超长管幕暗挖法下穿机场跑道沉降变形研究

摘要

本论文所依托工程位于北京首都国际机场2号航站楼(T2)与3号航站楼(T3)之间，在首都国际机场改扩建工程中被提出修建，包括运输中转旅客为主的捷运隧道，以及通行行李拖车、配餐车、摆渡车为主的汽车隧道。该工程采用了世界最长的管幕施工，隧道断面宽度在国内也罕见，同时在机场不停航条件下，穿越机场跑道起降区施工也未见先例。本次研究综合运用了理论分析、现场监测试验和有限元三维建模计算相结合的手段，对大跨度浅覆土管幕暗挖法施工引起机场跑道沉降变形规律进行了研究，并探讨了注浆技术及施工步序优化等问题，主要得出以下结论:
　　(1)实测数据表明，整个管幕暗挖法施工过程中，沉降主要发生在管幕开挖和导洞开挖两个阶段。管幕阶段地表最大变形约-15mm，由于地层注浆作用，在导洞开挖阶段，地表最大沉降为-7.5mm。
　　(2)实测数据显示，跑道内外地表沉降差别显著。利用信息化监测手段，在施工中对地层进行实时注浆跟踪补偿，可以有效控制地表变形。
　　(3)通过对注浆施工过程数值模拟，地表沉降结果规律类似于实测数据，本文数值模拟方法可以为以后类似工程的建模计算提供借鉴和参考。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 工程背景及研究意义

1．2．1 工程概况

1．2．2 工程地质

1．2．3 水文地质和气象条件

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内外穿越工程调研

1．3．2 浅埋暗挖法技术

1．3．3 管幕法技术

1．4 研究内容及意义

2 超长管幕顶进技术

2．1 顶管工程发展概述

2．2 管幕顶管施工原理

2．3 泥水平衡式机械顶管施工设备

2．4 管幕钢管顶力分析

2．4．1 管幕钢管顶力计算

2．4．2 钢管承压力计算

2．5 管幕顶进顺序

2．6 小结

3 不停航条件下穿机场跑道地表沉降数值模拟

3．1 地表变形的理论分析

3．2 飞机荷载计算

3．2．1 飞机基本参数

3．2．2 飞机荷载引起地层附加荷载计算

3．3 不停航下穿机场跑道隧道数值模拟计算

3．3．1 数值模拟计算假定

3．3．2 地层及支护参数

3．3．3 模型建立

3．3．4 静荷载和边界条件

3．3．5 施工阶段模拟

3．3．6 施工未注浆过程模拟

3．3．7 施工注浆过程模拟

3．4 施工组织优化

3．4．1 导洞开挖方案一

3．4．2 导洞开挖方案二

3．4．3 两方案对比分析

3．5 小结

4 大断面管幕暗挖隧道施工现场试验研究分析

4．1 概述

4．2 机场跑道道面沉降监控方案

4．2．1 道面沉降因素分析

4．2．2 管幕暗挖法施工方案

4．2．3 不停航机场跑道沉降监测技术

4．3 地层填充注浆控制技术

4．3．1 地层填充注浆控制技术

4．3．2 管幕内填充注浆设计方案

4．4 机场跑道沉降规律研究

4．4．1 道面沉降控制要求

4．4．2 现场施工过程中地表沉降规律分析

4．5 实测数据与模拟结果对比分析

4．5．1 管幕完成后地表沉降对比分析

4．5．2 导洞完成后地表沉降对比分析

4．6 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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