新建地铁车站近距离下穿既有地铁车站影响研究

摘要

当前，大城市轨道交通路网的规划和建设中，新建地铁线路穿越既有地铁线路车站是不可避免的问题，其近距离施工时相互影响非常复杂，如何把这些影响降到最低限度，既能保证新结构物的施工顺利进行，又能保证既有线路安全、正常运营，在地铁建设过程中准确的掌握周围土层及邻近地下既有结构的沉降特点及规律，寻求一种安全、合理、经济的施工方法就成为一项重要的课题。 北京地铁四号线宣武门车站下穿既有二号线宣武门车站是国内首例车站主体穿越车站主体工程，本文以该工程为依托，通过现场自动化远程监测、数值模拟等手段对城市地铁车站浅埋暗挖法施工对上覆既有结构的影响进行了系统的分析研究，具体如下： 1.采用静力水准仪、梁式倾斜仪、变位计等对既有车站结构和轨道进行了沉降、倾斜等多个项目的远程自动化监测，进行信息化指导施工。同时通过大量的第一手现场监测资料，对地铁车站开挖施工过程中既有车站结构沉降的原因进行了分析研究，得出第一步开挖造成的沉降占既有结构总沉降的43.4％，对新建车站与既有车站间土体进行注浆能有效消减新线施工对既有结构造成的影响。 2.运用FLAC3D软件对这一工程的开挖施工进行了全过程的数值模拟计算，对施工过程可能对既有结构造成的影响进行了预测分析，数值模拟既有结构沉降最大值为-8.4mm比真实值-6.24mm大了2.16mm，增加了34.6％，虽然模拟计算所得结果偏大于实际监测结果，但模拟结果能正确反映施工过程中位移变化趋势。 3.运用FLAC3D软件建立了地铁车站穿越既有车站的数值计算模型，研究不同因素对既有结构沉降的影响，得出台阶法优于全断面法、短进尺优于长进尺、开挖顺序先外侧优于先内侧、一定围岩条件下车站间土层厚度的增大会使既有车站结构的沉降也增大。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1本课题研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究的意义

1.2本课题国内外研究现状

1.2.1国内工程

1.2.2国外工程

1.2.3理论现状

1.3本文的主要研究内容与方法

第二章地铁车站施工的相关理论研究

2.1概述

2.2地铁车站施工方法

2.1.1隧道的深度分界

2.1.2地铁车站的开挖方法

2.1.3浅埋暗挖法施工工艺

2.1.4浅埋暗挖法的优缺点与适用条件

2.3地铁车站开挖的有限元分析

2.4数值模拟分析在地铁施工技术研究中的应用

2.4.1 ANSYS软件概述

2.4.2 FLAC软件概述

2.4.3数值模拟的实现

2.5本章小结

第三章地铁宣武门车站施工监测及数据分析

3.1概述

3.2工程概况

3.2.1新建车站与既有车站现状概况

3.2.2施工方法及具体施工步骤

3.3地铁车站监测设计

3.3.1实施远程监测的目的

3.3.2监测设计依据

3.3.3监控量测流程

3.3.4既有线变形控制标准

3.3.5监测项目及实施方案

3.3.6远程自动化监测系统介绍

3.3.7监测设备工作原理及简介

3.4地铁车站监测数据分析

3.4.1第一步开挖阶段既有结构沉降分析

3.4.2第二步开挖阶段既有结构沉降分析

3.4.3第三步开挖阶段既有结构沉降分析

3.4.4第四步开挖阶段既有结构沉降分析

3.4.5二次衬砌及拆撑阶段既有结构沉降分析

3.5本章小结

第四章地铁车站穿越段数值模拟分析

4.1概述

4.2三维有限元模型的建立

4.2.1有限元计算的有关假定

4.2.2计算单元和参数选取

4.2.3有限元模型

4.2.4施工过程模拟

4.3.计算结果分析

4.3.1第一步开挖模拟阶段既有结构沉降分析

4.3.2第二步开挖模拟阶段既有结构沉降分析

4.3.3第三步开挖模拟阶段既有结构沉降分析

4.3.4第四步开挖模拟阶段既有结构沉降分析

4.4本章小结

第五章地铁车站施工对既有车站影响分析

5.1概述

5.2开挖方法对于地铁车站施工和既有结构沉降规律的影响

5.3开挖进尺对于地铁车站施工和既有结构沉降规律的影响

5.4开挖顺序对于地铁车站施工和既有结构沉降规律的影响

5.5土层厚度对于地铁车站施工和既有结构沉降规律的影响

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简历