盾构全断面切削穿越桥梁群桩综合技术研究

摘要

受早期城市布局规划未充分考虑远期地铁隧道建设的影响，城市地铁隧道线路与高大建筑物、桥梁等结构物的基础遭遇的几率越来越大。逐渐成为轨道交通建设与发展中难以避免的重要工程难点之一。采用改造盾构机直接切削穿越地下障碍物技术具有成本费用低、节省工期、有效避免施工对附近公共交通引起较大混乱和干扰等优点。
　　本论文以苏州轨道交通2号线盾构穿越广济桥14根直径(φ)1.0～1.2m钢筋混凝土圆桩实际工程为依托，深入研究了盾构全断面切削穿越桥梁群桩的施工控制技术。主要得出以下几点结论:
　　(1)调研国内盾构切桩的成功案例，在论证盾构直接切削穿越苏州广济桥梁桩基可行性的基础上，预测工程主要技术难点和可能存在的风险。
　　(2)通过开展国内首次盾构切削钢筋混凝土桩基现场试验，进一步改进优化了该方案，改造后的盾构机成功实现了直接切削穿越广济桥桥桩的实际工程。
　　(3)分析研究盾构切削穿越桥梁桩基的重要施工参数，结合施工中采取的技术手段，得出了一系列影响盾构机切削桩基掘进的控制措施，初步形成一整套适用于盾构切削穿越桥桩的掘进控制技术体系。
　　(4)通过监测盾构穿桩时桥梁墩台三维变形，研究影响桥梁变形的盾构掘进参数，并结合相应规范对桥梁的结构安全进行分析评价。
　　(5)监控穿越桥桩段隧道管片的上浮、收敛、椭圆度以及错台等现象，通过对比分析残桩所对应管片环与附近管片的变形情况，判断残桩引起的附加应力对管片结构的影响程度，结合相应规范对隧道管片的结构安全进行分析评价。
　　本论文的研究为苏州全断面切削穿越桥桩工程提供了良好的理论指导和技术支撑，加深了对盾构直接切削处理地下障碍物问题的认识，初步形成了一套适用于盾构切削钢筋混凝土桩基的施工控制技术，并可为今后类似盾构区间的选线设计和盾构施工提供借鉴。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文选题背景及意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．3 研究内容

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

2 盾构切桩安全保障技术措施

2．1 技术难点及风险分析

2．2 桥梁墩台加固

2．3 盾构机设备改造

2．3．1 盾构机刀盘刀具设计与选型分析

2．3．2 盾构机其他设备改造

2．4 盾构切削钢筋混凝土桩基现场试验

2．4．1 试验桩的设计与制作

2．4．2 盾构切桩试验的开展与理论分析

2．4．3 切桩试验的成果与理论意义

2．5 其他工程辅助措施

2．5．1 交通限行

2．5．2 切桩前对设备全面检修

2．5．3 开展超挖试验

2．5．4 现场值班及动态管理

2．6 本章小结

3 盾构切削穿越广济桥桥桩掘进控制技术

3．1 工程概况

3．1．1 水文地质条件

3．1．2 盾构与桥桩相对位置关系

3．1．3 穿桩盾构简介

3．2 盾构穿桩掘进控制关键技术研究

3．2．1 左右线盾构穿桩工程进展

3．2．2 主要掘进参数变化规律分析

3．2．3 主要掘进参数影响因素分析

3．2．4 主要施工控制要素分析

3．2．5 穿越桥桩段前、中、后各阶段掘进参数对比分析

3．3 本章小结

4 盾构刀具损伤分析及其配置优化研究

4．1 刀具损伤详情统计

4．2 刀具合金损伤规律研究

4．2．1 刀具损伤现象简介

4．2．2 刀具合金损伤原因分析

4．2．3 刀具合金损伤规律分析

4．3 刀具磨损规律研究

4．3．1 刀具磨损机理分析

4．3．2 刀具磨损的影响因素

4．3．3 刀盘磨损规律分析

4．4 刀具切削桩基钢筋混凝土分析

4．4．1 钢筋和混凝土的理论值计算

4．2．1 钢筋的收集及其数量分析

4．2．2 钢筋长度统计分析

4．4．2 钢筋形态统计分析

4．5 刀具配置方案的优化效果

4．5．1 使钢筋被截断长度合理化

4．5．2 使钢筋被截断形式合理化

4．5．3 最优截断长度和形式

4．5．4 刀盘整体切削能力的提升

4．6 本章小结

5 桥梁三维变形分析及安全性评估

5．1 桥梁墩台三维变形监测方案

5．2 盾构切桩对桥梁墩台的影响分析

5．2．1 盾构掘削对桥桩的力学作用

5．2．2 盾构施工对土体的变形扰动

5．2．3 其他因素对桥梁变形的影响作用

5．3 桥梁墩台三维变形数据分析

5．3．1 各墩台三维变形监测数据统计

5．3．2 各墩台三维变形历时变化曲线

5．3．3 墩台三维变形规律分析

5．4 桥梁安全性评估

5．5 本章小结

6 隧道管片变形及结构安全性研究

6．1 管片三维变形监测及分析

6．1．1 管片测点的选取

6．1．2 管片上浮

6．1．3 水平收敛

6．2 管片椭圆度变化规律分析

6．3 管片错台数据统计及分析

6．4 隧道结构安全性评估

6．5 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简历

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