4．2．3 分条开挖长度对盾构隧道竖向变形的影响

4．2．4 土方开挖顺序对盾构隧道竖向变形的影响

4．2．5 降水对盾构隧道竖向变形的影响

4．2．6 隧道所处土层对盾构隧道竖向变形的影响

4．2．7 各种控制变形措施效果研究

4．3 本章小结

第五章 工程实例分析——杭州火车东站西广场基坑大面积卸荷对下卧隧道的影响

5．1 工程概况

5．1．1 工程简介

5．1．2 盾构施工

5．1．3 岩土工程条件

5．1．4 基坑围护设计方案

5．2 工程施工概况

5．3 监测方案

5．3．1 监测布置

5．3．2 监测频率

5．3．3 监测预警值、警戒值

5．4 有限元数值模拟分析

5．4．1 有限元计算模型

5．4．2 计算结果分析

5．5 土体回弹监测结果分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要科研成果