上覆土层开挖对既有隧道上浮变形分析与控制技术研究

摘要

城市地铁轨道现处于大发展时代，地铁的建设中涉及到下卧隧道上覆土层开挖卸荷工程，在施工过程中可能会对周围既有建筑物或后建筑物产生影响，缩短周围既有建筑物正常使用年限，也可能会给后建工程产生难以控制的安全问题。
　　本论文基于合肥高铁站南广场改建工程，利用Midas-GTS模拟软件，选取合适的本构模型，建立三维模型，分析了不同开挖方式和加固方式下既有隧道变形的影响，将模拟值与监测数据比较，探讨了上覆土层开挖对既有隧道变形的原理和控制技术，主要的研究内容如下:
　　1)总结近几年国内外学者关于上覆土层开挖卸载对既有隧道影响的研究成果，得出上覆土层开挖时既有隧道变形的规律，并提出本文的研究方法;
　　2)分析不考虑时空效应按顺序大面积开挖以及不加固地层工况下地铁1号线、5号线隧道的受力及变形趋势，由模拟结果可知:该工况下的变形值大大超过限值，考虑到安全因素，在施工过程中应采取一定的加固措施;
　　3)结合工程实例，对既有隧道隆起变形机理及控制技术进行分析。主要探讨加固地层、改良土性，设置抗拔桩与压梁，上覆土层开挖卸载顺序三种开挖加固方式对既有隧道变形的控制效果。由模拟结果可知，既有隧道在上覆土层开挖后呈现拱顶隆起的趋势，三种不同的开挖加固组合方式都在对隧道变形有一定的控制作用，且工况三的加固效果最好;
　　4)通过1号线和5号线加固前后模拟值对比结果可知:考虑时空效应，采用土层分条小幅隔段跳挖上覆土层，在隧道上及两侧土体施加旋喷桩满堂加固并进行抗拔桩和压顶梁的施工，最后施加顶板使其成为门式桩结构，相对于其他方法，能更有效的控制既有隧道的变形;由分析可知1号线后表明实测值与模拟值基本吻合，该控制方法在工程中具有实用性;最后作出总结和展望。

目录

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摘要

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列表清单

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容与方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．4 本章小结

2 上覆土层开挖卸载对既有隧道受力变形分析

2．1 概述

2．1．1 既有隧道受力及横纵变形原理

2．1．2 既有隧道受力及收敛变形原理

2．2 建立有限元模型

2．2．1 基本条件假定

2．2．2 基本参数设定

2．2．3 计算模型选定

2．2．4 确定开挖方案

2．2．5 确定模拟施工步

2．3 未加固条件下受力变形分析

2．3．1 地铁1号线受力变形分析

2．3．2 地铁5号线受力变形分析

2．4 本章小结

3 上覆土层开挖卸载对既有隧道隆起控制原理与技术

3．1 概述

3．2 控制原理简析

3．2．1 地层的加固

3．2．2 设置抗拔桩与压梁

3．2．3 不同开挖卸载顺序

3．3 基本模型及工况定义

3．3．1 建立基本模型

3．3．2 加固工况定义

3．4 不同开挖卸载顺序的影响分析

3．4．1 确定开挖方案

3．4．2 确定模拟施工步

3．4．3 数值对比分析

3．5 地层加固影响分析

3．5．1 确定加固方案

3．5．2 确定模拟施工步

3．5．3 数值对比分析

3．6 抗拔桩与压梁的加固分析

3．6．1 确定设置方案

3．6．2 确定模拟施工步

3．6．3 数值对比分析

3．7 本章小结

4 合肥高铁站南广场开挖卸载对既有隧道上浮变形研究

4．1．1 工程简介

4．1．2 工程地质概况

4．1．3 水文地质条件

4．2 交叉段施工方案

4．2．1 施工工序

4．2．2 开挖要点

4．2．3 加固措施

4．3 有限元数值模拟分析

4．3．1 建立计算模型

4．3．2 确定计算施工步

4．3．3 数值模拟计算

4．4 现场实测

4．4．1 监测的项目及内容

4．4．2 基准点、监测点的布设

4．4．3 监测期和检测频率

4．4．4 监测结果分析

4．5 模拟值与监测值对比分析

4．6 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介