盾构穿越引起的既有轨道交通高架线变形及控制

摘要

随着城市市政工程以及城市轨道交通网络的大量建设,新建地下工程穿越既有轨道交通高架线的情况越来越多。穿越施工必然会引起地层、桥梁结构和轨道结构的变形,从而对既有高架线的正常运营甚至安全造成影响。
　　 本文以南水北调输水隧道穿越北京地铁13号线清河高架桥为研究对象,通过监测数据分析和有限元模拟,对盾构隧道穿越引起的地层和既有高架线变形及控制进行了研究。主要工作及成果如下:
　　 1、对盾构施工引起的地表和既有高架线变形机理进行了分析。
　　 2、根据盾构穿越地铁13号线清河高架桥的监测数据,从空间上和时间上对地表、桥梁结构和线路变形进行了详细分析,得出了地表和既有高架线的变形发展规律以及地表变形和既有线变形之间的关联性,并对其原因进行了分析。
　　 3、用有限元软件ANSYS对穿越工程的盾构施工过程进行模拟,并用实测数据对其合理性进行了验证。通过数值模拟,对土舱压力、注浆参数、隔离墙距离和墙体材料等施工管理和防护加固因素对地层和既有线变形的控制效果进行了研究。
　　 4、在理论分析、监测数据分析和数值模拟分析的基础上,结合穿越工程变形控制措施的经验总结,提出了贯穿于穿越施工过程始终的控制流程和工程措施。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 引言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地表变形的理论与经验预测

1.2.2 地表变形的数值模拟

1.2.3 盾构施工对土体扰动理论研究

1.2.4 隧道施工对邻近桩基的影响研究

1.2.5 实际穿越工程的控制措施

1.3 研究内容及方法

1.4 研究技术路线

2 盾构穿越引起的既有高架线变形机理

2.1 盾构组成及其工作原理

2.2 地层变位机理

2.2.1 地层变形的原因

2.2.2 地层变形的发展阶段及其机理

2.3 既有高架线变形机理

3 基于监测数据的既有高架线变形分析

3.1 穿越基本情况

3.1.1 穿越位置关系

3.1.2 既有高架线现状

3.1.3 穿越施工概况

3.1.4 穿越地层条件

3.2 监测概况

3.2.1 监测内容

3.2.2 监测控制指标

3.2.3 监测方法及测点布置

3.3 既有高架线变形监测数据分析

3.3.1 拱顶对应地表沉降

3.3.2 21#～24#桥墩竖向位移监测数据分析

3.3.3 道床裂缝

3.3.4 轨道结构沉降

3.3.5 轨道几何形位监测数据分析

3.3.6 无缝线路钢轨位移监测数据分析

3.4 本章小结

4 盾构施工中变形控制措施效果模拟分析

4.1 盾构穿越施工的有限元模型建立

4.1.1 盾构施工过程

4.1.2 盾构施工模拟方法

4.1.3 有限元模型的有关假定

4.1.4 三维有限元模型的建立

4.2 实际施工过程模拟计算

4.3 施工控制措施效果模拟分析

4.3.1 穿越施工控制概述

4.3.2 施工管理控制效果模拟

4.3.3 防护加固控制效果模拟

4.4 本章小结

5 盾构穿越高架线的变形控制研究

5.1 盾构穿越施工控制流程

5.1.1 穿越情况调查

5.1.2 高架线邻近度判定

5.1.3 控制标准的制定

5.1.4 施工方案的制定

5.1.5 应急预案的制定

5.1.6 穿越施工对既有线影响程度的预测

5.1.7 高架线防护加固

5.1.8 监测方案的制定

5.1.9 穿越施工与监测

5.2 盾构穿越清河桥的主要控制措施

5.2.1 既有高架线防护加固

5.2.2 穿越施工管理

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简介

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