北京超大断面隧道近距离下穿地铁高架桥影响与控制研究

摘要

城市轨道交通是一个城市的重要基础设施。北京地区城市轨道交通建设仍处于快速发展的阶段，出现了超大断面隧道穿越桥梁结构的工程，其施工难度大，风险高，且穿越轨道交通高架桥的研究较少。因此，需要对新建超大断面隧道穿越既有轨道交通高架桥的施工方法、加固保护措施等方面进行分析，从而提出针对此类工程合理的隧道施工方法和既有轨道交通桥梁保护措施，以保障施工过程中既有轨道交通桥梁及轨道结构的安全，这对城市地下工程的发展有着重要的指导意义。
　　论文首先对影响此类工程的不同影响因素进行数值分析，比选出合理的隧道施工方法与桥梁保护措施。借助于北京某地铁超大断面隧道近距离下穿既有轨道交通高架桥工程实例为研究对象，将该隧道施工方法与桥梁保护措施运用到实际工程中。
　　主要研究内容如下:
　　(1)总结了超大断面隧道施工基本原理、隧道开挖导致地层变形的理论和隧道下穿既有轨道交通桥梁影响的理论。归纳出整体分析法---有限元计算在边界条件复杂的情况下分析隧道施工下穿邻近桥梁结构影响的优势。
　　(2)运用ANSYS有限元软件建立地层—结构三维实体模型，模拟不同开挖工法、加固保护措施及桩隧水平净距等条件下超大断面隧道穿越既有轨道交通高架桥的影响，比选合理的施工方法和桥梁保护措施。
　　(3)根据北京地区某地铁超大断面隧道近距离下穿既有地铁高架桥工程，在双侧壁导洞工法配合全断面注浆保护措施下，从数值分析和实际监测数据分析两方面研究被穿越地铁高架桥及轨道结构变形规律，并进行桩基承载力验算。
　　(4)针对超大断面隧道近距离穿越既有轨道交通高架桥工程，提出安全合理的防护技术措施，为类似工程施工和地铁运营安全提供指导。

目录

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致谢

摘要

英文摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容及方法

2 隧道施工下穿地铁高架桥结构影响机理

2．1 隧道穿越施工对地层沉降影响机理

2．2 隧道穿越施工引起土体沉降对桥桩的影响机理

2．3 桩基沉降对既有运营地铁轨道结构的影响机理

2．4 本章小结

3 超大断面暗挖隧道下穿地铁高架桥结构影响分析

3．1 超大断面暗挖隧道常用开挖与加固方法

3．2 隧道施工穿越邻近桥梁结构影响分析方法

3．2．1 二阶段分析法

3．2．2 整体分析法

3．3 利用ANSYS软件建立三维有限元模型

3．4 不同影响因素下超大断面暗挖隧道穿越地铁高架桥影响分析

3．4．1 不同隧道开挖工法对桥梁及轨道结构的影响

3．4．2 不同加固措施对桥梁及轨道结构的影响

3．5 本章小结

4 超大断面暗挖隧道下穿地铁高架桥工程实例分析

4．1 工程概况

4．2 有限元模型的建立

4．3 变形规律分析

4．3．1 地表沉降分析

4．3．2 桥梁下部结构变形分析

4．3．3 轨道结构变形分析

4．4 桩基承载力验算分析

4．5 本章小结

5 现场实测数据与数值模拟结果对比分析

5．1 监测方案

5．2 监测成果分析

5．2．1 地表土体沉降监测成果分析

5．2．2 桥梁墩台沉降监测成果分析

5．2．3 轨道结构沉降监测成果分析

5．3 实测数据与模拟值对比

5．4 本章小结

6 超大断面隧道穿越地铁高架桥防护控制措施

6．1 防护技术措施

6．2 防护控制流程

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

参考文献

作者简历

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